離心泵基礎(chǔ)知識(shí)

1、精品文檔2-2 離心泵離心泵結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作容易，流量均勻，調(diào)節(jié)控制方便，且能適用于多種特殊性質(zhì)物料，因此離心泵是化工廠中最常用的液體輸送機(jī)械。近年來(lái)，離心泵正向著大型化、高轉(zhuǎn)速的方向發(fā)展。2.2.1離心泵的主要部件和工作原理.離蟲b半嚷式<圖2-1離心泵活頁(yè)輪一、離心泵的主要部件1 .葉輪葉輪是離心泵的關(guān)鍵部件，它是由若干彎曲的葉片組成。葉輪的作用是將原 動(dòng)機(jī)的機(jī)械能直接傳給液體，提高液體的動(dòng)能和靜壓能。根據(jù)葉輪上葉片的幾何形式，可將葉片分為后彎、徑向和前彎葉片三種，由 于后彎葉片可獲得較多的靜壓能，所以被廣泛采用。葉輪按其機(jī)械結(jié)構(gòu)可分為閉式、半閉式和開式（即敞式）三種，如圖 2-1 所

2、示。在葉片的兩側(cè)帶有前后蓋板的葉輪稱為閉式葉輪（c圖）；在吸入口側(cè)無(wú)蓋板的葉輪稱為半閉式葉輪（b圖）；在葉片兩側(cè)無(wú)前后蓋板，僅由葉片和輪轂 組成的葉輪稱為開式葉輪（a圖）。由于閉式葉輪宜用于輸送清潔的液體，泵的 效率較高，一般離心泵多采用閉式葉輪。葉輪可按吸液方式不同，分為單吸式和雙吸式兩種。單吸式葉輪結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單， 雙吸式從葉輪兩側(cè)對(duì)稱地吸入液體（見教材圖 2- 3）。雙吸式葉輪不僅具有較大 的吸液能力，而且可以基本上消除軸向推力。2泵殼泵體的外殼多制成蝸殼形， 它包圍葉輪， 在葉輪四周展開成一個(gè)截面積逐漸 擴(kuò)大的蝸殼形通道（見圖2-2）。泵殼的作用有：匯集液體，即從葉輪外周甩 出的液體，再沿泵

3、殼中通道流過(guò)，排出泵體；轉(zhuǎn)能裝置，因殼內(nèi)葉輪旋轉(zhuǎn)方向 與蝸殼流道逐漸擴(kuò)大的方向一致， 減少了流動(dòng)能量損失， 并且可以使部分動(dòng)能轉(zhuǎn) 變?yōu)殪o壓能。若為了減小液體進(jìn)入泵殼時(shí)的碰撞， 則在葉輪與泵殼之間還可安裝一個(gè)固定 不動(dòng)的導(dǎo)輪（見教材圖 2-4 中 3）。由于導(dǎo)輪上葉片間形成若干逐漸轉(zhuǎn)向的流道， 不僅可以使部分動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓能，而且還可以減小流動(dòng)能量損失。注意：離心泵結(jié)構(gòu)上采用了具有后彎葉片的葉輪， 蝸殼形的泵殼及導(dǎo)輪， 均 有利于動(dòng)能轉(zhuǎn)換為靜壓能及可以減少流動(dòng)的能量損失。3軸封裝置離心泵工作時(shí)是泵軸旋轉(zhuǎn)而泵殼不動(dòng)， 泵軸與泵殼之間的密封稱為軸封。 軸 封的作用是防止高壓液體從泵殼內(nèi)沿間隙漏出，

4、或外界空氣漏入泵內(nèi)。 軸封裝置 保證離心泵正常、高效運(yùn)轉(zhuǎn)，常用的軸封裝置有填料密封和機(jī)械密封兩種。二、離心泵的工作原理裝置簡(jiǎn)圖如附圖。1排液過(guò)程離心泵一般由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。 它在啟動(dòng)前需先向泵殼內(nèi)灌滿被輸送的液體 （稱 為灌泵），啟動(dòng)后，泵軸帶動(dòng)葉輪及葉片間的液體高速旋轉(zhuǎn)，在慣性離心力的作 用下，液體從葉輪中心被拋向外周，提高了動(dòng)能和靜壓能。進(jìn)而泵殼后，由于流 道逐漸擴(kuò)大， 液體的流速減小， 使部分動(dòng)能轉(zhuǎn)換為靜壓能， 最終以較高的壓強(qiáng)從 排出口進(jìn)入排出管路。2吸液過(guò)程當(dāng)泵內(nèi)液體從葉輪中心被拋向外周時(shí)， 葉輪中心形成了低壓區(qū)。 由于貯槽液 面上方的壓強(qiáng)大于泵吸入口處的壓強(qiáng)， 在該壓強(qiáng)差的作用下， 液

5、體便經(jīng)吸入管路 被連續(xù)地吸入泵內(nèi)。3氣縛現(xiàn)象當(dāng)啟動(dòng)離心泵時(shí)， 若泵內(nèi)未能灌滿液體而存在大量氣體， 則由于空氣的密度遠(yuǎn)小于液體的密度，葉輪旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的慣性離心力很小，因而葉輪中心處不能形成 吸入液體所需的真空度，這種雖啟動(dòng)離心泵，但不能輸送液體的現(xiàn)象稱為氣縛。 因此，離心泵是一種沒(méi)有自吸能力的液體輸送機(jī)械。 若泵的吸入口位于貯槽液面 的上方，在吸入管路應(yīng)安裝單向底閥和濾網(wǎng)。單向底閥可防止啟動(dòng)前灌入的液體 從泵內(nèi)漏出，濾網(wǎng)可阻擋液體中的固體雜質(zhì)被吸入而堵塞泵殼和管路。若泵的位置低于槽內(nèi)液面，則啟動(dòng)時(shí)就無(wú)需灌泵。E2-2 臨心泵奉國(guó)1葉耙皿一秦喘語(yǔ)一眾轉(zhuǎn)“4級(jí)人皆山-A 醫(yī)出222離心泵的主要性能參數(shù)

6、和特性曲線一、離心泵的主要性能參數(shù)離心泵的性能參數(shù)是用以描述一臺(tái)離心泵的一組物理量1. （葉輪）轉(zhuǎn)速 n： 10003000rpm； 2900rpm最常見。2. 流量Q:以體積流量來(lái)表示的泵的輸液能力，與葉輪結(jié)構(gòu)、尺寸和轉(zhuǎn)速 有關(guān)。泵總是安裝在管路中，故流量還與管路特性有關(guān)。3. 壓頭（揚(yáng)程）H:泵向單位重量流體提供的機(jī)械能。與流量、葉輪結(jié)構(gòu)、 尺寸和轉(zhuǎn)速有關(guān)。揚(yáng)程并不代表升舉高度。一般實(shí)際壓頭由實(shí)驗(yàn)測(cè)定。4. 功率：（1）有效功率Ne :指液體從葉輪獲得的能量一一Ne HQ g ；此處Q的單位 為m/s(2) 軸功率N :指泵軸所需的功率。當(dāng)泵直接由電機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)，它就是電機(jī) 傳給泵軸的功率。5

7、. 效率：由于以下三方面的原因，由電機(jī)傳給泵的能量不可能100%地傳給液體，因此離心泵都有一個(gè)效率的問(wèn)題，它反映了泵對(duì)外加能量的利用程度：Ne /N容積損失；水力損失；機(jī)械損失。二、離心泵的特性曲線從前面的討論可以看出，對(duì)一臺(tái)特定的離心泵，在轉(zhuǎn)速固定的情況下，其壓 頭、軸功率和效率都與其流量有一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系， 其中以壓頭與流量之間的關(guān)系 最為重要。這些關(guān)系的圖形稱為離心泵的特性曲線。由于它們之間的關(guān)系難以用 理論公式表達(dá)，目前一般都通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)測(cè)定。 包括HQ曲線、NQ曲線和 Q 曲線。圖2-3某種型號(hào)離心泵的特性曲線離心泵的特性曲線一般由離心泵的生產(chǎn)廠家提供，標(biāo)繪于泵的樣本或產(chǎn)品說(shuō)明書中，其測(cè)

8、定條件一般是 20C清水，轉(zhuǎn)速也固定。典型的離心泵性能曲線如圖2-3所示。1 .討論（1）從HQ特性曲線中可以看出，隨著流量的增加，泵的壓頭是下降的， 即流量越大，泵向單位重量流體提供的機(jī)械能越小。 但是，這一規(guī)律對(duì)流量很小 的情況可能不適用。（2）軸功率隨著流量的增加而上升， 流量為零時(shí)軸功率最小，所以大流量 輸送一定對(duì)應(yīng)著大的配套電機(jī)。另外，這一規(guī)律還提示我們，離心泵應(yīng)在關(guān)閉出 口閥的情況下啟動(dòng)，這樣可以使電機(jī)的啟動(dòng)電流最小，以保護(hù)電機(jī)。（3）泵的效率先隨著流量的增加而上升， 達(dá)到一最大值后便下降。但流量 為零時(shí)，效率也為零。根據(jù)生產(chǎn)任務(wù)選泵時(shí)，應(yīng)使泵在最高效率點(diǎn)附近工作，其 范圍內(nèi)的效率

9、一般不低于最高效率點(diǎn)的 92%（4）離心泵的銘牌上標(biāo)有一組性能參數(shù)，它們都是與最高效率點(diǎn)對(duì)應(yīng)的性 能參數(shù)，稱為最佳工況參數(shù)。三、離心泵特性的影響因素1. 液體的性質(zhì)：（1）液體的密度：離心泵的壓頭和流量均與液體的密度無(wú)關(guān)， 有效功率和 軸功率隨密度的增加而增加，這是因?yàn)殡x心力及其所做的功與密度成正比，但效 率又與密度無(wú)關(guān)。（2）液體的粘度：若粘度大于常溫下清水的粘度，則泵的流量、壓頭、效 率都下降，但軸功率上升。所以，當(dāng)被輸送流體的粘度有較大變化時(shí)，泵的特性 曲線也要發(fā)生變化。2. 轉(zhuǎn)速離心泵的轉(zhuǎn)速發(fā)生變化時(shí)，其流量、壓頭、軸功率和效率都要發(fā)生變化, 泵的特性曲線也將發(fā)生變化。若離心泵的轉(zhuǎn)速變

10、化不大（小于20%），則可以假設(shè)：轉(zhuǎn)速改變前后液體 離開葉輪處的出口速度三角形相似；轉(zhuǎn)速改變前后離心泵的效率不變。從而可導(dǎo)出以下關(guān)系:n2H2H12n2_n1N2N13n_2n1（比例定律）(2-2)3 葉輪外徑當(dāng)泵的轉(zhuǎn)速一定時(shí)，壓頭、流量與葉輪的外徑有關(guān)。對(duì)于某同一型號(hào)的離心 泵，若對(duì)其葉輪的外徑進(jìn)行“切割”，而其他尺寸不變，在葉輪外徑的減小變化 不超過(guò)5%時(shí)，離心泵的性能可進(jìn)行近似換算。此時(shí)可以假設(shè)：（1）葉輪外徑變化前后，葉輪出口速度三角形相似；（2）葉輪外徑變化前后，離心泵的效率 不變；（3）葉輪外徑變化前后，葉輪出口截面積基本不變。從而可以導(dǎo)出以下關(guān) 系：3D1D2'2Q&#

11、39; D'2H' D2（切割定律）Q D2H D2（2-3）與比例定律同樣，要注意公式使用的條件。2900r/min時(shí)，測(cè)定某臺(tái)離心泵性例2-1:以20°C的水為介質(zhì)，在泵的轉(zhuǎn)速為能時(shí)，某次實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)如下：流量12mVh,泵出口處壓強(qiáng)表的讀數(shù)為0.37MPa,泵入口處真空表讀數(shù)為0.027MPa,軸功率為2.3Kw。若壓強(qiáng)表和真空表兩測(cè)壓口間垂直距離為 0.4m,且 泵的吸入管路和排出管路直徑相同。 測(cè)定裝置如附圖。求：這次實(shí)驗(yàn)中泵的壓頭 和效率。4離心泵5-上衲解：（1）泵的壓頭以真空表和壓強(qiáng)表所在的截面為41- 1'和2-2',列出以單位重量為衡

12、算基準(zhǔn)的伯努利方程，即Zi2UiPi2gZ22U22gP2gH fi 2其中，Ziz20.4m,Uiu2,pi=-2.7 xiO4Pa（表壓），p 2=3.7 x105Pa（表壓）因測(cè)壓口之間距離較短，流動(dòng)阻力可忽略，即Hi-2 0；故泵的壓頭為：540.4H=40.87m3.7 i052.7 i04i000 9.8i（2）泵的效率HQ g 40.87 i2 i000 9.8i° 58iN3600 2.3 1000. ，即 58.1 %。分析說(shuō)明：在本實(shí)驗(yàn)中，若改變出口閥的開度，測(cè)出不同流量下的若干組有關(guān)數(shù) 據(jù)，可按上述方法計(jì)算出相應(yīng)的 H及n值，并將H-Q N-Qn -Q關(guān)系標(biāo)繪在

13、坐 標(biāo)紙上，即可得到該泵在n = 2900r/min下的特性曲線。2.2.3離心泵的工作點(diǎn)和流量調(diào)節(jié)、管路特性曲線前面介紹的離心泵特性曲線，表示一定轉(zhuǎn)速下泵的壓頭、功率、效率與流量 的關(guān)系。在特定管路中運(yùn)行的離心泵，其實(shí)際工作的壓頭和流量不僅取決于離心 泵本身的特性，而且還與管路特性有關(guān)。即在泵送液體的過(guò)程中，泵和管路是互 相聯(lián)系和制約的。因此在討論泵的工作情況前，應(yīng)先了解管路特性。管路特性曲線表示液體通過(guò)特定管路系統(tǒng)時(shí)，所需的壓頭與流量的關(guān)系。如 圖所示的送液系統(tǒng)，若液體貯槽與受液槽的液面均維持恒定，輸送管路的直徑均 一，在圖2-4中1- 1'和2-2'間列伯努利方程式，則可

14、求得液體流過(guò)管路系統(tǒng)所 需的壓頭（即要求離心泵提供的壓頭），即：He Z P Hfg（2-4）該管路輸送系統(tǒng)的壓頭損失可表示為：LLedu22gQe故式中u -d24% =(掃)R號(hào)誓q管路中液體流量，m/s ；d管路直徑，ml管路長(zhǎng)度，m入一摩擦系數(shù)，無(wú)因次。(2-5)式中Le和 分別表示局部阻力的當(dāng)量長(zhǎng)度和阻力系數(shù)對(duì)特定的管路系統(tǒng)，上式中等式右邊各物理量中，除了入和Q外，其它各物理量為定值。且f(Qe)則 Hff'(Qe)Hez Pf'(Qe)將上式代入，可得：g，即為管路特性方程。(2-6)(2-7)JP對(duì)特定的管路，且在一定條件下操作，則 ？ z和g均為定值，并令:(2

15、-8)Q無(wú)關(guān)，并令:若液體在管路中的流動(dòng)已進(jìn)入阻力平方區(qū)，則此時(shí)入與LLed5(2-9)2 則可得特定管路的特性方程： H e K BQe(2-10)它表示在特定管路中輸送液體時(shí)，在管內(nèi)流動(dòng)處于高度湍流狀態(tài)下，管路所需的壓頭H隨液體流量Q的平方而變。將此關(guān)系方程標(biāo)繪在相應(yīng)的坐標(biāo)圖上，即可 得到H-Qe曲線。這條曲線稱為管路特性曲線。此線的形狀由管路布置和操作條 件來(lái)確定，與離心泵性能無(wú)關(guān)。二、離心泵的工作點(diǎn)將泵的HQ曲線與管路的HeQ曲線繪在同一坐標(biāo)系中，兩曲線的交點(diǎn)稱 為泵的工作點(diǎn)M如圖2-4所示。圖2-4管路特性曲線和泵的工作點(diǎn)1 說(shuō)明(1)泵的工作點(diǎn)由泵的特性和管路的特性共同決定，可通過(guò)

16、聯(lián)立 求解泵的特性方程和管路的特性方程得到；(2) 安裝在管路中的泵，其輸液量即為管路的流量；在該流量下泵提供的 揚(yáng)程也就是管路所需要的外加壓頭。因此，泵的工作點(diǎn)對(duì)應(yīng)的泵壓頭和流量既是 泵提供的，也是管路需要的；(3) 工作點(diǎn)對(duì)應(yīng)的各性能參數(shù)(Q，H，N )反映了一臺(tái)泵的實(shí)際工作狀態(tài)。 三、離心泵的流量調(diào)節(jié)由于生產(chǎn)任務(wù)的變化，管路需要的流量有時(shí)是需要改變的，這實(shí)際上就是要 改變泵的工作點(diǎn)。由于泵的工作點(diǎn)由管路特性和泵的特性共同決定，因此改變泵 的特性和管路特性均能改變工作點(diǎn)，從而達(dá)到調(diào)節(jié)流量的目的。1 改變出口閥的開度一一改變管路特性出口閥開度與管路局部阻力當(dāng)量長(zhǎng)度有關(guān)，后者與管路的特性有關(guān)。

17、所以改 變出口閥的開度實(shí)際上是改變管路的特性。Q» % Q輒0戒也圖2-5改變閥門開度時(shí)工作點(diǎn)變化 關(guān)小出口閥，le增大，曲線變陡，工作點(diǎn)由 M變?yōu)镸,流量下降，泵所提供的 壓頭上升；相反，開大出口閥開度， le減小，曲線變緩，工作點(diǎn)由 M變?yōu)镸2, 流量上升，泵所提供的壓頭下降。如圖 2-5所示。采用閥門調(diào)節(jié)流量快速簡(jiǎn)便，且流量可連續(xù)變化，適合化工連續(xù)生產(chǎn)的要求， 因此應(yīng)用很廣泛。其缺點(diǎn)是當(dāng)關(guān)小閥門時(shí)，管路阻力增加，消耗部分額外的能量， 實(shí)際上是人為增加管路阻力來(lái)適應(yīng)泵的特性。且在調(diào)節(jié)幅度較大時(shí)，往往使離心 泵不在咼效區(qū)下工作，不是很經(jīng)濟(jì)。2. 改變?nèi)~輪轉(zhuǎn)速改變泵的特性如圖2-6所

18、示，壓n ni ,轉(zhuǎn)速增加，流量和壓頭均能增加。這種調(diào)節(jié)流 量的方法合理、經(jīng)濟(jì)，但曾被認(rèn)為是操作不方便，并且不能實(shí)現(xiàn)連續(xù)調(diào)節(jié)。但隨 著的現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，無(wú)級(jí)變速設(shè)備在工業(yè)中的應(yīng)用克服了上述缺點(diǎn)。是該種調(diào)節(jié)方法能夠使泵在高效區(qū)工作，這對(duì)大型泵的節(jié)能尤為重要。伽葉g 0疏4圖2-6改變泵轉(zhuǎn)速時(shí)工作點(diǎn)變化3. 車削葉輪直徑這種調(diào)節(jié)方法實(shí)施起來(lái)不方便，且調(diào)節(jié)范圍也不大。葉輪直徑減小不當(dāng)還可能降 低泵的效率，因此生產(chǎn)上很少采用。在生產(chǎn)中單臺(tái)離心泵不能滿足輸送任務(wù)要求 時(shí)，可采用離心泵并聯(lián)或串聯(lián)操作。例2-2 確定泵是否滿足輸送要求。將濃度為95%勺硝酸自常壓貯槽輸送至常壓設(shè)備中去，要求輸送量為36m

19、Vh, 液 體的升揚(yáng)高度為7m輸送管路由內(nèi)徑為80mm的鋼化玻璃管構(gòu)成，總長(zhǎng)為160m（包括所有局部阻力的當(dāng)量長(zhǎng)度）。輸送條件下管路特性曲線方程為：2He 7 0.06058Qe （Q單位為L(zhǎng)/S ）。現(xiàn)采用某種型號(hào)的耐酸泵，其性能列于下解：（1）對(duì)于本題，管路所需要壓頭通過(guò)在貯槽液面（1-1 '和常壓設(shè)備液面（2-2 '表中問(wèn)：(1)(1)該泵是否合用？(2)(2)實(shí)際的輸送量、壓頭、效率及功率消耗各為多少?Q(L/s)03691215H(m)19.51917.916.514.412(%)01730424644已知：酸液在輸送溫度下粘度為31.15 10-Pas;密度為315

20、45kg/m。摩擦系數(shù)可取為0.015 。之間列柏努利方程求得:式中Z10,Z2管內(nèi)流速：U管路壓頭損失:2U12g7 m, p1P24QHfHe g0（表壓），3623600* 0.785* 0.08022e u2gU12U22gU21.99m/ s160°0150.08Z2丄9匚6.06m2* 9.81以（L/s ）計(jì)的管路所需流量：Q 36*1000 10L/s3600Z1管路所需要的壓頭:HeZ2H f 76.0613.06m由附表可以看出，該泵在流量為 12 L/s時(shí)所提供的壓頭即達(dá)到了 14.4m，當(dāng)流 量為管路所需要的10 L/s，它所提供的壓頭將會(huì)更高于管路所需要的

21、13.06m。 因此我們說(shuō)該泵對(duì)于該輸送任務(wù)是可用的。另一個(gè)值得關(guān)注的問(wèn)題是該泵是否在高效區(qū)工作。由附表可以看出，該泵的 最高效率為46%流量為10 L/s時(shí)該泵的效率大約為43%為最高效率的93.5 %, 因此我們說(shuō)該泵是在高效區(qū)工作的。（2）實(shí)際的輸送量、功率消耗和效率取決于泵的工作點(diǎn)，而工作點(diǎn)由管路 特性和泵的特性共同決定。2題給管路的特性曲線方程為：H e 7 0.06058Qe（其中流量單位為L(zhǎng)/s ）據(jù)此可以計(jì)算出各流量下管路所需要的壓頭，如下表所示：Q(L/s)03691215H(m)77.5459.18111.9115.7220.63可以作出管路的特性曲線和泵的特性曲線，如圖所

22、示。兩曲線的交點(diǎn)為工作點(diǎn),其對(duì)應(yīng)的壓頭為14.8m；流量為11.4L/S ;效率0.45 ;軸功率可計(jì)算如下：HQ10235.68kW14.8*11.4 10 *1545102* 0.45Q, L/s分析說(shuō)明：（1）判斷一臺(tái)泵是否合用，關(guān)鍵是要計(jì)算出與要求的輸送量對(duì)應(yīng)的管 路所需壓頭，然后將此輸送量與壓頭和泵能提供的流量與壓頭進(jìn)行比較，即可得出結(jié)論。另一個(gè)判斷依據(jù)是泵是否在高效區(qū)工作， 即實(shí)際效率不低于最高效率的92%（ 2）泵的實(shí)際工作狀況由管路的特性和泵的特性共同決定， 此即工作點(diǎn)的概念。 它所對(duì)應(yīng)的流量（如本題的 11.4L/s ）不一定是原本所需要的 （如本題的 10L/s ）。 此時(shí)

23、，還需要調(diào)整管路的特性以適用其原始需求。思考題：1、是不是所有情況下離心泵啟動(dòng)前都要灌泵？2、離心泵結(jié)構(gòu)中有哪些是轉(zhuǎn)能部件？3、離心泵銘牌（標(biāo)牌）上標(biāo)出的性能參數(shù)是指該泵的最大值嗎？4、離心泵的揚(yáng)程和升揚(yáng)高度有什么不同？2.2.4 離心泵的氣蝕現(xiàn)象與安裝高度離心泵在管路系統(tǒng)中安裝高度是否合適， 將直接影響離心泵的性能、 運(yùn)行及 使用壽命，因此在管路計(jì)算中應(yīng)正確確定泵的安裝高度。一、離心泵的氣蝕現(xiàn)象由離心泵工作原理可知， 在離心泵葉輪中心附近形成低壓， 這一壓強(qiáng)的高低 與泵的吸上高度密切相關(guān)。1泵的吸上高度是指貯槽液面與離心泵吸入口之間的垂直距離。當(dāng)貯槽上方壓強(qiáng)一定時(shí)， 若泵吸入口的壓強(qiáng)越低，

24、則吸上高度就越高， 但是 泵吸入口的低壓是有限制的。 當(dāng)在泵的流通 （一般在葉輪入口附近） 中液體的靜 壓強(qiáng)等于或低于該液體在工作溫度下的飽和蒸汽壓pV 時(shí)，液體將部分氣化，產(chǎn)生氣泡。 含氣泡的液體進(jìn)入高壓區(qū)后， 氣泡就急劇凝結(jié)或破裂。 因氣泡的消失而 產(chǎn)生了局部真空， 周圍的液體就以極高的速度流向原氣泡中心， 瞬間產(chǎn)生了極大 的局部沖擊壓力，造成對(duì)葉輪和泵殼的沖擊，使材料受到破壞。2氣蝕現(xiàn)象：通常把泵內(nèi)氣泡的形成和破裂而使葉輪材料受到損壞的過(guò)程， 稱為氣蝕現(xiàn)象。離心泵在汽蝕狀態(tài)下工作：（1）泵體振動(dòng)并發(fā)出噪音； （2）壓頭、流量效率大幅度下降，嚴(yán)重時(shí)不能 輸送液體；（3）時(shí)間長(zhǎng)久， 在水錘沖

25、擊和液體中微量溶解氧對(duì)金屬化學(xué)腐蝕的雙 重作用下，葉片表面出現(xiàn)斑痕和裂縫，甚至呈海綿狀逐漸脫落。離心泵在正常運(yùn)行時(shí)， 必須避免發(fā)生氣蝕現(xiàn)象。 為此， 葉輪入口附近處液體 的絕對(duì)壓強(qiáng)必須高于該液體在工作溫度下的飽和蒸汽壓。這就要求離心泵有適宜 的安裝高度。通常由離心泵的抗氣蝕性能（又稱吸上性能）來(lái)確定其安裝高度。二、離心泵的抗氣蝕性能一般采用兩種指標(biāo)來(lái)表示離心泵的抗氣蝕性能（又稱吸上性能）1 離心泵的允許吸上真空度允許吸上真空度是指為避免發(fā)生氣蝕現(xiàn)象， 離心泵入口處可允許達(dá)到的最高 真空度（即最低的絕對(duì)壓強(qiáng)）。其值通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)定。由于實(shí)驗(yàn)中不易測(cè)出葉輪入 口附近處的最低壓強(qiáng)的位置，因此以測(cè)定泵入口

26、處的壓強(qiáng)代替。如圖所示，假設(shè)大氣壓強(qiáng)為Pa,泵的入口處的液體靜壓強(qiáng)為Pl,則允許吸上真空 度的定義為：H's 旦 P1g（2-11 ）式中H's 離心泵的允許吸上真空度，m液柱；pa當(dāng)?shù)卮髿鈮海糍A槽為密封槽，則應(yīng)為槽內(nèi)液面上方的壓強(qiáng)，Pa；pi 泵入口處的靜壓強(qiáng)，Pa；性能越好。H's值大小與泵的結(jié)構(gòu)、流量、被輸送液體的性質(zhì)及當(dāng)?shù)卮髿鈮旱纫蛩赜嘘P(guān)，通常由泵的制造工廠實(shí)驗(yàn)測(cè)定。實(shí)驗(yàn)值列在泵的樣本或說(shuō)明書的性能表 上。應(yīng)注意，該實(shí)驗(yàn)是在大氣壓為 10mHgHO（9.81 x 104Pa）下，以20°C清水為 介質(zhì)進(jìn)行的。因此若輸送其它液體，或操作條件與上述的實(shí)驗(yàn)

27、條件不同時(shí)， 應(yīng)按下式進(jìn)行換算:H's Hs (Ha10)(Pv(39.81 100.24)1000(2-12)式中H's操作條件下，輸送液體時(shí)允許吸上真空度，m液柱；Hs -實(shí)驗(yàn)條件下，輸送清水時(shí)的允許吸上真空度，m水柱；H a當(dāng)?shù)卮髿鈮?，mHOpv操作溫度下液體的飽和蒸氣壓，Pa；P操作溫度下液體的密度，Kg/m3;10實(shí)驗(yàn)條件下的大氣壓強(qiáng)，mHO0.24 實(shí)驗(yàn)條件下水的飽和蒸氣壓，mHO;1000 實(shí)驗(yàn)條件下水的密度，Kg/m3不同海拔高度的大氣壓強(qiáng)見教材表 2 1應(yīng)予指出，由允許吸上真空度定義可知，它不僅具有壓強(qiáng)的意義，此時(shí)單位 為m液柱，又具有靜壓頭的概念，因此一般泵

28、性能表中把它的單位寫成 m兩者 數(shù)值上是相等的。允許吸上真空度也是泵的性能之一，一些離心泵的特性曲線圖中也畫出HQ曲線。應(yīng)注意在確定離心泵安裝高度時(shí)應(yīng)按泵最大流量下的 H值來(lái)進(jìn)行計(jì)算。2.離心泵的氣蝕余量為防止氣蝕現(xiàn)象的發(fā)生，在離心泵的入口處液體的靜壓頭和動(dòng)壓頭之和必須大于操作溫度下的液體飽和蒸汽壓頭某一數(shù)值,此數(shù)值即定義為離心泵的氣蝕余量 h，其定義為P12 u 1Pvhg2gg或2hP1PvU1g2g m(2-13)式中：Pv-在操作溫度下液體的飽和蒸氣壓，Pa。目前在國(guó)產(chǎn)泵樣本的性能表中，離心油泵中的氣蝕余量用符號(hào)h表示，離心水泵的氣蝕余量用 NPSH表示，本節(jié)中為簡(jiǎn)化均用 h表示。而允

29、許吸上真空度即將被停止使用而臨界汽蝕余量 hc2PlminPvU1g 2g2Uk2gH f,1 Km(2-14)當(dāng)流量一定且流體流動(dòng)進(jìn)入阻力平方區(qū)時(shí),氣蝕余量厶h僅與泵的結(jié)構(gòu)及尺寸有關(guān)，它是泵的抗氣蝕性能參數(shù)。離心泵的厶hc由泵制造廠實(shí)驗(yàn)測(cè)定， 的正常操作，將所測(cè)得的臨界汽蝕余量 余量 hr，并且列入泵產(chǎn)品樣本性能表中,其值隨流量增大而增大。為確保離心泵 hc加上一定的安全量后，稱為必需氣蝕 離心水泵用( NPSH r表示，離心油泵用 hr表示。在一些離心泵的特性曲線圖上，也繪出厶hr - Q曲線。也應(yīng)注意在確定離心泵安裝高度時(shí)應(yīng)取可能出現(xiàn)的最大流量為計(jì)算依據(jù)、離心泵的允許安裝高度由離心泵的吸

30、液示意圖2-7，列出伯努力方程式，可求得離心泵的允許安裝高度Hg：HgPaPl2U1Hf,0 1g2gm(2-15)若已知離心泵的必需氣蝕余量厶hr，則有:HgPaPvhrH f ,0 1g(2-16)若已知離心泵的允許吸上真空度，則有:2Hg H's * Hf,。！2g(2-17)四、討論1 從前面的討論中容易使人獲得這樣一種認(rèn)識(shí)，即汽蝕是由于安裝高度太高引起的，事實(shí)上汽蝕現(xiàn)象的產(chǎn)生可以有以下三方面的原因：離心泵的安裝高度太高；被輸送流體的溫度太高，液體蒸氣壓過(guò)高；吸入管路的阻力或壓頭 損失太高。允許安裝高度這一物理量正是綜合了以上三個(gè)因素對(duì)汽蝕的貢獻(xiàn)。由此，我們又可以有這樣一個(gè)推論

31、：一個(gè)原先操作正常的泵也可能由于操作條件的 變化而產(chǎn)生汽蝕，如被輸送物料的溫度升高，或吸入管線部分堵塞。2 有時(shí)，計(jì)算出的允許安裝高度為負(fù)值，這說(shuō)明該泵應(yīng)該安裝在液體貯槽 液面以下。3允許安裝高度 Hg 的大小與泵的流量有關(guān)。由其計(jì)算公式可以看出，流量 越大，計(jì)算出的Hg越小。因此用可能使用的最大流量來(lái)計(jì)算 H是最保險(xiǎn)的。4安裝泵時(shí)， 為保險(xiǎn)計(jì)， 實(shí)際安裝高度比允許安裝高度還要小 0.5 至 1 米 （如考慮到操作中被輸送液體的溫度可能會(huì)升高； 或由于貯槽液面降低而引起的 實(shí)際安裝高度的升高） 。5當(dāng)液體的操作溫度較高或其沸點(diǎn)較低時(shí)，應(yīng)注意盡量減小吸入管路的壓 頭損失（如可以選用較大的吸入管徑

32、，減少管件和閥門，縮短管長(zhǎng)等） ；或?qū)㈦x 心泵安裝在貯槽液面以下，使液體利用位差自動(dòng)流入泵體內(nèi)。2.2.5 離心泵的選用、安裝與操作一、離心泵的類型：1清水泵：適用于輸送清水或物性與水相近、 無(wú)腐蝕性且雜質(zhì)較少的液體。 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作容易。（IS型、B型、D型、sh型）2耐腐蝕泵：用于輸送具有腐蝕性的液體，接觸液體的部件用耐腐蝕的材 料制成，要求密封可靠。 （ F 型）3油泵：輸送石油產(chǎn)品的泵，要求有良好的密封性和冷卻系統(tǒng)。 （丫型） 4雜質(zhì)泵：輸送含固體顆粒的液體、稠厚的漿液，葉輪流道寬，葉片數(shù)少。（ P 型）單吸泵；雙吸泵； 單級(jí)泵；多級(jí)泵；二、離心泵的選用1根據(jù)被輸送液體的性質(zhì)和操作條件

33、確定泵的類型。 2確定輸送系統(tǒng)的流量和所需壓頭。流量由生產(chǎn)任務(wù)來(lái)定，所需壓頭由管 路的特性方程來(lái)定。3根據(jù)所需流量和壓頭確定泵的型號(hào)（ 1）查性能表或特性曲線，要求流量和壓頭與管路所需相適應(yīng)。（ 2）若生產(chǎn)中流量有變動(dòng)，以最大流量為準(zhǔn)來(lái)查找，壓頭也應(yīng)以最大流量 對(duì)應(yīng)值查找。（3）若H和Q與所需要不符，則應(yīng)在鄰近型號(hào)中找 H和Q都稍大一點(diǎn)的。（ 4）若幾個(gè)型號(hào)都滿足，應(yīng)選一個(gè)在操作條件下效率最高的（ 5）為保險(xiǎn)，所選泵可以稍大；但若太大，工作點(diǎn)離最高效率點(diǎn)太遠(yuǎn)，則能量利用程度低。泵的類型和型號(hào)選出后，應(yīng)列出該泵的性能參數(shù)。4 核算泵的軸功率。若輸送液體的密度大于水的密度時(shí)，則要核算泵的軸 功率，

34、重新配置電動(dòng)機(jī)。三、離心泵的安裝與操作1 安裝：(1) 安裝高度不能太高，應(yīng)小于允許安裝高度。(2) 盡量設(shè)法減小吸入管路的阻力，以減少發(fā)生汽蝕的可能性。主要考慮: 吸入管路應(yīng)短而直；吸入管路的直徑可以稍大；吸入管路減少不必要的管件和閥 門，調(diào)節(jié)閥應(yīng)裝于出口管路。2.操作：(1) 啟動(dòng)前應(yīng)灌泵，并排氣。(2) 應(yīng)在出口閥關(guān)閉的情況下啟動(dòng)泵，使啟動(dòng)功率最小，以保護(hù)電動(dòng)機(jī)。(3) 停泵前先關(guān)閉出口閥，以免損壞葉輪。(4) 泵運(yùn)轉(zhuǎn)中應(yīng)定時(shí)檢查、維修等，特別要經(jīng)常檢查軸封的泄漏情況和發(fā)熱與否；經(jīng)常檢查軸承是否過(guò)熱，注意潤(rùn)滑。例2-3:用IS80 65125型離心泵從常壓貯槽中將溫度為 50°

35、C的清水輸送到 他處，槽內(nèi)水面恒定，輸送量為 50mVh。已知泵吸入管路的壓頭損失為 2m動(dòng) 壓頭可忽略，當(dāng)?shù)卮髿鈮簽?.81 X104Pa。求：該離心泵的安裝高度 Hgo解：由附錄可查出：對(duì)IS80 65 125型離心泵來(lái)講，轉(zhuǎn)速為2900r/min，流量3為50m/h時(shí)的必需氣蝕余量為 hr = 3.0m。34又查出50oC時(shí)水的物理性質(zhì)為：988.1Kg/m ,pv 1.234 10 Pa故離心泵的允許安裝高度可用下式計(jì)算：Pa Pvghr H f0 19.81 1041.234 104988.1 9.81323.85m為安全起見，離心泵的實(shí)際安裝高度應(yīng)比允許安裝高度Hg低0.51mo貯

36、槽內(nèi)異丁烷液面恒定,例2-4:用某離心泵從貯槽向反應(yīng)器輸送液態(tài)異丁烷,液面上方壓強(qiáng)為652.37KPa(絕壓)，泵位于貯槽液面以下1.5m處，吸入管路的 全部壓頭損失為1.6m。異丁烷在輸送條件下的密度為 530Kg/m，飽和蒸氣壓為 637.65 KPa。在泵的性能表上查得輸送流量下泵必需氣蝕余量為 3.5m。試問(wèn)：該泵能否正常操作？分析：要判斷該泵能否正常操作，應(yīng)根據(jù)已知條件，核算泵的安裝高度是否合適, 即能否避免汽蝕現(xiàn)象。解：先用公式計(jì)算允許安裝高度，以便和該離心油泵的實(shí)際安裝高度-1.5m進(jìn)行比較。papvghr H fo i33由題意知.Pa 652.37 10 Pa, pv 637

37、.65 10 Pa, hr 3.5m,H fo 1 1.6m 代 入上式得:3.5 1.62.27m(652.37 637.65) 103530 9.81說(shuō)明：已知泵的實(shí)際安裝高度為-1.5m，大于允許安裝高度-2.27m，即表明泵的 實(shí)際安裝咼度偏咼，可能發(fā)生氣蝕現(xiàn)象，故該泵不能正常操作思考：若要使該泵能夠正常操作，則應(yīng)該采取什么措施？ 措施1:必須使該泵的安裝位置向下移動(dòng)，至少移動(dòng)（2.27-1.5 ）= 0.77m,但 為了安全起見，應(yīng)向下移動(dòng)：0.77+0.5 = 1.27m以上，才能保證安全操作。措施2:請(qǐng)讀者回答：若泵的安裝位置不能移動(dòng)，還可以采取什么措施，以保證 該離心油泵能正常操作?例2-5:某車間有一冷卻塔，需用離心泵將地面下水池中20oC的水送至塔頂水 槽內(nèi)，然后再壓入塔內(nèi)。水池和水槽內(nèi)液面高度均維持恒定， 兩液面上方均為大 氣壓。已知塔頂水槽液面比地面高15m，水池液面又比地面低1.5m。已估計(jì)出管 路計(jì)算總長(zhǎng)度為52m （包括直管長(zhǎng)度和所有局部阻力的當(dāng)量長(zhǎng)度），摩擦系數(shù)入 為0.018，管路系統(tǒng)要求送水量為72nVh。試由教材附錄中選用一臺(tái)適宜的離心 泵。