化工原理講義

化工原理講義第一頁(yè)，共二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期五.

一.離心泵的管路特性與工作點(diǎn)

離心泵總是安裝在一定管路中工作的，因此應(yīng)對(duì)管路特性有一個(gè)了解，才能掌握離心泵的工作狀態(tài)。

1.管路特性

指流體流經(jīng)管路系統(tǒng)時(shí)需要的壓頭和流量之間的關(guān)系，也是管路系統(tǒng)對(duì)提供能量泵的要求。第二頁(yè)，共二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期五列出1－1、2－2兩截面間的柏努利方程對(duì)于特定管路第三頁(yè)，共二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期五Q－流量d-管徑λ摩擦系數(shù)u用Q表示第四頁(yè)，共二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期五對(duì)于給定的管路系統(tǒng)，l,d一定，閥門開(kāi)度一定，即le一定，且認(rèn)為流體流動(dòng)處于阻力平方區(qū)，λ變化很小

將此方程關(guān)系標(biāo)繪在H-Q坐標(biāo)圖上，即得圖所示的H-Q曲線，稱為管路特性曲線或管路阻力曲線。式中B為管路特性系數(shù)它與管路長(zhǎng)度、管徑、摩擦系數(shù)及局部阻力系數(shù)等有關(guān)。第五頁(yè)，共二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期五管路特性曲線低阻力HQ中阻力高阻力第六頁(yè)，共二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期五2.

工作點(diǎn)

離心泵的實(shí)際工作情況是由泵特性與管路特性共同決定的。21AQHHQ管路特性曲線泵的特性曲線如圖，1、2線交點(diǎn)A所代表的流量，就是液體輸送管路所需的壓頭與泵對(duì)液體所提供的壓頭正好相等時(shí)的流量，A點(diǎn)稱管路上離心泵的工作點(diǎn)，也是其在管路中真實(shí)的工作狀況。第七頁(yè)，共二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期五其阻力損失與流量有關(guān)，低阻力管路曲線平緩，高阻力管路曲線陡峭。

流體從泵中獲得的能量主要用于提高流體本身的位能、靜壓能和克服沿途所遇到的阻力損失。管路曲線是生產(chǎn)的具體要求，離心泵在工作中受管路特性的制約，離心泵所提供的壓頭、流量必須與管路所需的壓頭和流量一致，即離心泵的工作狀態(tài)由泵特性與管路特性共同決定。第八頁(yè)，共二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期五

閥門關(guān)?。骸芁e↑→管路特性曲線陡→工作點(diǎn)A2→QA2<QA

;

閥門開(kāi)大：∑Le↓→管路特性曲線平坦→工作點(diǎn)A1→QA1

>QA

.

這種調(diào)節(jié)方法，如閥門關(guān)小，不僅增加了管路的阻力，且使泵在低效率點(diǎn)下工作，其經(jīng)濟(jì)上很不合理，但用閥門調(diào)節(jié)流量的方法操作簡(jiǎn)便、靈活，故一般在流量小時(shí)應(yīng)用很廣。二.離心泵流量的調(diào)節(jié)(1)改變閥門開(kāi)度HQAQHbaA2A1第九頁(yè)，共二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期五

注：改變轉(zhuǎn)速時(shí)，不得超過(guò)泵的額定轉(zhuǎn)速，以免葉輪強(qiáng)度和電動(dòng)機(jī)負(fù)荷超過(guò)允許值。an'HQAQHnC(2)改變泵的轉(zhuǎn)速

實(shí)質(zhì)是改變泵的特性曲線。

這種變速調(diào)節(jié)流量的方法，沒(méi)有節(jié)流引起的附加能量損失，流量從A變到C

，比較經(jīng)濟(jì)。但需要變速裝置或價(jià)格昂貴能變速的電動(dòng)機(jī)（如調(diào)速電動(dòng)機(jī)、變頻器等）。第十頁(yè)，共二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期五(3)切割葉輪直徑

由切割定律知，在允許范圍內(nèi)切割葉輪外徑，Q與H分別隨葉輪外徑D近似呈一、二次冪變化，從而使泵的流量減小。但可調(diào)節(jié)的范圍不大，且直徑減少不當(dāng)還會(huì)降低效率，故實(shí)際上很少采用這種方法。第十一頁(yè)，共二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期五并聯(lián)后Q和H由合成特性曲線與管路特性曲線的交點(diǎn)A決定，并聯(lián)后總效率與每臺(tái)泵的效率相同。由此可見(jiàn)，由于管路阻力的增加，兩臺(tái)泵并聯(lián)的總輸送量Q并小于原單泵流量的兩倍，即Q并<2Q。工作點(diǎn)所需揚(yáng)程也相應(yīng)地有所增加。三.離心泵的并聯(lián)與串聯(lián)操作1.

并聯(lián)操作第十二頁(yè)，共二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期五2.串聯(lián)操作

串聯(lián)后輸送流量Q與揚(yáng)程H由合成特性曲線與管路特性曲線的交點(diǎn)A決定，串聯(lián)后總效率與每臺(tái)泵的效率相同。由此可見(jiàn)，由于管路阻力的增加，兩臺(tái)泵串聯(lián)的總輸送量Q串與原單泵流量相近，但揚(yáng)程H大提高但不成倍增加，即H并<2H。第十三頁(yè)，共二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期五3.組合方式的選擇

當(dāng)單泵不能滿足管路的H時(shí)，選用串聯(lián)。

對(duì)于低阻力輸送管路a，管路特性曲線較平坦，有Q并>Q串；對(duì)于高阻力輸送管路b，管路特性曲線較陡峭，有Q并<Q串。

對(duì)于壓頭也有類似的情況結(jié)論對(duì)于低阻力輸送管路，并聯(lián)優(yōu)于串聯(lián)；對(duì)于高阻力輸送管路，串聯(lián)優(yōu)于并聯(lián)。第十四頁(yè)，共二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期五四離心泵的安裝與使用汽蝕現(xiàn)象和汽蝕余量

汽蝕現(xiàn)象離心泵的吸入管路如圖P1為泵入口處壓力Ps為大氣壓力以貯液槽的液面為基準(zhǔn)，在貯液面s-s與泵進(jìn)口1-1截面間列柏努力方程，得第十五頁(yè)，共二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期五

當(dāng)安裝高度過(guò)高時(shí)，吸入口吸入液體所需真空度大，吸入口處壓力可能降至液體的飽和蒸汽以下，使液體產(chǎn)生氣化，產(chǎn)生氣泡。離心泵能把液體吸入泵內(nèi)，主要是靠真空度作用，即泵的入口為負(fù)壓。這些氣泡在流動(dòng)中逐漸進(jìn)入高壓區(qū)，氣泡產(chǎn)生破裂，產(chǎn)生局部真空，造成周圍液體以極高的速度沖向這些局部真空處，造成局部液體加速，沖擊葉輪，發(fā)出噪音，產(chǎn)生振動(dòng)，沖擊點(diǎn)可以產(chǎn)生幾百個(gè)大氣壓的壓力，會(huì)使葉片出現(xiàn)斑痕和裂縫，而過(guò)早損壞，這種現(xiàn)象稱為“氣蝕”第十六頁(yè)，共二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期五為了避免出現(xiàn)汽蝕現(xiàn)象，安裝高度必須小于某一值，確保葉輪內(nèi)各處壓力均高于液體飽和蒸汽壓。而測(cè)定吸入口壓力處與葉輪還有一定距離，即吸入口到葉輪之間還有阻力損失，那么吸入口處壓力應(yīng)高于液體工作溫度下的飽和蒸汽壓一定值，這一部分叫汽蝕余量，用公式表示為：第十七頁(yè)，共二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期五汽蝕余量(1)必需汽蝕余量△hr

是表示液體從泵入口到葉輪內(nèi)最低壓力點(diǎn)處的全部壓頭損失。(2)允許汽蝕余量△h

為了保證泵的安全操作，不發(fā)生汽蝕，在必需汽蝕余量上加一定余量0.3m，作為允許汽蝕余量△h列于泵的規(guī)格表中。操作中要求△h>△hr。(3)安裝汽蝕余量要比允許汽蝕余量大一定的量,即△ha>△h飽和蒸汽壓最低壓頭損失0.3m△hr△h△ha第十八頁(yè)，共二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期五2.

離心泵的最大安裝高度Hg我們知道了氣蝕余量，查出液體的飽和蒸汽壓，就知道了吸入點(diǎn)的壓頭：

第十九頁(yè)，共二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期五3.

離心泵的安裝使用注意事項(xiàng)安裝注意：油泵的汽蝕余量是20℃度清水測(cè)得的，輸送油時(shí)，應(yīng)當(dāng)按油的密度、蒸汽壓校正。在輸送溫度較高及沸點(diǎn)較低的液體時(shí)，要特別注意安裝高度，安裝時(shí)可采用一定措施。減小吸入管壓頭損失，可采用吸入管管徑大于排出管，泵的安裝位置盡量靠近液源，減少管件、閥門。把泵安裝在流體位以下。第二十頁(yè)，共二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期五

使用注意：首先灌泵，保證吸入管、泵內(nèi)充滿液體。啟動(dòng)時(shí)為減小負(fù)荷，應(yīng)先關(guān)閉出口閥門，泵運(yùn)轉(zhuǎn)正常后再調(diào)節(jié)閥門流量。關(guān)閉時(shí)，應(yīng)先關(guān)閉出口閥門，以免液體倒流使葉輪受損。停車時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)，應(yīng)放出液體，以免腐蝕或冬季結(jié)凍。使用時(shí)應(yīng)注意噪音、壓力表、軸承、軸封等。第二十一頁(yè)，共二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期五離心泵的類型與選用1.

離心泵的類型

按輸送液體的性質(zhì)分：清水泵、耐腐蝕泵、油泵、雜質(zhì)泵等。按泵吸入液體方式分：?jiǎn)挝煤碗p吸。

按葉輪數(shù)目分：?jiǎn)渭?jí)泵和多級(jí)泵。(1)

清水泵

一般用以輸送工業(yè)用水以及物理、化學(xué)性質(zhì)類似于水的其它液體或城市給排水和農(nóng)業(yè)排灌等。

B——單級(jí)單吸式（H=8～98m,Q=4.5～360m3/h）D——多級(jí)Sh—雙吸

如3B33A型水泵，第一個(gè)數(shù)字“3”表示該泵的吸入口徑為76.2mm“B”表示單吸懸臂式，“33”表示揚(yáng)程；“A”表示葉輪經(jīng)切削一次。第二十二頁(yè)，共二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期五(2)耐腐蝕泵（F）

輸送酸、堿、濃氨水等腐蝕性液體時(shí)，必須使用該類型泵，泵中與腐蝕性液體接觸的部件都用各種耐腐蝕材料制造。如灰口鑄鐵、鉻鎳合金鋼、高硅鑄鐵、聚四氟乙烯塑料等。(3)油泵(Y，YS—雙吸式)

輸送油品的泵稱為油泵。因油品易燃易爆，要求油泵密封性要好，輸送高溫油品(200℃以上)的熱油泵還應(yīng)有良好的冷卻措施。其軸承和軸封裝置都帶有冷卻水夾套，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)通冷卻水。(4)雜質(zhì)泵(P)

輸送含有固體顆粒的懸浮液、稠漿的泵。其中可分為污水泵、砂泵、泥漿泵等。對(duì)其主要要求是不易堵塞、耐磨、易拆卸。第二十三頁(yè)，共二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期五離心泵的選用步驟：

(1)根據(jù)被輸送系統(tǒng)的性質(zhì)和操作條件，初步確定泵的