化工原理—离心泵

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汽蚀余量法
有效汽蚀余量△ha
P P1 u 12 △ha= ( + )− v 2g ρg ρg
必需汽蚀余量△hr <△ha
不汽蚀
离心泵的最大安装高度
H g max = P0 − Pv − Δhr − ∑ H f 0−1 ρg
允许汽蚀余量△h=△hr+0.3
离心泵的最大允许安装高度
H g允许 P0 − Pv = − Δh − ∑ H f 0−1 ρg
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改变泵的特性曲线还可以通过多台泵的串、并联来实现。 泵的并联 相同型号的两台泵并联后工作点的流量并不是单台的两倍； 特性曲线平坦的泵适宜并联使用；
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泵的串联 相同型号的两台泵串联后工 作点的扬程并不是单台的两 倍； 特性曲线陡峭的泵适宜串联 使用； 多台泵串联使用时，最后一 台泵所受的压力必须符合该 泵的使用条件。
粘度的变化： 流体粘度增加，流体在泵内的能量损失增大，泵的压头、 流量、效率都下降，而轴功率增加。
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转速变化： 转速变化量在20％以内，泵的特性参数满足比例定律
Q1 n1 = Q2 n2
H e1 ⎛ n1 ⎞ =⎜ ⎟ H e 2 ⎜ n2 ⎟ ⎝ ⎠
2
N1 ⎛ n1 ⎞ =⎜ ⎟ N 2 ⎜ n2 ⎟ ⎝ ⎠
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在通风机的进口截面1-1’和出口截面2-2’间列柏努力方程：
H t = ( z 2 − z1 ) ρg + ( p2 − p1 ) + (u2 − u1 ) / 2 ρ + ρ ∑ hf1− 2
2 2
简化为
H t = ( P2 − P ) + 1
ρu 2
2
2
（P2－P1）称为静风压，以HSt表示
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H g允
u12 = H s允 − − ∑ H f 0−1 = 6 − 2.5 = 3.5m 2g
实际安装高度应小于 3.5m。
(2)由附录查得海拔 1000m 处的大气压力为 9.16mH2O，且 80℃水：饱和蒸汽压 为 Pv′ = 355 .1mmHg ，密度为ρ =971.8kg/m3。因此允许吸上真空高度需校正： ＇ P ′ − Pv′ ′ H S允 = H s允 − 10 + a ρ ′g 式中： H S允 = 6m, Pa′ = 9.16 × 10 3 × 9.81 = 8.99 × 10 4 N / m 2 , Pv′ = 0.3551 × 13600 × 9.81 。 = 4.74 × 10 4 N / m 2 , ρ ′ = 971.8kg / m 3
A、查性能表或特性曲线，要求流量和压头与管路所需相适 B、若生产中流量有变动，以最大流量为准来查找，H也应以最大流量对应 值查找。 C、若H和Q与所需要不符，则应在邻近型号中找H和Q都稍大一点的。
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D、若几个型号都满足，应选一个在操作条件下效率最好的 E、为保险，所选泵可以稍大；但若太大，工作点离最高效率 点太远，则能量利用程度低。 F、若被输送液体的性质与标准流体相差较大，则应对所选泵 的特性曲线和参数进行校正，看是否能满足要求。
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2、工作原理（以离心泵为例）：
前提条件： 一定安装高度下的泵壳内充满液体，且运行无泄漏。 （什么是离心泵的气缚现象？有何危害？如何消除？）
运行过程：依靠叶轮中液体作离心运动产生的压差吸入液 体，且液体在泵壳内存在能量形式的转换，使流体获得以 静压能为主的机械能。
系统的特点：吸入管径比压出管径大，一般安装底阀。
齿轮泵可以产生较高 的压头，但流量较小 ，用于输送粘稠的液 体，但不能输送含颗 粒的悬浮液。
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旋转式泵——螺杆泵
螺杆在具有内罗纹的泵壳中偏心转动，将液体沿轴向推 进，最终沿排出口排出。工作原理与齿轮泵十分相似， 利用两根相互啮合的螺杆来输送液体。分为单螺杆泵、 双螺杆泵、三螺杆泵等。 螺杆泵的压头高，效率高，无噪音，适用于高粘度液体的输送。 往复泵、旋转泵均属于正位移泵。
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二、离心泵的主要性能参数和特性曲线： 离心泵性能参数 流量qv： L/S 或 m3/h; 与泵的结构，尺寸(主要为叶轮直 径和宽度)及转速等有关。 压头 H （扬程）：[J/N]=[m] 与泵的结构(如叶片的弯曲 情况，叶轮直径等)、转速及流量等因素有关。
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功率 轴功率P：电机传给泵轴的功率， W、kW 有效功率Pe：液体从叶轮获得的能量, W、kW Ne=HQρg= HQρ /102 [KW] 效率η η=(Pe/P)×100%<1 容积损失 机械损失 水力损失 离心泵的效率与泵的类型、尺寸，制造精密程度、液体的 流量和性质等有关。一般小型离心泵的效率为50～70％， 大型泵可高达90％。
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例 2—1 今某车间有一台离心水泵，铭牌上标着流量为 468m /h，扬程为 38.5m，转数为 2900 转/分，允许吸上真空高度为 6m。现流量和扬程均符合要求，且已知吸入管路的全 部阻力损失和动压头之和约为 2.5mH2O。泵位于吸液面以上 2m 处。试确定：(1)车间位 于海平面、输送水温为 20℃时，泵的允许几何安装高度；(2)车间位于海拔 1000m 的高原 处， 输送水温为 80℃时， 泵的允许几何安装高度；(3)在以上两种情况下泵能否正常工作。 解：(1)查附录得海拔 0m 处大气压为 10.33mH2O，输送水温为 20℃，操作条件与泵 的 Hs 允测定条件相同，Hs 允不必校正，可直接计算：
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五、离心泵的类型及选用： 泵的主要类型： 清水泵（IS型【B型】、D型（多级泵）、Sh型（双 吸））、耐腐蚀泵（F）和油泵（Y）等。 “IS50－32－125” 含义
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离心泵的选用： ①根据被输送液体的性质确定泵的类型 ②确定输送系统的流量和所需压头。流量由生产任务来定，所 需压头由管路的特性方程来定。 ③根据所需流量和压头确定泵的型号
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（a）单螺杆泵
(b) 双螺杆泵
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旋涡泵
是一种特殊类型的离心泵，它是由叶轮和泵体组成。叶轮是 一个圆盘，四周由凹槽构成的叶片成辐射状排列。叶轮在泵 壳内转动，其间有引水道，吸入管接头和排出管接头之间为 间壁，间壁与叶轮只有很小的缝隙，用来分隔吸腔和排出腔 。泵内液体在随叶轮旋转的同时，又在引水道与各叶片间作 漩涡形运动。因而，被叶片拍击多次，获得较多的能量。液 体在叶片与引水道之间的反复迂回是靠离心力的作用。因此 ，旋涡泵在开动前也要灌满液体。旋涡泵适用于要求输送量 小，压头高而粘度不大的液体。
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六、其他类型化工用泵
往复泵
往复泵是一种容积式 泵，它依靠作往复运 动的活塞依次开启吸 入阀和排出阀从而吸 入和排出液体。
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类型与流量
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扬程与流量调节
扬程与流量几乎无关; 流量调节: 旁路调节; 改变曲柄转速; 改变活塞行程
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旋转式泵——齿轮泵
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△h允跟流量有关，在计算△h允时，必须按使用过程中可 能达到的最大流量进行计算。 当被输送液体的温度较高，饱和蒸汽压比较大时其△h允 较低，通常可采取下列措施来提高其Hg允值以避免汽蚀现象的 发生： (1)尽量减小吸入管的阻力损失，如选用较大的吸入管 径；泵的安装尽量靠近液源；缩短管道长度，减少不必要的管 件和阀门等。 (2)将泵安装在贮液池液面以下，使液体自动灌入泵体内。
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离心通风机的性能参数 （1）风量：指气体通过进风口的体积流率
（2）风压： 指单位体积的气体通过通风机时所获得的能量， 单位为N/m2。取决于风机的结构，叶轮尺寸，转 速与进入风机的气体的密度。
目前，还不能用理论方法精确计算离心通风机的风 压，而是由试验测定。
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离心泵的主要性能参数和特性曲线
注意：在离心泵的铭牌上标明的主要性能参数是以20℃清水作实验在 最高效率条件下测得的数值。 流体输送机械
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离心泵特性曲线的换算： 密度的变化： 流体密度的变化仅对泵的轴功率影响；
N ′ H e Q ρ ′g / η ρ′ = = N H eQ ρg / η ρ
水泵 输送清水和物性与水相近、无腐蚀性且杂质很 少的液体的泵, （B型）
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耐腐蚀泵 接触液体的部件（叶轮、泵体）用耐腐蚀材料制 成。要求：结构简单、零件容易更换、维修方便 、密封可靠、用于耐腐蚀泵的材料有：铸铁、高 硅铁、各种合金钢、塑料、玻璃等。（F型） 油泵 杂质泵 输送石油产品的泵 ，要求密封完善。（Y 型） 输送含有固体颗粒的悬浮液、稠厚的浆液等的泵 ， 又细分为污水泵、砂泵、泥浆泵等 。要求不易堵塞 、易拆卸、耐磨、在构造上是叶轮流道宽、叶片数 目少。
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四、离心泵的汽蚀现象与安装高度： 1、什么是离心泵的汽蚀现象？有何危害？如何消除？ 2、如何计算离心泵的安装高度？ 在池液面和泵的叶轮入口截面间 进行机械能衡算：
P0 u12 P 1 = − Hg − − ∑ H f 0−1 ρ g ρg 2g
Hg：泵的安装高度 （轴心距离池液面的垂直落差）
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七、气体输送机械 离心式通风机
离心式通风机按所产生的风压不同，分为： 低压离心通风机： 出口风压低于0.9807×103Pa (表压)；