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1、第二章输送机械第1页，本讲稿共67页2.1 离心泵特点：结构简单，操作容易，便于调节和自控流量均匀，效率较高流量和压头适用范围较广适用于输送腐蚀性或含有悬浮物的液体第2页，本讲稿共67页1-叶轮叶轮 2-泵壳泵壳 3-泵轴泵轴 4-吸入口吸入口 5-吸入管吸入管 6-低阀低阀 7-虑网虑网 8-排出口排出口 9-排出管排出管 10-调节阀调节阀2.1.1 离心泵的工作原理和主要部件离心泵主要部件：叶轮和泵轴旋转部分；泵壳、填料函和轴承的静止部分；第3页，本讲稿共67页离心泵工作原理第4页，本讲稿共67页第5页，本讲稿共67页第6页，本讲稿共67页第7页，本讲稿共67页 离心泵叶轮：.封闭式.半
2、封闭式.敞开式轴流泵叶轮1）叶轮第8页，本讲稿共67页 轴流泵1.进水喇叭2.出水弯管3.联轴器4.导水叶片5.叶轮 第9页，本讲稿共67页1.蜗道2.叶轮3.出水口2）泵壳第10页，本讲稿共67页3）轴封装置 填料密封装置，填料函第11页，本讲稿共67页第12页，本讲稿共67页 机械密封装置第13页，本讲稿共67页2.1.2 离心泵的基本方程式从从理理论论上上表表达达泵泵的的压压头头与与结结构构、尺尺寸寸、转转速速及流量的关系，计算离心泵理论压头及流量的关系，计算离心泵理论压头理论压头：在理想情况下可能达到的最大压头理想情况：理想情况：理想叶轮，液体质点将完全沿着叶片表理想叶轮，液体质点将完
3、全沿着叶片表面流动，不发生环流现象面流动，不发生环流现象 理想液体，不存在流动阻力理想液体，不存在流动阻力第14页，本讲稿共67页1）液体通过叶轮的流动 进入叶轮，C0 叶轮中心，C1液体质点相对于泵壳；叶轮出口，C2速度三角形第15页，本讲稿共67页速度三角形离心泵基本方程式柏努利方程：离心泵叶片入口到叶片出口静压头增量动压头增量第16页，本讲稿共67页静压头增量主要由两部分组成：（1 1）离心力作功）离心力作功（2 2）能量转换）能量转换叶轮相邻两叶片构成的流道自内向外逐渐扩大叶轮相邻两叶片构成的流道自内向外逐渐扩大第17页，本讲稿共67页第18页，本讲稿共67页离心泵基本方程的讨论第19
4、页，本讲稿共67页1）叶轮的转速和直径2）叶轮的几何形状理论流量和叶片几何尺寸（理论流量和叶片几何尺寸（b b2 2,2 2）一定，理论压头）一定，理论压头随叶轮的转速、直径的增加随叶轮的转速、直径的增加后弯后弯径向径向前弯前弯第20页，本讲稿共67页3）理论流量几何尺寸（D2、b2、2）和转速（n）一定4）液体的密度第21页，本讲稿共67页离心泵实际压头和实际流量第22页，本讲稿共67页扬扬程程（压压头头）：泵泵对对单单位位重重力力的的液液体体所所提提供供的的有有效效能能量量。泵泵的的扬扬程程由由泵泵的的结结构构、尺尺寸寸和和转数所决定，不同型号的泵具有不同的扬程。转数所决定，不同型号的泵具
5、有不同的扬程。流流量量：单单位位时时间间内内泵泵输输送送的的液液体体体体积积，又又称称排排液液量量或或输输送送能能力力。流流量量取取决决于于泵泵结结构构、尺尺寸寸（叶轮直径与叶片的宽度）和转速。（叶轮直径与叶片的宽度）和转速。2.1.3 离心泵的主要性能参数 第23页，本讲稿共67页轴功率：由电机传送给泵的功率有效功率：液体从叶轮获得的能量轴功率及效率效率：泵轴转动所做的功不能全部为液体获得，通常用效率表示能量的损失。第24页，本讲稿共67页总效率：第25页，本讲稿共67页（3）离心泵的特性曲线 流量与扬程、功率、效率之间的关系曲线称为流量与扬程、功率、效率之间的关系曲线称为离心泵的特性曲线（
6、工作性能曲线）离心泵的特性曲线（工作性能曲线）HQ，Q H，H=ABQ2 NQ，QNQ=0，消消耗耗的的功功率率最最小小.泵泵启启动动时时应应关关闭闭泵泵的的出出口口阀阀，以以降降低低启启动功率，保护电机不至于因超负荷而损坏动功率，保护电机不至于因超负荷而损坏Q存存在在一一最最高高效效率率点点，此此点点称称为为泵泵的的设设计计点点。泵泵在在此此点点工工作作时最为经济，时最为经济，max对应的对应的H，Q，N称称最佳工况参数最佳工况参数第26页，本讲稿共67页第27页，本讲稿共67页泵的运转范围泵的运转范围:离心泵的特性曲线是在固定转速和常温、常压下以清水为介质测定的，若输送液体与水的物理性质差
7、别较大时，泵的特性曲线必须进行校正。泵的高效率区泵的高效率区=92%=92%maxmax第28页，本讲稿共67页（4）离心泵性能的改变和换算 1）液体物性的影响（1）密度的影响第29页，本讲稿共67页例题23（2）黏度的影响黏度，能量损失，压头、流量、效率，轴功率第30页，本讲稿共67页2 2）离心泵转数的影响）离心泵转数的影响离心泵的比例定律离心泵的比例定律第31页，本讲稿共67页3 3）离心泵叶轮直径的影响）离心泵叶轮直径的影响离心泵的切割定律离心泵的切割定律叶轮直径的变化不大于叶轮直径的变化不大于1010第32页，本讲稿共67页气蚀现象（4）离心泵的气蚀现象和允许安装高度p叶叶片片入入口
8、口pV，液液体体汽汽化化生生成成大大量量汽汽泡泡，在在高高压压的的作作用用下下迅迅速速凝凝聚聚或或破破裂裂；汽汽泡泡周周围围的的液液体体会会以以极极高高的的速速度度冲冲向向原原汽汽泡泡占占据据的的空空间间，在在冲冲击击点点处处可可形形成成高高达达几几万万kpa的的压压强强。若若当当汽汽泡泡的的凝凝聚聚发发生生在在叶叶片片表表面面附附近近时时，众众多多液液体体质质点点犹犹如如细细小小的的高高频频水水锤锤撞撞击击叶叶片片，侵侵蚀叶片叶轮蚀叶片叶轮第33页，本讲稿共67页泵的性能下降，流量、压头、效率均降低，泵的性能下降，流量、压头、效率均降低，最终变成气缚。最终变成气缚。气蚀的危害：产生振动和噪音
9、，影响离心泵的正常运行产生振动和噪音，影响离心泵的正常运行和工作环境。和工作环境。泵壳和叶轮的材料遭受损坏，降低泵的使泵壳和叶轮的材料遭受损坏，降低泵的使用寿命用寿命第34页，本讲稿共67页 不灌液，泵内存有空气，空气液，产生的离心力很小，叶轮中心处形成低压不足以将液体吸入泵内，达不到输液目的关闭出口阀后启动泵，这时所需泵的轴功率最小，启动电流较小，以保护电机。停泵前先关闭出口阀后再停机，这样可避免水柱倒冲泵壳内的叶轮叶片，以延长泵使用寿命 启动与停泵：气缚：气缚：第35页，本讲稿共67页发生气蚀的原因：泵的安装高度超过允许值；泵输送液体的温度过高；泵吸入管路的局部阻力过大。P叶片入口过低的原
10、因:第36页，本讲稿共67页离心泵的抗气蚀性能1）气蚀余量临界气蚀余量p叶轮入口处压强（最低）p液体的饱和蒸汽压指泵入口处单位重量水所具有的、超过当时温度下汽化压力的富裕能量，h，m液柱第37页，本讲稿共67页第38页，本讲稿共67页11和kk列柏努利方程临界气蚀余量发生气蚀的临界条件：气蚀性能试验时，水泵开始发生气蚀时测得的泵进口处的气蚀余量称为临界气蚀余量。第39页，本讲稿共67页临界气蚀余量的测定在在固固定定的的流流量量下下，通通过过关关小小泵泵吸吸入入管管路路的的阀阀门门，逐逐渐渐降降低低p1，直至泵内刚好发生气蚀，测得相应的，直至泵内刚好发生气蚀，测得相应的p1,min必需气蚀余量为
11、确保离心泵的正常操作，将临界气蚀余量加上一定的安全量反映液体从泵入口处到叶片进口能量的降低值，因此越小抗气蚀性能越好第40页，本讲稿共67页在离心泵样本性能表中给出的是必需气蚀余量第41页，本讲稿共67页2）离心泵的允许吸上真空度当地大气压泵吸入口压强泵入口处可允许达到的最高真空度，m液柱允许吸上真空高度越高，说明泵的吸水性能越好，即抗气蚀性能越好。第42页，本讲稿共67页最大吸上真空高度当泵的气蚀现象刚发生时，所对应的吸上真空高度当泵的气蚀现象刚发生时，所对应的吸上真空高度为为保保证证泵泵在在运运转转中中不不发发生生汽汽蚀蚀现现象象，而而又又尽尽可可能能有有最最大大的的吸吸上上真空度，规定留
12、有真空度，规定留有0.30.3米的安全量。米的安全量。第43页，本讲稿共67页允许吸上真空度的测定Hs的的 值值 是是 以以 清清 水水 在在 温温 度度 为为 20、大大 气气 压压 为为98.1kPa（10mH2O）的的条条件件下下所所测测定定的的数数值值。实实验验值值列列在泵样本或说明书的性能表中在泵样本或说明书的性能表中Hs的换算第44页，本讲稿共67页（5）离心泵的允许安装高度允许吸上高度第45页，本讲稿共67页用必需气蚀余量表示的安装高度用允许吸上真空度表示的安装高度离心泵实际的安装高度比允许安装高度低0.51m第46页，本讲稿共67页离心泵性能实验装置中，流量为15m3/s下测得
13、泵入口真空度为60kPa时恰发生气蚀，试求临界气蚀余量和允许吸上真空度已知：已知：例题1第47页，本讲稿共67页用IS80-65-125型离心泵从一敞口水槽中将清水输送到它处，槽内水面恒定。输水量为5060m3/h。已知泵吸入管路的压头损失为1.5m。试求输送50清水时泵的安装高度。例题2当地大气压为当地大气压为100kPa100kPa解：（1）流量（60m3/h）：第48页，本讲稿共67页 求安装高度时以最大流量下的必需气蚀余量为准求安装高度时以最大流量下的必需气蚀余量为准（2）流量（50m3/h）：第49页，本讲稿共67页例题3用3B33型水泵从一敞口水槽中将水送到它处，槽内水面恒定。输水
14、量为4555m3/h。在最大流量下吸入管路的压头损失为1m，液体在吸入管路的动压头可忽略。试计算（1）输送20水时泵的安装高度？（2）输送65 水时泵的安装高度？已知：安装地区的大气压为9.81104；在流量范围内允许吸上真空度为5.0m和3.0m第50页，本讲稿共67页解：求安装高度时，以最大输送量所对应的允许吸上真空度为求安装高度时，以最大输送量所对应的允许吸上真空度为准准（2）输送65 水时泵的安装高度（1）输送20水时泵的安装高度第51页，本讲稿共67页当液体的输送温度较高或沸点较低时，由于液体的饱和蒸当液体的输送温度较高或沸点较低时，由于液体的饱和蒸气压较高，要特别注意泵的安装高度气
15、压较高，要特别注意泵的安装高度若泵的允许安装高度较低，可采用的措施尽量减小吸入管路的压头损失尽量减小吸入管路的压头损失把泵安装在贮液面以下，使液体利用位差自动灌入泵体内，把泵安装在贮液面以下，使液体利用位差自动灌入泵体内，“倒灌倒灌”第52页，本讲稿共67页（6 6）离心泵的工作点与流量调节）离心泵的工作点与流量调节1.管路特性方程和特性曲线第53页，本讲稿共67页第54页，本讲稿共67页若流体在该管路中流动已进入阻力平方区第55页，本讲稿共67页管路特性曲线：表示在特定管路系统中，流体流经该管路时所需的压头与流量的关系，由管路布局和操作条件确定，与泵的性能无关第56页，本讲稿共67页2.离心
16、泵的工作点泵特性方程：管路特性方程：方程联立求解方程联立求解离心泵的工作点离心泵的工作点泵提供流量和压头=管路所需要流量和压头第57页，本讲稿共67页第58页，本讲稿共67页例例题题：采采用用离离心心泵泵将将常常温温清清水水从从贮贮水水池池输输送送到到指指定定位位置置，已已知知输输送送管管出出口口端端与与池池液液面面垂垂直直距距离离为为8.75m，输输水水管管内内径径为为114mm光光滑滑管管，管管长长为为60m（包包括括局局部部阻阻力力的的当当量量长长度度），贮贮水水池池与与输输水水管管出出口口端端均均与与大大气气相相通。贮水池液面保持恒定。该离心泵的特性如下。通。贮水池液面保持恒定。该离心
17、泵的特性如下。求该泵在运转时的流量、压头、轴功率、总效率？求该泵在运转时的流量、压头、轴功率、总效率？Q/(m3/s)0.000.01 0.020.030.04 0.05H/(m)20.619.9 17.814.410.3 5.7/(%)0.0036.1 56.061.054.1 37.0第59页，本讲稿共67页3.离心泵的流量调节改变两种特性曲线之一1）改变阀门的开度阀门关小阀门开大第60页，本讲稿共67页2）改变泵的转数转数提高转数降低第61页，本讲稿共67页3）离心泵的并联和串联并联流量流量并联并联 =2=2流量流量单单第62页，本讲稿共67页串联压头压头串联串联 =2=2压头压头单单Q
18、串H串第63页，本讲稿共67页离心泵组合方式的选择第64页，本讲稿共67页（7）离心泵的类型、选择输送液体性质：清水泵、耐腐蚀泵、油泵等；输送液体性质：清水泵、耐腐蚀泵、油泵等；叶轮吸入方式：单吸泵、双吸泵；叶轮吸入方式：单吸泵、双吸泵；叶轮数目：单级泵、多级泵；叶轮数目：单级泵、多级泵；类 型单级单吸离心水泵吸入口内径排出口内径叶轮直径第65页，本讲稿共67页离心泵的选择1）确定输送系统的流量和压头；2）选择泵的类型和型号；3）核算泵的轴功率；例题：2-10第66页，本讲稿共67页离心泵的安装和操作离心泵的安装和操作主要参考说明书主要参考说明书,注意以下问题注意以下问题1.离心泵的安装高度必须低于允许吸上高度;2.启动前必须向泵内充满待输送液体;3.出口阀关闭的条件下启动;4.在运转中应定时检查和维修,注意泵轴液体泄漏,发热等第67页，本讲稿共67页