選擇液體輸送設備

模塊一

流體輸送技術05任務五選用液體輸送機械

05任務五選用液體輸送機械3子任務2選擇液體輸送設備能力目標學習要求與目標1.具有離心泵參數(shù)的計算與選擇的能力。2.具有根據(jù)生產(chǎn)工藝參數(shù)，確定適合的液體輸送設備的能力。知識目標1.掌握離心泵參數(shù)、特性曲線、性能因素、流量調(diào)節(jié)方法；2.掌握液體流體輸送設備參數(shù)的計算和優(yōu)化。素質(zhì)目標1.培養(yǎng)誠實守信、團結協(xié)作、愛崗敬業(yè)精神；2.培養(yǎng)安全、環(huán)保、健康生產(chǎn)意識；3.培養(yǎng)嚴謹?shù)墓ぷ鲬B(tài)度及質(zhì)量意識，具備工程管理能力；4.培養(yǎng)分析問題和解決問題的能力；5.創(chuàng)新能力培養(yǎng)等。05任務五選用液體輸送機械子任務2選擇液體輸送設備

根據(jù)液體流體輸送的要求，通過選擇離心泵參數(shù)、特性曲線、性能因素、流量調(diào)節(jié)方法等，確定適合于生產(chǎn)工藝條件的液體流體輸送設備。05任務五選用液體輸送機械一、常用泵（離心泵）的性能參數(shù)離心泵的主要性能參數(shù)有流量Q、壓頭H、效率η、有效功率Pe、軸功率P等。①流量Q

離心泵單位時間內(nèi)輸送到管路系統(tǒng)的液體體積，m3/s或m3/h。②壓頭（揚程）H

單位重量的液體經(jīng)離心泵后所獲得的有效能量，J/N或m液柱。③效率η

反映泵內(nèi)能量損失，主要有容積損失、水力損失、機械損失。

④軸功率P

離心泵的軸功率是指由電機輸入離心泵泵軸的功率，W或kW。

05任務五選用液體輸送機械離心泵的有效功率Pe是指液體實際上從離心泵所獲得的功率。泵的有效功率泵的軸功率或或

05任務五選用液體輸送機械二、常用泵（離心泵）的特性曲線

離心泵特性曲線如圖所示，是在一定轉(zhuǎn)速下，用20℃水測定，由H-Q、P-Q、η-Q三條曲線組成。05任務五選用液體輸送機械

05任務五選用液體輸送機械三、影響常用泵（離心泵）性能的主要因素

①液體密度

離心泵的流量與被輸送液體的密度無關，離心泵的壓頭與被輸送液體的密度也無關。泵的效率也與液體的密度無關，但是離心泵的軸功率與液體的密度有關，密度增大，軸功率增大。當輸送液體的密度與水的密度相差較大時，需重新計算軸功率。

說明：流體密度變化時，應校正P-Q曲線。05任務五選用液體輸送機械

②液體粘度被輸送液體粘度增加，離心泵的流量、揚程及效率下降，而離心泵的軸功率增大。當輸送液體的粘度大于常溫下水的粘度時，特性曲線將有所改變，因此選泵時應對原特性曲線進行修正，根據(jù)修正后的特性曲線進行選擇。

05任務五選用液體輸送機械120CηCqVCHeqV,s/m3.min-1He（單級）/mCη

％CqV％CHe％80402010630.040.060.080.120.160.40.30.21109070503010022001320660330176884310ν＝4.3×10-6m2/s小流量的離心泵的粘度換算系數(shù)圖大流量的離心泵的粘度換算系數(shù)圖180465330088017632ν＝4.3×10-6m2/s0.41.02104010080609070503020CηCqVCHe0.6×qV,s1.2×qV,sqV,s/m3.min-1He（單級）/mCη

％CqV％CHe％05任務五選用液體輸送機械③葉輪轉(zhuǎn)速

離心泵的特性曲線是在轉(zhuǎn)速固定的條件下測定的，同一臺離心泵，轉(zhuǎn)速發(fā)生交化，特性曲線也將發(fā)生變化。當泵的轉(zhuǎn)速改變不大的情況下（以土20％以內(nèi)為限），可以認為：轉(zhuǎn)速改變前、后，液體離開葉輪處的速度三角形相似。

05任務五選用液體輸送機械④葉輪直徑

對同型號的離心泵，若對葉輪的外徑進行切削（即換用較小的葉輪，其他尺寸不變），當外徑的切削量小于5%時，離心泵的效率不變。此時泵的流量、揚程、軸功率與轉(zhuǎn)速的關系近似遵循離心泵的切削定律。

05任務五選用液體輸送機械四、離心泵的工作點與流量調(diào)節(jié)（1）管路特性曲線

表示特定管路中液體流動所需壓頭與流量的關系方程稱為管路特性方程。根據(jù)管路特性方程標繪的壓頭與流量的關系曲線稱為管路特性曲線。

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（2）離心泵的工作點

泵安裝在特定的管路中，其特性曲線H-Q與管路特性曲線He-Q的交點稱為離心泵的工作點。若該點所對應的效率在離心泵的高效率區(qū)，則該工作點是適宜的。

工作點所對應的流量與壓頭，可利用圖解法求取。

管路的特性曲線于離心泵的工作點05任務五選用液體輸送機械（3）離心泵的流量調(diào)節(jié)

①改變管路特性曲線

最簡單的調(diào)節(jié)方法是在離心泵排出管線上安裝調(diào)節(jié)閥。改變閥門的開度，就是改變管路的阻力狀況，從而使管路特性曲線發(fā)生變化。

②改變泵特性曲線

通過改變泵的轉(zhuǎn)速或直徑改變泵的性能。由于切削葉輪為一次性調(diào)節(jié)，因而通常采用改變泵的轉(zhuǎn)速來實現(xiàn)流量調(diào)節(jié)。

這種調(diào)節(jié)方法，不額外增加阻力，且在一定范圍內(nèi)可保持泵在高效率下工作，能量利用率高。05任務五選用液體輸送機械五、離心泵的組合操作（1）并聯(lián)操作

兩泵并聯(lián)后，流量與壓頭均有所提高，但由于受管路特性曲線制約，管路阻力增大，兩臺泵并聯(lián)的總輸送量小于原單泵輸送量的兩倍。Q并=2Q單兩臺泵并聯(lián)操作的總流量必低于原單泵流量的兩倍。05任務五選用液體輸送機械（2）串聯(lián)操作

兩泵串聯(lián)后，壓頭與流量也會提高，但兩臺泵串聯(lián)的總壓頭仍小于原單泵壓頭的兩倍。

對于低阻輸送管路，并聯(lián)組合優(yōu)于串聯(lián)；而對于高阻輸送管路，串聯(lián)組合優(yōu)于并聯(lián)。H串=2H單兩臺泵串聯(lián)操作的總壓頭必低于單臺泵壓頭的兩倍。05任務五選用液體輸送機械六、常用泵（離心泵）的安裝（1）汽蝕現(xiàn)象

汽蝕現(xiàn)象是指當泵入口處壓力等于或小于同溫度下液體的飽和蒸氣壓時，液體發(fā)生汽化，氣泡在高壓作用下，迅速凝聚或破裂產(chǎn)生壓力極大、頻率極高的沖擊，泵體強烈振動并發(fā)出噪聲，液體流量、壓頭（出口壓力）及效率明顯下降。這種現(xiàn)象稱為離心泵的汽蝕。

氣蝕現(xiàn)象發(fā)生時，會產(chǎn)生噪音和引起振動，流量、揚程及效率均會迅速下降，嚴重時不能吸液。工程上規(guī)定，當泵的揚程下降3％時，進入了氣蝕狀態(tài)。05任務五選用液體輸送機械（2）離心泵最易發(fā)生氣蝕的部位

①葉輪曲率最大的前蓋板處，靠近葉片進口邊緣的低壓側；

②壓出室中蝸殼隔舌和導葉的靠近進口邊緣低壓側；

③無前蓋板的高比轉(zhuǎn)數(shù)葉輪的葉梢外圓與殼體之間的密封間隙以及葉梢的低壓側；

④多級泵中第一級葉輪。

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（3）提高離心泵抗氣蝕性能有下列兩種措施

①提高離心泵本身抗氣蝕性能的措施

（a）改進泵的吸入口至葉輪附近的結構設計。增大過流面積；增大葉輪蓋板進口段的曲率半徑，減小液流急劇加速與降壓；適當減少葉片進口的厚度，并將葉片進口修圓，使其接近流線形，也可以減少繞流葉片頭部的加速與降壓；提高葉輪和葉片進口部分表面光潔度以減小阻力損失；將葉片進口邊向葉輪進口延伸，使液流提前接受作功，提高壓力。

（b）采用前置誘導輪，使液流在前置誘導輪中提前作功，以提高液流壓力。

（c）采用雙吸葉輪，讓液流從葉輪兩側同時進入葉輪，則進口截面增加一倍，進口流速可減少一倍。

（d）設計工況采用稍大的正沖角，以增大葉片進口角，減小葉片進口處的彎曲，減小葉片阻塞，以增大進口面積；改善大流量下的工作條件，以減少流動損失。但正沖角不宜過大，否則影響效率。

（e）采用抗氣蝕的材料。實踐表明，材料的強度、硬度、韌性越高，化學穩(wěn)定性越好，抗氣蝕的性能越強。

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②提高進液裝置有效氣蝕余量的措施

（a）增加泵前貯液罐中液面的壓力，以提高有效氣蝕余量。

（b）減小吸上裝置泵的安裝高度。

（c）將上吸裝置改為倒灌裝置。

（d）減小泵前管路上的流動損失。如在要求范圍盡量縮短管路，減小管路中的流速，減少彎管和閥門，盡量加大閥門開度等。

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05任務五選用液體輸送機械（5）離心泵的允許安裝高度

離心泵的允許安裝高度是指貯槽液面與泵的吸入口之間所允許的垂直距離。

Hg——允許安裝高度，m；p0——吸入液面壓力，Pa；p1——吸入口允許的最低壓力，Pa；u1——吸入口處的流速，m/s；ρ——被輸送液體的密度，kg/m3；

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05任務五選用液體輸送機械七、常用泵（離心泵）的選擇①離心泵的類型

根據(jù)被輸送液體的性質(zhì)和操作條件確定離心泵的類型，如液體的溫度、壓力，粘度、腐蝕性、固體粒子含量以及是否易燃易爆等因素都是選擇離心泵類型的重要依據(jù)。05任務五選用液體輸送機械a.清水泵：適用于輸送各種工業(yè)用水以及物理、化學性質(zhì)類似于水的其它液體。b.耐腐蝕泵：用于輸送酸、堿、濃氨水等腐蝕性液體。c.油泵：用于輸送石油產(chǎn)品。d.液下泵：通常安裝在液體貯槽內(nèi)，可用于輸送化工過程中各種腐蝕性液體。e.屏蔽泵：用于輸送易燃易爆或劇毒的液體。05任務五選用液體輸送機械②離心泵的選用

基本步驟：a.確定輸送系統(tǒng)的流量和壓頭

一般液體的輸送量由生產(chǎn)任務決定。如果流量在一定范圍內(nèi)變化，應根據(jù)最大流量選泵，并根據(jù)情況，計算最大流量下的管路所需的壓頭。b.選擇離心泵的類型與型號

根據(jù)管路要求的流量Q和揚程H來選定合適的離心泵型號。在選用時，應考慮到操作條件的變化并留有一定的余量。選用時要使所選泵的流量與揚程比任務需要的稍大一些。如果用系列特性曲線來選，要使（Q，H）點落在泵的Q～H線以下，并處在高效區(qū)。05任務五選用液體輸送機械c.核算泵的軸功率

若輸送液體的密度大于水的密度，則要核算泵的軸功率，以選擇合適的電機。05任務五選用液體輸送機械

某化工廠用泵將敞口貯槽內(nèi)的溶液輸送到反應器中，輸送管為763mm的鋼管，長度(包括局部阻力當量長度在內(nèi))為80m.，溶液密度為950kg/m3，粘度為30cp(厘泊)，輸送量為5.2m3/h，反應器內(nèi)的壓力為0.5at(表