化工原理課件 流動(dòng)傳輸 223-5.ppt

1、2.2.3、離心泵的工作點(diǎn)與流量調(diào)節(jié),1、管路特性曲線與泵的工作點(diǎn) 1）管路特性曲線,管路特性曲線,流體通過某特定管路時(shí)所需的壓頭與液體流量的關(guān)系曲線。,在截面1-1與 2-2 間列柏努利方程式，并以1-1截面為基準(zhǔn)水平面，則液體流過管路所需的壓頭為：,式中：,上式簡化為,而,令,管路的特性 方程,2）離心泵的工作點(diǎn) 離心泵的特性曲線與管路的特性曲線的交點(diǎn)M，就是離心泵在管路中的工作點(diǎn)。,在特定管路中輸送液體時(shí)，管路所需的壓頭隨所輸送液體流量qv的平方而變,M點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的流量qve和壓頭He表示離心泵在該特定管路中實(shí)際輸送的流量和提供的壓頭。 2、離心泵的流量調(diào)節(jié) 1）改變出口閥開度 改變管路特

2、性曲線,閥門關(guān)小時(shí)： 管路局部阻力加大，管路特性曲線變陡，工作點(diǎn)由原來的M點(diǎn)移到M1點(diǎn)，流量由QM降到QM1；,當(dāng)閥門開大時(shí)： 管路局部阻力減小，管路特性曲線變得平坦一些，工作點(diǎn)由M移到M2流量加大到QM2。,優(yōu)點(diǎn)：調(diào)節(jié)迅速方便，流量可連續(xù)變化；,缺點(diǎn)：流量阻力加大，要多消耗動(dòng)力，不經(jīng)濟(jì)。,2）改變泵的轉(zhuǎn)速改變泵的特性曲線,若把泵的轉(zhuǎn)速提高到n1：則HQ線上移，工作點(diǎn)由M移至M1 ，流量由QM 加大到QM1；,若把泵的轉(zhuǎn)速降至n2：則HQ線下移，工作點(diǎn)移至M2,流量減小到QM2,優(yōu)點(diǎn)：流量隨轉(zhuǎn)速下降而減小，動(dòng)力消耗也相應(yīng)降低；,缺點(diǎn)：需要變速裝置或價(jià)格昂貴的變速電動(dòng)機(jī)，難以做到流量連續(xù)調(diào)節(jié)，化

3、工生產(chǎn)中很少采用。,改變n、切割葉徑,操作性問題計(jì)算 舉例,例2 某離心泵工作轉(zhuǎn)速為n=2900r.p.m.（轉(zhuǎn)/min），其特性曲線方程為 。當(dāng)泵的出口閥全開時(shí)，管路特性曲線方程為 ，式中qV的單位為m3/h，H及He的單位均為m。求： （1）閥全開時(shí)，泵的輸水量為多少？ （2）要求所需供水量為上述供水量的75%時(shí)： a若采用出口閥調(diào)節(jié)，則節(jié)流損失的壓頭為多少m水柱？ b若采用變速調(diào)節(jié)，則泵的轉(zhuǎn)速應(yīng)為多少r.p.m.？,解： （1）,qV,qV,(2) a. 采用調(diào)節(jié)出口閥門的方法,泵特性曲線方程,管路特性曲線方程,b. 采用調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的方法,qV,qV,注意：以下解法錯(cuò)誤!，因?yàn)樾屡f工作點(diǎn)

4、為非等效率點(diǎn)。,泵特性曲線方程,管路特性曲線方程,新轉(zhuǎn)速下泵的特性曲線方程為：,3、離心泵的并聯(lián)和串聯(lián) 1）串聯(lián)組合泵的特性曲線,兩臺(tái)相同型號(hào)的離心泵串聯(lián)組合，在同樣的流量下，其提供的壓頭是單臺(tái)泵的兩倍 。,1、串聯(lián),2）并聯(lián)組合泵的特性曲線 兩臺(tái)相同型號(hào)的離心泵并聯(lián)，若其各自有相同的吸入管路，則在相同的壓頭下，并聯(lián)泵的流量為單泵的兩倍。,2、并聯(lián),3）離心泵組合方式的選擇,對(duì)于低阻輸送管路a，并聯(lián)組合泵流量的增大幅度大于串聯(lián)組合泵； 對(duì)于高阻輸送管路b，串聯(lián)組合泵的流量增大幅度大于并聯(lián)組合泵。,低阻輸送管路-并聯(lián)優(yōu)于串聯(lián)； 高阻輸送管路-串聯(lián)優(yōu)于并聯(lián)。,離心泵的組合操作舉例,例2-4 用兩臺(tái)

5、泵向高位槽送水，單泵的特性曲線方程為H=25-11062，管路特性曲線方程為He10105e2(兩式中Q的單位為m3s，的單位為m)。求：兩泵并、串聯(lián)時(shí)的流量及壓頭。 解：單泵時(shí)：H25-106Q210+1105Q2 故：Q3.6910-3m3/s， H11.36m 并聯(lián)時(shí)：H不變， Q2Q，QQ/2 即每臺(tái)泵流量Q為管中流量Q的1/2。 故：H25-1106(/2)2=10+1105 Q6.5510-3m3s， H14.29m 串聯(lián)時(shí)，H2H， QQ， HH/2， 即每臺(tái)泵提供的壓頭僅為管路壓頭的1/2，故泵特性曲線方程為： H/225-11062 即：H50-21062 由：H 50-21

6、062 1011052 得：Q=4.3610-3m3/s， H=11.9m,2.2.4 離心泵的氣蝕余量與安裝高度,實(shí)例某廠為保證全廠的淡水供應(yīng)，挖了一口12m深的井，在井邊安裝了一臺(tái)水泵，但啟動(dòng)后，卻怎么也打不上水，后來挖了一個(gè)臺(tái)階，把泵往下放了5m，泵順利運(yùn)轉(zhuǎn)起來。 分析離心泵及工作條件，管路 情況皆確定后，可由工作點(diǎn)確定 流量。工作點(diǎn)的確定，并沒有對(duì) 安裝高度作任何限制。 如圖：不同的安裝高度可以有 同一的工作點(diǎn)。,1.離心泵的氣蝕現(xiàn)象 2.離心泵的抗氣蝕性能 a.離心泵的氣蝕余量 b.離心泵的允許吸上真空度 3.離心泵的允許安裝（吸上）高度,2.2.4離心泵的氣蝕現(xiàn)象與安裝高度,當(dāng)泵葉

7、片入口附近的最低壓強(qiáng)等于或小于輸送溫度下液體飽和蒸汽壓時(shí)，部分液體將在該處汽化并產(chǎn)生的汽泡，被液流帶入葉輪內(nèi)壓力較高處凝結(jié)或破裂。由于凝結(jié)點(diǎn)處產(chǎn)生瞬間真空，造成周圍液體高速?zèng)_擊該點(diǎn)，產(chǎn)生劇烈的水擊。,氣蝕現(xiàn)象,現(xiàn)象：噪聲大、泵體振動(dòng)，流量、壓頭、效率都明顯下降。嚴(yán)重時(shí)，泵不 能正常工作 防止措施：把離心泵安裝在恰當(dāng)?shù)母叨任恢蒙?，確保泵內(nèi)壓強(qiáng)最低點(diǎn)處的靜壓超過工作溫度下被輸送液體的飽和蒸汽壓。,原 因,離心泵的氣蝕余量,在泵入口1-1和葉輪入口k-k兩截面間列柏努利方程式，可得,為了避免發(fā)生氣蝕現(xiàn)象，在離心泵的入口處液體的靜壓頭p1/g與動(dòng)壓頭u12/2g之和必須大于操作溫度下的液體飽和蒸汽壓頭

8、pv/g某一數(shù)值，此數(shù)值即為離心泵的實(shí)際氣蝕余量（NPSH)，即,離心泵的臨界氣蝕余量（NPSH)c,變形可得,臨界汽蝕余量,在儲(chǔ)槽液面0-0和葉輪入口k-k兩截面間列柏努利方程式，可得,可得避免發(fā)生汽蝕離心泵的最大安裝高度 Hg,必需汽蝕余量,寫入泵的樣本，它與流量有關(guān),為安全計(jì)，實(shí)際須比（NPSH）r大0.5m以上，因此，實(shí)際最大允許安裝高度為,校核泵能否正常操作：,Hg實(shí)際Hg 否則，可能發(fā)生汽蝕現(xiàn)象,最大允許安裝高度Hg,注意： 1）離心泵的允許吸上真空度和允許氣蝕余量值是與其流量有關(guān)的，大流量下h較大而HS較小，因此，必須注意使用最大額定流量值進(jìn)行計(jì)算。 2）離心泵安裝時(shí)，應(yīng)注意選用

9、較大的吸入管路，減少吸入管路的彎頭、閥門等管件，以減少吸入管路的阻力。 3）當(dāng)液體輸送溫度較高或液體沸點(diǎn)較低時(shí)，可能出現(xiàn)允許安裝高度為負(fù)值的情況，此時(shí)，應(yīng)將離心泵安裝于貯槽液面以下，使液體利用位差自流入泵內(nèi)。,選直徑稍大的吸入管徑(d,u)，吸入管徑常大于壓出管徑 吸入管盡可能短(泵的位置靠近液源,l) 吸入管盡量減少彎頭,省去不必要的管件 吸入管不安裝調(diào)節(jié)閥。 ( ，le ) 泵安裝在貯罐液面以下,可使液體利用位差自動(dòng)罐泵。 液下泵：安裝在液體蛀槽內(nèi)。,Hg增大的措施 (安裝),2.2. 離心泵的類型與選用,1. 離心泵的類型 實(shí)際生產(chǎn)過程中，輸送的液體是多種多樣的，工藝流程中所需提供的壓頭

10、和流量也是千差萬別的，為了適應(yīng)實(shí)際需要，離心泵的種類很多。 分類方式：,1、離心泵的分類 1）按照軸上葉輪數(shù)目的多少,單級(jí)泵,多級(jí)泵,軸上只有一個(gè)葉輪的離心泵，適用于出口壓力不太大的情況；,軸上不止一個(gè)葉輪的離心泵 ，可以達(dá)到較高的壓頭。離心泵的級(jí)數(shù)就是指軸上的葉輪數(shù)，我國生產(chǎn)的多級(jí)離心泵一般為29級(jí)。,2）按葉輪上吸入口的數(shù)目,單吸泵,雙吸泵,葉輪上只有一個(gè)吸入口，適用于輸送量不大的情況。,葉輪上有兩個(gè)吸入口，適用于輸送量很大的情況。,3）按離心泵的不同用途,水泵,輸送清水和物性與水相近、無腐蝕性且雜質(zhì)很少的液體的泵, （B型）,耐腐蝕泵,接觸液體的部件（葉輪、泵體）用耐腐蝕材料制成。要求：

11、結(jié)構(gòu)簡單、零件容易更換、維修方便、密封可靠、用于耐腐蝕泵的材料有：鑄鐵、高硅鐵、各種合金鋼、塑料、玻璃等。（F型）,油泵,輸送石油產(chǎn)品的泵 ，要求密封完善。（Y 型）,雜質(zhì)泵,輸送含有固體顆粒的懸浮液、稠厚的漿液等的泵 ，又細(xì)分為污水泵、砂泵、泥漿泵等 。要求不易堵塞、易拆卸、耐磨、在構(gòu)造上是葉輪流道寬、葉片數(shù)目少。,清水泵 B型(IS型)：單級(jí)單吸式，系列揚(yáng)程范圍898m 流量范圍：4.5360m3/h, 屬常用型。 D型：多級(jí)離心泵(一般29級(jí))。 系列揚(yáng)程范圍：14351m 流量范圍：10.8850m3/h 適用：壓頭高，而流量不大的場合。 S 型：雙吸式離心泵 系列揚(yáng)程范圍：9140

12、m 流量范圍：1201250m3/h 適用：壓頭要求不高，流量較大的場合。,離心泵的類型與選用 (1) 離心泵的類型 按結(jié)構(gòu)分類， 用英語或漢語拼音為系列代號(hào)。,油泵：Y型 要求密封性能好，一般具有冷卻措施。 流量：6.5500m3/h 壓頭：60603 m, 其它類型泵 耐腐蝕泵(F型)：密封性能好(常用機(jī)械密封) 雜質(zhì)泵(P型)：不易堵，耐磨， 葉輪：敞式或半閉式 屏蔽泵：機(jī)泵一體，用于輸送易燃、易爆液體。 液下泵(EY型)：無泄漏問題，化工常用泵。,(2) 離心泵的型號(hào)命名 型號(hào)：吸入口直徑-泵名-揚(yáng)程-葉輪 4B91A,2. 離心泵的選擇,根據(jù)輸送液體性質(zhì)以及操作條件來選定泵類型。 液

13、體性質(zhì)：密度、粘度、腐蝕性等 操作條件：壓強(qiáng)影響壓頭 溫度影響泵的允許吸上高度 計(jì)算管路系統(tǒng)所需He、Qe(根據(jù)管路條件，利用柏努利方程求He) 根據(jù)He、Qe查泵樣本表或產(chǎn)品目錄中性能曲線或性能表，確定規(guī)格。注意應(yīng)使流量和壓頭比實(shí)際需要多1015余裕量；考慮到生產(chǎn)的變動(dòng)，按最大量選取；應(yīng)使泵在高效區(qū)內(nèi)工作，選好后列出該泵的性能參數(shù)H、Q、N、n、Hs等。 校核軸功率。當(dāng)輸送液體的密度大于水的密度時(shí)重新計(jì)算軸功率,定類型 依據(jù)：操作條件(溫度、壓力)、流體的性質(zhì)。 定規(guī)格:根據(jù)流量、壓頭大小，高效 a）由管路所需壓頭、流量，確定泵壓頭、流量。 工程觀點(diǎn)：選擇時(shí)，有一定生產(chǎn)裕度。 b）抗汽蝕性能

14、好 c）經(jīng)濟(jì)性好：泵的操作點(diǎn)應(yīng)處于高效區(qū)內(nèi)。,離心泵的選用原則,2、離心泵的選用、安裝與操作,1、離心泵的選擇,1）確定輸送系統(tǒng)的流量和壓頭：一般情況下液體的輸送量是生產(chǎn)任務(wù)所規(guī)定的，如果流量在一定范圍內(nèi)波動(dòng)，選泵時(shí)按最大流量考慮，然后，根據(jù)輸送系統(tǒng)管路的安排，用柏努利方程計(jì)算出在最大流量下管路所需壓頭。 2）選擇泵的類型與型號(hào)：首先根據(jù)被輸送液體的性質(zhì)和操作條件確定泵的類型，按已確定的流量和壓頭從泵樣本或產(chǎn)品目錄中選出適合的型號(hào)。,若是沒有一個(gè)型號(hào)的H、Q與所要求的剛好相符，則在鄰近型號(hào)中選用H和Q都稍大的一個(gè)；若有幾個(gè)型號(hào)的H和Q都能滿足要求，那么除了考慮那一個(gè)型號(hào)的H和Q外，還應(yīng)考慮效率

15、在此條件下是否比較大。 3)核算軸功率:若輸送液體的密度大于水的密度時(shí)，按,來計(jì)算泵的軸功率。,3、離心泵的安裝和使用 1）泵的安裝高度 為了保證不發(fā)生氣蝕現(xiàn)象或泵吸不上液體，泵的實(shí)際安裝,高度必須低于理論上計(jì)算的最大安裝高度，同時(shí)，應(yīng)盡量降低吸入管路的阻力。 2）啟動(dòng)前先“灌泵” 這主要是為了防止“氣傅”現(xiàn)象的發(fā)生，在泵啟動(dòng)前，向泵內(nèi)灌注液體直至泵殼頂部排氣嘴處在打開狀態(tài)下有液體冒出時(shí)為止。 3）離心泵應(yīng)在出口閥門關(guān)閉時(shí)啟動(dòng) 為了不致啟動(dòng)時(shí)電流過大而燒壞電機(jī)，泵啟動(dòng)時(shí)要將出口閥完全關(guān)閉，等電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)正常后，再逐漸打開出口閥，并調(diào)節(jié)到所需的流量。,4）關(guān)泵的步驟 關(guān)泵時(shí)，一定要先關(guān)閉泵的出口閥，再停電機(jī)。否則，壓出管中的高壓液體可能反沖入泵內(nèi)，造成葉輪高速反轉(zhuǎn)，使葉輪被損壞。 5）運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)應(yīng)定時(shí)檢查泵的響聲、振動(dòng)、滴露等情況，觀察泵出口壓力表的讀數(shù)，以及軸承是否過熱等。,操作運(yùn)行,啟動(dòng)泵前：灌泵排氣（防止氣縛），關(guān)閉出口閥（保護(hù)電機(jī)，啟動(dòng)電流最小） 啟動(dòng)后：檢查是否漏夜 停泵前：先關(guān)出口閥門。 故障：吸不上水 啟動(dòng)時(shí)沒灌滿水；底閥漏水 葉輪底閥吸入管堵塞 漏氣（中途吸不上水，氣縛）,-選泵時(shí)，將流量、壓頭裕量控制在10%左右。,例1 用離心泵將江水送至高位槽。若管路條件不變，則下列參數(shù)隨著江面的下降有何變化？（設(shè)泵仍能正常工