第二章流體輸送機械2

1、Hgpa1100p1pa , p1 有一定真空度，有一定真空度，真空度越高，吸力越大真空度越高，吸力越大, Hg 越大。越大。 當當p1 小于一定值后小于一定值后(p1pv, pv 為環(huán)境溫度下液體的飽和為環(huán)境溫度下液體的飽和蒸汽壓蒸汽壓)，將發(fā)生，將發(fā)生氣蝕現(xiàn)象氣蝕現(xiàn)象。 pv100 =760mmHg, p pv v 40=55.32mmHg=55.32mmHg氣蝕現(xiàn)象氣蝕現(xiàn)象 當離心泵的進口壓力小于環(huán)境溫度下的液體的飽和蒸汽壓當離心泵的進口壓力小于環(huán)境溫度下的液體的飽和蒸汽壓時，將有大量的蒸汽液體中逸出，并與氣體混合形成許多小氣時，將有大量的蒸汽液體中逸出，并與氣體混合形成許多小氣泡。當氣

2、泡到達高壓區(qū)時，蒸汽凝結(jié)，氣泡破裂，液體質(zhì)點快泡。當氣泡到達高壓區(qū)時，蒸汽凝結(jié)，氣泡破裂，液體質(zhì)點快速沖向氣泡中心，質(zhì)點相互碰撞，產(chǎn)生很高的局部壓力。如果速沖向氣泡中心，質(zhì)點相互碰撞，產(chǎn)生很高的局部壓力。如果氣泡在金屬表面破裂凝結(jié)，則會以較大的力打擊金屬表面，使氣泡在金屬表面破裂凝結(jié)，則會以較大的力打擊金屬表面，使其遭到破壞，并產(chǎn)生震動，這種現(xiàn)象稱為其遭到破壞，并產(chǎn)生震動，這種現(xiàn)象稱為“氣蝕現(xiàn)象氣蝕現(xiàn)象” ” 。氣。氣蝕現(xiàn)象一旦發(fā)生，會造成很大的破壞作用，應(yīng)盡量避免。蝕現(xiàn)象一旦發(fā)生，會造成很大的破壞作用，應(yīng)盡量避免。為避免發(fā)生氣蝕現(xiàn)象，應(yīng)限制為避免發(fā)生氣蝕現(xiàn)象，應(yīng)限制p p1 1不能太低，不能

3、太低，或或H Hg g不能太大，即泵的安裝高度不能太高。不能太大，即泵的安裝高度不能太高。安裝高度安裝高度Hg的計算方法一般有兩種：的計算方法一般有兩種： v允許吸上真空高度法；允許吸上真空高度法； v氣蝕余量法。氣蝕余量法。允許吸上真空高度允許吸上真空高度H Hs sP1為為泵入口處所允許的最低絕對壓強。泵入口處所允許的最低絕對壓強。gppsaH1（2-82-8）式中式中 p pa a大氣壓，大氣壓，N/mN/m2 2 被輸送液體密度，被輸送液體密度，kg/mkg/m3 3 Hgp01100如何用允許吸上真空高度確定泵的安裝高度？如何用允許吸上真空高度確定泵的安裝高度？ 取截面取截面0-0，

4、1-1，并以截面，并以截面0-0為基準面，在兩截為基準面，在兩截面間柏努利方程，可得面間柏努利方程，可得H Hg g 泵的安裝高度；泵的安裝高度； u u2 2/2g/2g 進口管動能；進口管動能； HHf f 進口管阻力進口管阻力; ; H Hs s 允許吸上真空高度，由泵的生產(chǎn)廠家給出。允許吸上真空高度，由泵的生產(chǎn)廠家給出。提高提高Hg的方法的方法 fgusgHHH221若貯槽為敞口，則若貯槽為敞口，則p p0 0為大氣壓為大氣壓p pa a，則有，則有fgugHgppH21021提高提高Hg的方法：的方法：v改變結(jié)構(gòu)改變結(jié)構(gòu)(另選一另選一Hs大的泵大的泵)； v降低進口管段流速；降低進口

5、管段流速； v降低進口管阻力降低進口管阻力(選擇較大的進口管徑、減少選擇較大的進口管徑、減少進口管路程、盡量少安裝管件、閥等進口管路程、盡量少安裝管件、閥等)。fgusgHHH221 泵制造廠只能給出泵制造廠只能給出H Hs s值，而不能直接給出值，而不能直接給出H Hg g值。值。因為每臺泵使用條件不同，吸入管路的布置情況也各因為每臺泵使用條件不同，吸入管路的布置情況也各異，有不同的異，有不同的u u2 2/2g/2g 和和HHf f 值，所以，只能由使用單值，所以，只能由使用單位根據(jù)吸入管路具體的布置情況，由計算確定位根據(jù)吸入管路具體的布置情況，由計算確定H Hg g。問題問題：泵制造廠能

6、直接給出泵的安裝高度嗎？：泵制造廠能直接給出泵的安裝高度嗎？原因原因：在泵的說明書中所給出的：在泵的說明書中所給出的H Hs s是大氣壓為是大氣壓為10mH10mH2 2O O，水溫為，水溫為2020狀態(tài)下的數(shù)值。如果泵的使用條件與該狀態(tài)下的數(shù)值。如果泵的使用條件與該狀態(tài)不同時，則應(yīng)把樣本上所給出的狀態(tài)不同時，則應(yīng)把樣本上所給出的H Hs s值，按式換算值，按式換算成操作條件下的成操作條件下的H Hs s值。值。 泵允許吸上真空高度的換算泵允許吸上真空高度的換算Hs=Hs(Ha10)(Hv0.24) (2-11)式式中中 H Hs s操作條件下輸送水時允許吸上真操作條件下輸送水時允許吸上真空空

7、 高度，高度，mHmH2 2O O；H Hs s泵樣本中給出的允許吸上真空高度，泵樣本中給出的允許吸上真空高度，H H2 2O O； H Ha a泵工作處的大氣壓，泵工作處的大氣壓，mHmH2 2O O； H Hv v泵工作溫度下水的飽和蒸汽壓，泵工作溫度下水的飽和蒸汽壓，mHmH2 2O O； 0.240.24實驗條件下水的飽和蒸汽壓，實驗條件下水的飽和蒸汽壓，mHmH2 2O O。 泵安裝地點的海拔越高，大氣壓力就越低，允許吸上泵安裝地點的海拔越高，大氣壓力就越低，允許吸上真空高度就越小。真空高度就越小。 輸送液體的溫度越高，所對應(yīng)的飽和蒸汽壓就越高，輸送液體的溫度越高，所對應(yīng)的飽和蒸汽壓

8、就越高，這時，泵的允許吸上真空高度也就越小。這時，泵的允許吸上真空高度也就越小。海拔高度海拔高度，液體溫度，液體溫度Hg 不同海拔高度時大氣壓力值可查表。不同海拔高度時大氣壓力值可查表。Hs=Hs(Ha10)(Hv0.24) (2-11) 汽蝕余量汽蝕余量hh是指離心泵入口處，液體的靜壓頭是指離心泵入口處，液體的靜壓頭p p1 1/g /g 與動壓頭與動壓頭u u1 12 2/2g/2g之和超過液體在操作溫度下之和超過液體在操作溫度下的飽和蒸汽壓頭的飽和蒸汽壓頭p pv v/g/g的某一最小指定值，即的某一最小指定值，即汽蝕余量汽蝕余量gpgugpvh2211式中式中 h h 汽蝕余量，汽蝕余

9、量，m m； p pv v 操作溫度下液體飽和蒸汽壓，操作溫度下液體飽和蒸汽壓，N/mN/m2 2。fgugHgppH21021gpgugpvh2211fgpgpgHhHv0如何利用汽蝕余量確定泵的安裝高度？如何利用汽蝕余量確定泵的安裝高度？可導(dǎo)出汽蝕余量可導(dǎo)出汽蝕余量 h與允許安裝高度與允許安裝高度Hg之間關(guān)系為之間關(guān)系為 上式中上式中p p0 0為液面上方的壓力，若為敞口液面則為液面上方的壓力，若為敞口液面則p p0 0=p=pa a。 fgpgpgHhHv0 只要已知允許吸上真空高只要已知允許吸上真空高H Hs s與汽蝕余量中的任一個參數(shù)，均與汽蝕余量中的任一個參數(shù)，均可確定泵的安裝高度

10、?？纱_定泵的安裝高度。 注注：泵性能表上的值也是按輸送：泵性能表上的值也是按輸送2020水而規(guī)定的。當輸送其水而規(guī)定的。當輸送其它液體時，需進行校正。具體校正方法可參閱有關(guān)文獻。它液體時，需進行校正。具體校正方法可參閱有關(guān)文獻。 fVHhgPPHg0解：解： 離心泵在特定管路系統(tǒng)中工作時，液體要求泵供離心泵在特定管路系統(tǒng)中工作時，液體要求泵供給的壓頭給的壓頭可由柏努利方程式求得，即可由柏努利方程式求得，即 fgugpHzH22gpz022gu上式可簡化為上式可簡化為 Hf與管路中液體流量無關(guān)，在輸液高度與管路中液體流量無關(guān)，在輸液高度和壓力不變的情況下為一常數(shù)，以符和壓力不變的情況下為一常數(shù)，

11、以符號表示。號表示。若貯槽與受槽的截面都很大，該處若貯槽與受槽的截面都很大，該處流速與管路相比可忽略不計流速與管路相比可忽略不計. .此式中壓頭損失為此式中壓頭損失為 282212)()()()(52242QHdllgdQgdllgudllfeee式中式中Q為管路系統(tǒng)的流量，為管路系統(tǒng)的流量，m3/sfgugpHzH22對于特定的管路系統(tǒng)，對于特定的管路系統(tǒng)，l l、l le e、d d 均為定值，若流體在該均為定值，若流體在該管路中流動已進入阻力平方區(qū)管路中流動已進入阻力平方區(qū),為常數(shù)為常數(shù)Bdllge)(528則式可簡化為則式可簡化為BQ2 上式表明：在特定管路中輸送液體時，所需壓頭隨液體

12、流上式表明：在特定管路中輸送液體時，所需壓頭隨液體流量量Q Q的平方而變化，此關(guān)系所描繪的的平方而變化，此關(guān)系所描繪的Q Q曲線，稱為曲線，稱為管路特管路特性曲線性曲線。它表示在特定的管路中，壓頭隨流量的變化關(guān)系。它表示在特定的管路中，壓頭隨流量的變化關(guān)系。 注意注意：管路特性曲線的形狀與管路布置及操作條件：管路特性曲線的形狀與管路布置及操作條件有關(guān)，而與泵的性能無關(guān)。有關(guān)，而與泵的性能無關(guān)。 離心泵的特性曲線離心泵的特性曲線H-QH-Q與其所在管路的特性曲線與其所在管路的特性曲線He-He-QeQe的交點稱為泵在該管路的的交點稱為泵在該管路的工作點工作點，如圖所示。，如圖所示。H=HeQ=Q

13、eQ或或QeH-QMHe-QeH或或He 工作點所對應(yīng)的流量工作點所對應(yīng)的流量與壓頭既滿足管路系統(tǒng)與壓頭既滿足管路系統(tǒng)的要求，又為離心泵所的要求，又為離心泵所能提供。能提供。 q工作點所對應(yīng)的流量工作點所對應(yīng)的流量Q Q與壓頭既是管路系與壓頭既是管路系統(tǒng)所要求，又是離心泵所能提供的統(tǒng)所要求，又是離心泵所能提供的; ; q若工作點所對應(yīng)效率是在最高效率區(qū)，則該若工作點所對應(yīng)效率是在最高效率區(qū)，則該工作點是適宜的。工作點是適宜的。 泵的工作點表示泵的工作點表示gpz改變離心泵的轉(zhuǎn)速或改變?nèi)~輪外徑，以改變泵的特性曲線。改變離心泵的轉(zhuǎn)速或改變?nèi)~輪外徑，以改變泵的特性曲線。 調(diào)節(jié)流量實質(zhì)上就是改變離心泵

14、的特性曲線或管調(diào)節(jié)流量實質(zhì)上就是改變離心泵的特性曲線或管路特性曲線，從而改變泵的工作點。路特性曲線，從而改變泵的工作點。離心泵的流量調(diào)節(jié)，通常從兩方面考慮：離心泵的流量調(diào)節(jié)，通常從兩方面考慮：兩者均可以改變泵的工作點，以調(diào)節(jié)流量。兩者均可以改變泵的工作點，以調(diào)節(jié)流量。在排出管線上裝適當?shù)恼{(diào)節(jié)閥，以改變管路特性曲線；在排出管線上裝適當?shù)恼{(diào)節(jié)閥，以改變管路特性曲線；當閥門關(guān)小時，管路局部阻力當閥門關(guān)小時，管路局部阻力加大，管路特性曲線變陡，泵的加大，管路特性曲線變陡，泵的工作點由工作點由M M移到移到M M1 1。流量由。流量由Q QM M減小減小到到Q QM1M1。 改變閥門開度以調(diào)節(jié)流量，實質(zhì)

15、是用開大或關(guān)小閥門的方改變閥門開度以調(diào)節(jié)流量，實質(zhì)是用開大或關(guān)小閥門的方法來改變管路特性曲線。法來改變管路特性曲線。M1M M2QM1 QM QM2 Q或或QeH或或HeH-Q12當閥門開大時，管路局部阻力當閥門開大時，管路局部阻力減小，管路特性曲線變得平坦一減小，管路特性曲線變得平坦一些，工作點移到些，工作點移到M M2 2，流量加大到，流量加大到Q QM2M2。要把泵的轉(zhuǎn)數(shù)提高到要把泵的轉(zhuǎn)數(shù)提高到n n1 1，泵，泵的特性曲線就上移到的特性曲線就上移到n nM1M1位置，位置，工作點由工作點由M M移到移到M M1 1，流量和壓頭，流量和壓頭都相應(yīng)加大都相應(yīng)加大; ; 改變離心泵的轉(zhuǎn)數(shù)以調(diào)

16、節(jié)流量，實質(zhì)上是維持管路特性曲改變離心泵的轉(zhuǎn)數(shù)以調(diào)節(jié)流量，實質(zhì)上是維持管路特性曲線不變，而改變泵的特性曲線。線不變，而改變泵的特性曲線。M1M M2Q或或QeH或或HeH-QHe-Qen1nn2若把泵的轉(zhuǎn)數(shù)降到若把泵的轉(zhuǎn)數(shù)降到n n2 2，泵的特性，泵的特性曲線就移到曲線就移到n nM2M2位置，工作點移到位置，工作點移到M M2 2，流量和壓頭都相應(yīng)地減小。，流量和壓頭都相應(yīng)地減小。 車削葉輪的外徑是離心泵調(diào)節(jié)流量的一種獨特車削葉輪的外徑是離心泵調(diào)節(jié)流量的一種獨特方法。在車床上將泵葉輪的外徑車小，流量變小方法。在車床上將泵葉輪的外徑車小，流量變小, ,但調(diào)節(jié)范圍不大但調(diào)節(jié)范圍不大, ,且直徑

17、減小不當會降低泵的效率且直徑減小不當會降低泵的效率, ,生產(chǎn)上很少采用。生產(chǎn)上很少采用。 采用什么方法來調(diào)節(jié)流量，關(guān)系到能耗問題。采用什么方法來調(diào)節(jié)流量，關(guān)系到能耗問題。 改變閥門開度調(diào)節(jié)流量改變閥門開度調(diào)節(jié)流量 方法簡便，應(yīng)用廣泛。方法簡便，應(yīng)用廣泛。 但關(guān)小閥門會使阻力加大，因但關(guān)小閥門會使阻力加大，因而需要多消耗一部分能量以克服附加的阻力，該法不經(jīng)濟而需要多消耗一部分能量以克服附加的阻力，該法不經(jīng)濟的。的。 改變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)流量改變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)流量 可保持管路特性曲線不變，流量隨轉(zhuǎn)速下降而減小，可保持管路特性曲線不變，流量隨轉(zhuǎn)速下降而減小，動力消耗也相應(yīng)降低，因節(jié)能效果顯著，但需要變速裝動力消耗

18、也相應(yīng)降低，因節(jié)能效果顯著，但需要變速裝置，難以做到流量連續(xù)調(diào)節(jié)。置，難以做到流量連續(xù)調(diào)節(jié)。 改變?nèi)~輪直徑改變?nèi)~輪直徑 可改變泵的特性曲線，但可調(diào)節(jié)流量范圍不大，且直可改變泵的特性曲線，但可調(diào)節(jié)流量范圍不大，且直徑減小不當還會降低泵的效率。徑減小不當還會降低泵的效率。 在輸送流體量不大的管路中，一般都用閥門來在輸送流體量不大的管路中，一般都用閥門來調(diào)節(jié)流量，只有在輸液量很大的管路才考慮使用調(diào)調(diào)節(jié)流量，只有在輸液量很大的管路才考慮使用調(diào)速的方法。速的方法。 在實際工作中，當單臺離心泵不能滿足輸送在實際工作中，當單臺離心泵不能滿足輸送任務(wù)的要求或者為適應(yīng)生產(chǎn)大幅度變化而動用備任務(wù)的要求或者為適應(yīng)生

19、產(chǎn)大幅度變化而動用備用泵時，都會遇到泵的并聯(lián)與串聯(lián)使用問題。這用泵時，都會遇到泵的并聯(lián)與串聯(lián)使用問題。這里僅討論二臺性能相同泵的并聯(lián)與串聯(lián)的操作情里僅討論二臺性能相同泵的并聯(lián)與串聯(lián)的操作情況。況。聯(lián)合特性曲線的作法：在每一個壓頭條件下，聯(lián)合特性曲線的作法：在每一個壓頭條件下，使一臺泵操作時的特性曲線上的流量增大一倍使一臺泵操作時的特性曲線上的流量增大一倍而得出。而得出。 當一臺泵的流量不夠時，可以用兩臺泵并聯(lián)操當一臺泵的流量不夠時，可以用兩臺泵并聯(lián)操作，以增大流量作，以增大流量。He-Qe0HHH并并QQQ并并曲線表示一臺泵的特性曲線曲線表示一臺泵的特性曲線 曲線曲線表示兩臺相同的泵并聯(lián)表示兩

20、臺相同的泵并聯(lián) 操作時的聯(lián)合特性曲線操作時的聯(lián)合特性曲線注意：對于同一管路，其并聯(lián)操作時泵的流量不會增大一注意：對于同一管路，其并聯(lián)操作時泵的流量不會增大一倍，如圖所示。因為兩臺泵并聯(lián)后，流量增大，管路阻力亦倍，如圖所示。因為兩臺泵并聯(lián)后，流量增大，管路阻力亦增大。增大。Q Q并并 2Q 2Q 當生產(chǎn)上需要利用原有泵提高泵的壓頭時，可以考慮將泵當生產(chǎn)上需要利用原有泵提高泵的壓頭時，可以考慮將泵串聯(lián)使用。串聯(lián)使用。 兩臺相同型號的泵串聯(lián)工作兩臺相同型號的泵串聯(lián)工作時，每臺泵的壓頭和流量也是相時，每臺泵的壓頭和流量也是相同的。同的。在同樣的流量下，串聯(lián)泵在同樣的流量下，串聯(lián)泵的壓頭為單臺泵的兩倍。

21、的壓頭為單臺泵的兩倍。0HHH串串QQQ串串 聯(lián)合特性曲線的作法：將單聯(lián)合特性曲線的作法：將單臺泵的特性曲線的縱坐標加倍臺泵的特性曲線的縱坐標加倍，橫坐標保持不變，可求得兩臺，橫坐標保持不變，可求得兩臺泵串聯(lián)后的聯(lián)合特性曲線泵串聯(lián)后的聯(lián)合特性曲線 ， H H串串 2H 2H1 1 類型類型（1 1）確定輸送系統(tǒng)的流量與壓頭）確定輸送系統(tǒng)的流量與壓頭 流量一般為生產(chǎn)任務(wù)所規(guī)定。流量一般為生產(chǎn)任務(wù)所規(guī)定。 根據(jù)輸送系統(tǒng)管路的安排，用柏努利方程式計算管路所根據(jù)輸送系統(tǒng)管路的安排，用柏努利方程式計算管路所需的壓頭。需的壓頭。 選擇離心泵的基本原則，是以能滿足液體輸送的選擇離心泵的基本原則，是以能滿足液

22、體輸送的工藝要求為前提的。工藝要求為前提的。選擇步驟為：選擇步驟為：2 2 離心泵的選擇離心泵的選擇（2 2）選擇泵的類型與型號）選擇泵的類型與型號 根據(jù)輸送液體性質(zhì)和操作條件確定泵的類型；根據(jù)輸送液體性質(zhì)和操作條件確定泵的類型； 按確定的流量按確定的流量QeQe和壓頭和壓頭QeQe從泵樣本產(chǎn)品目錄選出合適的從泵樣本產(chǎn)品目錄選出合適的型號，點型號，點(Qe He)(Qe He)的坐標位置應(yīng)靠在泵的高效率范圍所對的坐標位置應(yīng)靠在泵的高效率范圍所對應(yīng)的應(yīng)的H-QH-Q。 如果沒有適合的型號，則應(yīng)選定泵的壓頭和流量都稍大如果沒有適合的型號，則應(yīng)選定泵的壓頭和流量都稍大的型號；的型號； 如果同時有幾個型號適合，則應(yīng)列表比較選定；如果同時有幾個型號適合，則應(yīng)列表比較選定； 按所選定型號，進一步查出其詳細性能數(shù)據(jù)。按所選定型號，進一步查出其詳細性能數(shù)據(jù)。 （3 3）校核泵的特性參數(shù)）校核泵的特性參數(shù) 如果輸送液體的粘度和密度與水相差很大，則應(yīng)核算泵如果輸送液體的粘度和密度與水相差很大，則應(yīng)核算泵 的流量與壓頭及軸功率。的流量與壓頭及軸功率。3 離心泵的安裝與操作（1）安裝：安裝高度不能太高，應(yīng)小于允許安裝高度。設(shè)法盡量減少吸入管路的阻力，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