渣浆泵选型基本知识

弯管水头损失HB 弯管水头损失
当弯管的当量长度无法由图3-2查得时， 可按公式（3-3）计算水头损失。 （m） （3 — 3） 式中 ξB——90°弯管的损失系数
入口水头损失HE 入口水头损失
V H E = ξE ∗ 2g
式中 V——入口管内流速（m/s）。 ξE——入口损失系数。
2
入口水头损失HE 入口水头损失
轴功率： 轴功率：原动机驱动泵所需功率，以符号P表示， 单位KW。 泵有效功率： 泵有效功率：泵送液体（浆体）的重量流量与扬程 的乘积，以符号Pe表示。
Pe =
γ •Q• H
102
(KW)
式中 γ—液体密度（kg/m3）
浆体轴功率： 浆体轴功率：泵送浆体时泵的轴功率称为浆体轴功 率，以符号Pm表示，单位KW。
典型浆体管路水头损失
所谓典型浆体是指粒径d50在100µm至300µm之 间，重量浓度CW≤40％、体积浓度CV≤20％的 浆体。此类浆体的管路水头损失有如下特点： 在同样的管路条件下，当浆体的流速为其临界 沉降流速的0.7倍（V=0.7VL）时浆体的水头损 失与清水以浆体的临界沉降流速流动（V= VL ）时的水头损失相同；当浆体的流速为其临界 沉降流速的1.3倍（V=1.3VL）时，浆体的水头 损失与清水以同样流速流动时的水头损失相同 。
效率比
在相同流量和转数下泵送浆体和泵送清 水的效率比值叫做效率比，用ER表示，
ηm ER = η
汽 蚀
渣浆泵应保证在无汽蚀发生的条件下运 行。如果泵在汽蚀发生的情况下运行， 会使泵的过流零件在汽蚀和磨蚀的共同 作用下过早的损坏，在汽蚀严重的情况 下泵将产生振动和噪音，甚至导致泵扬 程、流量、效率急剧下降而无法运行。
H m • Qm • S m Pm = 102η m
(KW)
式中 Hm——浆体扬程，米浆柱（m） Qm——浆体流量（l/s）
汽蚀余量： 汽蚀余量：在泵吸入口处单位重量液体所具有的超 过汽化压力的富裕能量。以符号NPSH表示，单位 米液柱（m）。
效率： 效率：有效功率与轴功率之比，以符号η表示，
是衡量泵做功能力大小的一个物理量
浆体中固体物料的主要物理性质
浆体密度：浆体密度是指固体物均匀分布的单位体 积浆体所具有的质量，以符号ρm表示，单位kg/m3。 在浆体水力输送中，浆体的密度、重度和比重是等价 使用的，浆体的密度与泵的轴功率成正比，所以我们在 选型时，首先要弄清楚浆体的准确密度，才能核算电机 功率
浆体浓度: 浆体浓度
临界沉降流速
固体颗粒在管道中（一般指水平管道）随着浆体平均流 速的减小分布愈来愈不均匀，当流速减小到某一值后，管 道底部出现固定的或滑动的床面。颗粒开始形成床面时的 流速称为淤积流速。如果流速低于淤积流速将导致管内形 成固体颗粒床面，摩擦损失随之相应地增大并常常具有脉 动性，甚至导致管道堵塞。为保证浆体在管道中正常流 动，必须使流速超过某一给定的最小值，此速度称为临界 沉降流速。一般临界沉降流速大于淤积流速。
泵送浆体时性能的变化
扬程比： 扬程比：在相同流量和转速下泵送浆体扬程和泵 送清水扬程的比值叫做扬程比，以符号HR表示。
HR = Hm H
式中 Hm——浆体扬程，米浆体柱（m） H——清水扬程，米水柱（m）
HR的计算公式
d 50 4 HR = 1 − 0.000385( S − 1)(1 + )Cw ln( ) S 0.0227
并结合物料水力输送的特性，分以下三大类：锐 形颗粒；钝性颗粒；浑圆形颗粒
硬度： 硬度：固体物料的硬度也是造成过流部件高磨
损的又一重要又一重要因素。当固体物料的硬度 高于过流件时，则对过流件产生切削磨损；当固 体物料的硬度低于过流件时，由于固体粒子的反 复作用，也可导致材料的疲劳磨损。
固体物料的密度:固体物料在密实状态下，单位体积所 固体物料的密度 具有的质量，以符号ρs表示，单位kg/m3。 固体物料的密度大小与浆体的沉降速度、磨损量以及泵 的轴功率成正比，与泵效率成反比。当密度大到浆体不足 以形成悬浮状态产生沉积时，就会产生堵塞和断流 分布状态： 分布状态：浆体中固体物料的分布状态也是决定浆体的 重要因素之一。均质浆体最重要的特性就是固体颗粒分布 均匀，悬浮分散，无明显的粘结团块，否则就是非均质浆 体
特性曲线
浆体管路水头损失及管路特性曲线
浆体管路水头损失随所含固体颗粒的粒 径、浓度、固体物的比重等不同而不同 ，本手册根据给定的浆体提出下述方法 。
均质浆体管路水头损失
固体物所有粒径均小于100µm，重量浓度 CW≤30％，体积浓度CV≤15％，这种浆 体属于均质浆体，不需要考虑颗粒的沉 降。其管路的水头损失和清水基本一致 。因此水头损失和管路特性曲线可按上 述清水办法求得。
渣浆泵选型基本知识
泵的基本参数
流量： 流量：泵在单位时间内排出液体的数量。体积流量 以符号Q表示，单位l/s或m3/h、m3/s。 扬程：单位重量的液体通过泵后所获得的能量。其 扬程： 值等于泵的出口总水头与入口总水头代数差。以符 号H表示，单位为米液柱（m）。 转速： 转速：泵的转速是指泵轴每分钟的转数。以符号n 表示，单位r/min。
扬程裕量
渣浆泵在运转过程中，由于过流部件的 磨损泵性能将不断下降，直至最终不能 满足工况要求。为使泵能长时间的运转 在额定工况附近，通常在选泵时增加一 个扬程裕量。一般裕量取额定扬程的 10%。
过流部件材质的选择
渣浆泵过流部件可选用的材质较多，应根据输送浆体 的物理（颗粒组成、粒径、形状、硬度、浓度）、化 学（酸、碱、油）特性而定。 金属耐磨材质硬镍1#，对粗颗粒有较好的抗磨蚀性； 硬镍4#抗磨蚀性与硬镍1#接近，但对于大颗粒，高应 力的冲击性渣浆有较好的抗磨蚀性，价格较硬镍1#高 ； 铬27耐磨铸铁抗磨蚀性类似硬镍1#，就碱性混合液而 言，具有较好的耐腐蚀性，价格高于硬镍1#， Cr15Mo3是目前世界上公认的优良抗磨蚀材质，宏观 硬度高达布氏硬度650-750，对粗颗粒强磨蚀浆体有较 好的抗磨蚀性能，但价格较高，且较脆。
从上面计算损失的公式可以看出，水头损失都可以认 为是与流速的平方成正比。这样，我们可以取速度或 流量为横坐标，水头损失为纵坐标，则水头损失曲线 即为通过原点的一条抛物线，如图3-7曲线A，这可以 通过计算不同的流量点的总水头损失绘出。由于管路 系统中出口和进口液面往往有一定的标高差△H，这种 情况下管路在流量Q=0时的静水头为△H，此时整条曲 线应向上平移△H距离（当出口液面高于进口液面时） ，如图3-7中的B曲线。
V L = 1.04 D ( S − 1)
0 .3
0.75
d 50 60 ln( ) • ln( ) 16 CV
0.13
式中： D——管径（m） CV——体积浓度（%）， d50——中值粒径（µm）
管路水头损失及管路特性曲线
等径管路水头损失（沿程水头损失） 等径管路水头损失（沿程水头损失）HfL 清水等径管路水头损失（沿程水头损失）可由 公式（3-1）（达西公式）计算 （m） （3 — 1） 式中 L–管路的当量长度（m） D–管路直径（m） V–平均流速（m/s） f–摩擦损失系数或者沿程阻力系数
泵无汽蚀运行的条件
泵不发生汽蚀的条件是有效汽蚀裕量大于泵的必需 汽蚀裕量，一般为了安全起见应加0.3m的汽蚀安 全裕量，如公式（5-1）所示， NPSHa≥NPSHr+0.3 (5 — 1) 式中 NPSHa——有效汽蚀裕量（m） NPSHr——必需汽蚀裕量（m） 有效汽蚀裕量是指泵入口处单位重量液体所具有的 高出汽化压力能头的那部分能量，由吸入管路系统 的参数和管路中的流量所决定。 必需汽蚀裕量由试验确定；它取决于泵的结构和参 数。
V2 HE = ξE ∗ 2g
式中 V——入口管内流速（m/s）。 ξE——入口损失系数。
扩散管水头损失HD 扩散管水头损失
HD = ξD ∗
(V1 − V2 )2
2g
V1——扩散管入口流速（m/s） 扩散管入口流速（ ） 扩散管入口流速 V2——扩散管出口流速（m/s） 扩散管出口流速（ ） 扩散管出口流速 ξD——扩散管损失系数 扩散管损失系数
杜拉德公式
管径在200mm以下通常用杜拉德公式计算临界沉降流速。 公式如下：
S − S1 VL = FL • 2 gD（ ） S1
式中： g——重力加速度（m/s2） D——管径（m） FL——与粒径、浓度等有关的速度系数，由表查得。
凯夫公式
当管径D＞200mm时,使用凯夫公式比较合适,公式如下：
泵不发生汽蚀的条件
渣浆泵的串联和接力
采用离心式渣浆泵进行固体物料的远距 离水力输送还是经济的。此时，输送系 统所要求的渣浆泵总扬程，往往超过单 级离心渣浆泵所能达到的最高扬程，在 这种情况下，可以采用单级离心式渣浆 泵串联或接力的方法，达到系统所要求 的总扬程。
串联形式
泵的选型
泵型的选择
离心式渣浆泵的类型很多，应根据浆体的性 质不同选择不同类型的泵，以沃曼泵为例： 重量浓度30%以下的低磨蚀渣浆可选用L型泵 ；高浓度强磨蚀渣浆可选用AH型泵；当液面 高度变化较大又需浸入下工作时，应选用 KZJL型泵。当需要高扬程输送时，选用KZJ 型或HH型泵。
渣浆泵的性能及运行工况Байду номын сангаас
清水是泵进行性能试验最方便的介质，因此渣浆泵生产厂家一般仅向 用户提供泵的清水性能。一般说来，用液柱高度表示的扬程仅与液体 的运动状态有关。同一台泵输送水、空气、水银等流体所产生的扬程 数值上是一样的。在泵送浆体时，由于浆体浓度、固体颗粒的大小、 粘度等的影响，使得同一台泵输送清水与输送浆体时扬程和效率都要 发生变化。与泵送清水相比，泵送高浓度粗颗粒的浆体时，泵的扬程 和效率有明显的降低；泵送细颗粒浆体时，在有些情况下，泵效率会 有所提高。因此，我们在渣浆泵的选型上除必须知道泵的清水性能之 外，还要了解泵送浆体时泵的浆体性能与清水性能方面的区别。
浆体中固体物料的特性参数
粒径： 粒径：浆体中固体物料的大小
固体物料的粒径分最小粒径、最大粒径和中值粒径
中值粒径：中值粒径是指试样筛分时累计重量为50%的颗 粒粒径，以d50表示，单位mm或µm。它保证较该粒径大 的颗粒和小于该粒径的颗粒的重量份额相同。
试样筛分曲线
粒形： 粒形：固体物料的几何形状。从摩擦学的角度
体积浓度：单位时间内流过的固体体积与浆体体 积之比，叫做体积浓度，一般取百分比；
Qs = × 100 % Qm
CV
CV——浆体的体积浓度（%） QS、QM——分别表示固体物、浆体的体积流量
重量浓度：单位时间内流过的固体重量与浆体重量 之比，叫做重量浓度。
CW = SQs × 100% S m Qm
QS、QM——分别表示固体物、浆体的体积流量 S、Sm——分别表示固体物、浆体的比重
PH值：即酸碱度，PH值对泵的选型有很大影响，PH 值 值大小直接影响泵用材料的选择，所以必须事先了解泵 抽送介质的酸碱度，才能有针对性的选择材料。 浆体粘性:浆体或流体流动时内部产生摩擦力或切应 浆体粘性 它主要影响流量、扬程、汽蚀余量，而且还影响到泵轴 功率，效率。高粘度流体的例子如糖浆、柏油、水煤浆 等。
闸阀水头损失HT 闸阀水头损失
V2 H T = ξT ∗ 2g
出口速度水头损失HV 出口速度水头损失
Vd HV = 2g
2
管路总水头损失Hf 管路总水头损失
H f = H fL + H E + H D + H T + H C + H B + H V
= H fL + H i + H V
清水管路特性曲线
性能参数的选择
泵型确定后，扬程和流量是选择泵规格大小和是否串 联的依据。输送高浓度强磨蚀性渣浆，一般不选用泵 最高转数nmax（性能曲线中多种转数的最高转数）， 选择转数为3/4nmax左右比较合适。当选定的泵在 3/4nmax时，流量合适而扬程达不到，可采用多台泵串 联形式。对于沃曼泵，不同的浆体，流量范围也要有 所限制：对于高浓度强磨蚀的渣浆，流量应选在泵最 高效率对应流量的40-80%范围内；对于浓度低磨蚀渣 浆，流量应选在泵最高效率对应流量的40-100%范围内 ；一般不选择在最高效率对应流量的100%-120%范围 内。对于不同类型的沃曼泵，流量范围的选择参见图 7-1。