閉式葉輪效率最高,半開式葉輪效率次之,開式葉輪效率最低;原因在於(yú)葉片間的流體倒流(外緣壓力高,葉輪中心壓力低)回葉輪中心,做瞭(le)無用功;增加瞭(le)前後蓋闆使倒流的可能性減小。
按照吸液方式可以将葉輪分爲單(dān)吸式和雙吸式兩(liǎng)種。;3. 軸封裝置
前面已提到泵啓動後在葉輪中心産生負壓(吸入口在泵體一側(cè)),故其會吸入外界的空氣;液體經過葉輪的做功,獲得機械能經過泵殼的彙集,能量轉換成靜壓能較高的流體進入排出管,對半開式與閉(bì)式葉輪,葉輪四周的高壓流體可能洩漏到蓋闆與泵體間的空隙(葉輪可旋轉,泵體相對固定,葉輪軸與泵體間必有間隙),故其會向外界漏液。泵軸與泵殼之間的密封稱爲軸封。
;密封方式有:填料密封與機械密封,填料密封适用於(yú)一般液體,而機械密封适用於(yú)有腐蝕性易燃、易爆液體。; 以上三個構造是離心泵的基本構造,爲使泵更有效地工作,還需其它的輔(fǔ)助部件:
導輪:液體經葉輪做功後直接進入泵體,與泵體産生較大沖擊,並(bìng)産生噪音。爲減少沖擊損失設置導輪,導輪是位於(yú)葉輪外周的固定的帶葉片的環。彎曲方向與葉輪葉片的彎曲方向相反,其彎曲角度正好與液體從葉輪流出的方向相适應,引導液體在泵殼通道内平穩地改變方向,使能量損耗最小,動壓能轉換爲靜壓能的效率高。
底閥(單(dān)向閥):當泵體安裝位置高於(yú)貯槽液面時,常裝有底閥,它是一個單(dān)向閥,可防止灌泵後,泵内液體倒流到貯槽中。
濾網:防止液體中雜質進入泵體。 ;離心泵的分類;;2.1.2 離心泵的理論壓頭與實際壓頭 ;2 流體輸送機械—2.1.2 離心泵的理論壓頭與實際壓頭 ;2 流體輸送機械—2.1.2 離心泵的理論壓頭與實際壓頭 ;2 流體輸送機械—2.1.2 離心泵的理論壓頭與實際壓頭 ;2 流體輸送機械—2.1.2 離心泵的理論壓頭與實際壓頭 ;2 流體輸送機械—2.1.2 離心泵的理論壓頭與實際壓頭 ;2 流體輸送機械—2.1.2 離心泵的理論壓頭與實際壓頭 ;分析如下: ;2 流體輸送機械—2.1.2 離心泵的理論壓頭與實際壓頭 ;2 流體輸送機械—2.1.2 離心泵的理論壓頭與實際壓頭 ;2 流體輸送機械—2.1.3 離心泵的主要性能參(cān)數 ;2 流體輸送機械—2.1.3 離心泵的主要性能參(cān)數 ;2 流體輸送機械—2.1.3 離心泵的主要性能參(cān)數 ;2 流體輸送機械—2.1.3 離心泵的主要性能參(cān)數 ;2 流體輸送機械—2.1.4離心泵特性曲線;演示;2 流體輸送機械—2.1.4離心泵特性曲線;2 流體輸送機械—2.1.5 離心泵特性曲線的影響因素;2 流體輸送機械—2.1.5 離心泵特性曲線的影響因素;(3)轉速n對(duì)特性曲線的影響;(4)葉輪直徑D2對(duì)特性曲線的影響
泵的特性曲線是針對某一型号的泵(D2一定)而言的。一個過大的泵,若将其葉輪略加切削而使D2變小,可以降低Q和H而節省N。若D2變化<20%,可以認爲液體離開葉輪時的速度三角形相似,α2不變,η不變, πD2b2不變,則;2 流體輸送機械—2.1.6 離心泵的工作點與流量調節; 若指定解題時 ,所求H仍爲(m)。
;2 流體輸送機械—2.1.6 離心泵的工作點(diǎn)與流量調(diào)節;2 流體輸送機械—2.1.6 離心泵的工作點(diǎn)與流量調(diào)節;2 流體輸送機械—2.1.6 離心泵的工作點(diǎn)與流量調(diào)節;2 流體輸送機械—2.1.6 離心泵的工作點(diǎn)與流量調(diào)節;2 流體輸送機械—2.1.6 離心泵的工作點(diǎn)與流量調(diào)節;;離心泵的聯合操作
(1)兩台同型泵並聯
如圖所示,兩台同型泵並(bìng)聯,則兩泵的各自流量和壓頭必定相同,則在同一壓頭下,並(bìng)聯泵的流量爲單(dān)台泵的兩倍。
當並(bìng)聯泵置於(yú)管路中時,由於(yú)流量加大使管路流動阻力加大,則並(bìng)聯後的總流量必低於(yú)單台泵流量的兩倍,而並(bìng)聯壓頭也高於(yú)單泵壓頭但小於(yú)兩倍壓頭。
;2、串聯(lián);(3)離(lí)心泵組合方式的選擇
①如果單台泵所能提供的最大壓頭小於(yú)管路兩端的( )值,則隻能採(cǎi)用泵的串聯操作。
② 對於(yú)管路特性曲線較平坦的低阻型管路,採用並(bìng)聯組合方式可獲得較高的流量和壓頭 ;
反之,對於管路特性曲線較陡的高阻型管路,則宜採用串聯組合方式。 ;2 流體輸送機械—2.1.7 離心泵的
概 述
流體輸送機(jī)械:爲流體提供機(jī)械能的機(jī)械設備(bèi)。
作用:将流體(tǐ)由總比能低處(chù)送到總比能高處(chù),或克服流
體流動阻力。
按輸(shū)送流體性質不同分類(lèi):
泵(Pumps ):輸(shū)送液體的機(jī)械,如正位移泵、
離心泵等;
壓縮機(jī)或風(fēng)機(jī)(Compressors and blowers):
輸送氣體的機械。
2.1 液體輸送機械
2.1.1 液體輸送機(jī)械的分類(lèi)
按結(jié)構(gòu)特征和工作原理分類
⑴葉片式泵:利用高速旋轉的葉輪使流體獲得動(dòng)能並(bìng)
轉變(biàn)爲靜(jìng)壓能,如離心泵,旋渦泵等;
⑵容積(jī)式或正位移式泵(往複(fù)式、旋轉式):利用往
複(fù)運動(dòng)的活塞或轉子的周期性擠壓使流體獲得靜壓
能與動能;
⑶流體作用泵:利用流體高速噴射時動(dòng)能與靜(jìng)壓能相
互轉換(huàn)的原理吸引輸送另一種流體,如噴(pēn)射泵。
2.1.2 離(lí)心泵 (Centrifugal Pumps)
(Centrifugal Pumps)
煉(liàn)油化工裝(zhuāng)置中使用最多的泵。
特點
? 優點(diǎn):流量均勻,适用範圍寬,結構簡單(dān),制造成本低,運
轉可靠,易於操作。
? 缺點(diǎn):無幹(gàn)吸能力,輸送高粘度流體時效率下降明顯,難以
滿(mǎn)足小流量、高揚(yáng)程的需要。
(一)結構和主要部件
主要部件:
葉輪、泵殼、泵軸、泵蓋(gài)、密封環(huán)、軸
封裝(zhuāng)置、平衡裝(zhuāng)置、托架
1.葉輪
通常由6~12片後(hòu)彎的葉片組成,葉輪(lún)安裝在泵
軸上,並(bìng)放在泵殼内;是離心泵的關(guān)鍵部件。
作用:将原動(dòng)機的機械能傳(chuán)給液體,使通過離心
泵的液體靜(jìng)壓能和動(dòng)能均有所提高。
葉輪的分類:
開式(敞式)葉輪:
沒有前、後蓋闆;
結構簡單,清洗方便;
但是液體易發(fā)生倒流,效率較(jiào)低;
适合於(yú)輸送漿(jiāng)液和含有固粒懸浮物
的液體,不易堵塞。
半閉式葉輪:
吸液口一側(cè)無蓋(gài)闆,效率也較低;
适用於輸送懸浮液。
閉式葉輪:
有前後輪蓋(gài);結構較複(fù)雜,造價較高;
效率較(jiào)高,适於(yú)輸送清潔流體;
應用廣泛。
1-輪毂;2-前蓋(gài)闆;3-後(hòu)蓋(gài)闆;4-葉片
葉輪按其吸液方式不同可分爲單(dān)吸式和雙吸式兩(liǎng)種:
2.泵殼
通常爲蝸殼狀。
沿葉輪旋轉方向,泵殼(ké)與葉輪之間(jiān)
形成一個(gè)截面逐漸(jiàn)擴大的通道,出
口截面最大。
作用:封閉(bì)葉輪(lún),以便使葉輪(lún)吸入和
排出液體;彙(huì)集液體,轉換(huàn)能量。
吸入口:位於(yú)泵殼(ké)中央,與吸入管
相接;裝有底閥(fá),防止液體(tǐ)倒流;
裝有真空表。
排出口:位於(yú)泵殼(ké)外緣,切線方
向;裝有出口調(diào)節閥(fá);裝有壓力表。
3.軸封裝置:
泵軸與泵殼間的密封
作用:防止泵内高壓液體(tǐ)沿間(jiān)隙漏出,或外界
空氣(qì)以相反方向漏入泵内。
填料密封:又稱(chēng)填料函,或者盤(pán)根箱
填料套 填料 填料壓(yā)蓋(gài)
填料環(huán) 雙(shuāng)頭螺栓 螺母
特點(diǎn):簡單(dān)易行,但維修工作量大,容易洩漏;
不适用於(yú)易燃,易爆,有毒或者貴(guì)重液體的輸送。
機(jī)械密封:又稱(chēng)端面密封
兩環的接觸(chù)端面随泵的運轉做相對運動時,借助彈(dàn)簧力的作用
相互緊(jǐn)貼(tiē)而起密封作用。
彈(dàn)簧 動(dòng)環 靜環
特點(diǎn):結構複(fù)雜,精度要求高,價格貴,裝卸和更換零件
不便;但密封性能好,壽(shòu)命長(zhǎng),功率消耗小,安全性好。
4.軸(zhóu)向推力平衡裝(zhuāng)置:
産生原因:
單吸式離心泵,葉輪
前後輪蓋面積不等,
受力也不相同,将葉
輪推向吸入口一側。
平衡軸向推力的方法
平衡孔:葉輪後(hòu)輪蓋(gài)上開孔;
平衡管:泵殼(ké)上的接管通到泵的吸入口;
平衡盤:用於(yú)多級離心泵,設在最後(hòu)一級葉輪的後(hòu)面。
平衡盤
1-末級(jí)葉輪;2-平衡室;3-軸向間(jiān)隙;4-平衡盤;5-泵軸
(二)離(lí)心泵的工作原理
離心泵的氣縛
若啓動(dòng)時泵内有空氣,由於(yú)空氣的密度遠小於(yú)液
體,産(chǎn)生的負(fù)壓不高,則由液面大氣壓和葉輪中
心的壓差不足以把液體壓入(吸入)葉
作用:将流體(tǐ)由總比能低處(chù)送到總比能高處(chù),或克服流體流動阻力。;3、流體動力式泵:利用流體高速噴射時動能或靜壓能相互轉換的原理吸引輸送另一種流體。如噴射泵、虹吸泵等。;主要由吸入管、排出管和泵體組成。
泵體的主要部件爲葉輪和泵殼,葉輪主要起做功的作用,而泵殼爲蝸殼形,截面逐漸擴大,導緻流速減小從而使液體的壓力上升。此外還有泵軸、導輪、密封和平衡裝置。;(1)葉輪;B:半蔽式葉輪;C:蔽式葉輪;葉輪按其吸液方式不同可分爲單吸式和雙吸式兩種: ;(3)泵殼;(4)導輪;(5)軸封裝置;機械密封:又稱端面密封,結構複雜,精度要求高,價格貴,裝卸和更換零件不便;但密封性能好,壽命長,功率消耗小,安全性好。;(6)軸向推力平衡裝置;14;液體離開葉輪進入蝸殼後在蝸殼的約束下繼續沿切向流動,由於(yú)蝸殼流道逐漸擴大,流體速度不斷下降,因而其動能減小,靜壓能增加,使液體壓力上升,最後沿切向流出蝸殼進入排出管路。而泵内流體在葉輪中心入口處由於(yú)加速而減壓,葉輪中心處形成真空,使外面液體在大氣壓下進入泵。;3、離心泵的主要性能參(cān)數;(3)功率
有效功率:Ne=QHρg=we·W
軸功率:N=Ne/η
電(diàn)動機功率:軸功率除以傳(chuán)動效率,傳(chuán)動效率96%;解決方法:蝸殼的形狀按液體離開葉輪後的自由流動軌迹螺旋線設計,可使液體動壓頭轉換爲靜壓頭的過程中能量損失最小。
;4、離心泵的特性曲線及其影響因素;20;離心泵性能曲線測(cè)試實驗;?;N—Q 曲線;随流量增大,泵的效率曲線出現一極大值即最高效率點,在與之對應的流量下工作,泵的能量損失最小。 ;(2)影響離心泵特性的因素;泵啓動前空氣未排盡或運轉中有空氣漏入,使泵内流體平均密度下降,導緻葉輪進、出口壓差減小。會使泵入口處(chù)的真空度減小、吸入流量下降。嚴重時泵将無法吸上液體。
因此:離心泵啓動之前要進行“灌泵”,防止泵不能産生足夠壓差吸入液體,産生“氣縛”現象,俗稱“不上量”。;液體黏度的影響;用於(yú)換算轉速變化在 ±20% 範圍内離心泵的特性曲線,其準確(què)程度是工程上可接受的。
注意:由已知特性曲線上的一點(Q, H),通過比例定律式僅可求得與之對應的一個點(Q’, H’),要得新的特性曲線,需對諸多點進行換算。;【例】用清水測定某離心泵的特性曲線。管路流量爲25m3/h時,泵出口處壓力表讀數爲0.28MPa(表壓),泵入口處真空表讀數爲0.025MPa,測得泵的軸功率爲3.35kW,電機轉速爲2900轉/分,真空表與壓力表測壓截面的垂直距離爲0.5m。試確(què)定與泵特性曲線相關的其它性能參數 ;若略去 ?Hf1-2 及動壓頭變化,則該流量下泵的壓頭 ;5、離心泵的氣蝕現象與安裝高度;(1)汽蝕現象;汽蝕現象實驗;(2)離心泵的安裝高度;上式表示,在離心泵内剛發生汽蝕時的臨界條件下,離心泵入口處,液體的靜壓頭與動壓頭之和與液體在操作溫度下的飽和蒸氣壓頭之差,等於(yú)葉輪入口處動壓頭與泵入口處到葉輪入口處的壓頭損失之和,将上式定義爲臨界汽蝕餘量(NPSH)c:即: ;②必須汽蝕餘量(NPSH)r;說明
由上式可以看出,減少吸入管路的阻力Hf,0-1,可提高泵的安裝高度,因此,一般不在泵的吸入管路上設置閥門來調(diào)節流量,且離心泵的入口管徑都大於(yú)出口管徑。
液體溫度越高,飽(bǎo)和蒸汽壓 pv 就越高,允許安裝高度Hg則越低。在輸送較(jiào)高溫度的液體時尤其要注意安裝高度。
(NPSH)r與流量有關(guān),且随流量的增加而增加。因此,在計算離心泵的實際安裝高度時,必須以離心泵使用過(guò)程中的最大流量進行計算。
(NPSH)a從樣本查取,由生産(chǎn)商以20℃的清水測(cè)定。在使用條件不同時需加以校正。
;【例】用轉速爲1850轉/分的50WG型離心雜質泵将溫度爲20℃,密度爲1080kg/m3的鑽井廢水從敞口沉砂池送往一處理池中,泵流量爲22.0m3/h。由泵樣本查得在該流量下泵的有效汽蝕餘量爲5.3m。受安裝位置所限,泵入口較沉砂池液面高出瞭(le)2.5m。 ;查得 20℃ 水的飽和蒸汽壓 Pv=2.34 kPa,故吸入管路允許的最大阻力損失爲 ;7、離心泵的工作點與流量調節;令?z=z2-z1,?p=p2-p1,一般(u22-u12)/2g=0,則;;根據工作點的位置,可以判斷泵的工作狀态是否在高效區域内。泵的操作調節對應著(zhe)工作點的移動,多台泵的組合安裝則需要確定組合泵系的 H—Q 關系曲線。 ;(3)離心泵的流量調節;改變泵 H~Q 特性曲線:
将葉輪轉速由 n 調節到n’ 或 n’’ ,根據離心泵的比例定律式,泵的 H-Q曲線會有相應的改變(biàn)。;【例】如圖,用一離心泵從露天貯水罐向一設備(bèi)輸送密度爲1000kg/m3的水,設備(bèi)内液面上方壓力爲0.1MPa(表),輸送管線規格均爲φ57×3.5mm鋼管,
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