水力机械必备

★往复泵工作原理:当原动机通过皮带齿轮或其他传动件带动曲轴旋转时,活塞移动,液缸内形成一定真空度,吸入池中的液体在液面压力作用下,推开吸入阀,进入液缸内,直到活塞移到右死点位置为止.这是吸入过程.曲轴继续转动,活塞向左移动,液缸内压力升高,吸入阀被关闭,排出阀推开,液体进入排出池,直到活塞移到左死点,这是排出过程.

★空气包作用原理:都是一个以内部充以一定压力的氮气或空气的密闭容器,基本功能是利用气体可压缩性,随着吸入/排出压力的变化,自动地向泵或排出管供给液体,或者贮存一部分来自吸入管或泵的液体,使泵液流均匀,惯性力减小,降低压力波动.分为常压式和预压式 ★往复泵特点:1泵压变化实现流量恒定2严苛条件下泵送特种人质3效率高4排出压力高

★往复泵分类按缸数分单/双/三/四缸泵;按作用分单/双作用缸;按缸位置分卧式/立式/V 型/星型;按活塞样式分柱/活塞;按用途分水/输油/泥浆/水泥泵

★流量调节手段1更换不同直径缸套2调节泵冲次3减少泵工作室4旁路调节 ★活塞位移X=r(1∓cos ψ±0.5λsin 2ψ) u=±r ω(sin ψ+0.5λsin2ψ) a=r ω2(cos ψ+λcos2ψ)

★单作用泵实际平均流量Q=αi FSn/60(m 3/s)

★双作用泵F →2F-f

★单作用缸瞬时流量Q 缸吸=Fr ω(sin ψ+0.5λsin2ψ)(0<ψ<π)

Q 缸排=-Fr ω(sin ψ+0.5λsin2ψ)

★双作用缸瞬时流量(吸入时缸前+缸后- ,排出时相反)Q 缸前1=±Fr ω(sin ψ+0.5λsin2ψ) Q 缸后1=±(F-f)r ω(sin ψ+0.5λsin2ψ) Q 缸前2=±Fr ωcos ψ-0.5λsin2ψ) Q 缸后2=±(F-f)r ω(cos ψ-0.5λsin2ψ) ★流量不均匀度 单缸单δQ =3.14 单双/双单=1.57三单=0.141四单/双双=0.325 ★稳定流:液体流动速度和压力，只与空间位置有关，与时间无关

★不稳定流能量方程式Z 1+P 1/g+u 12/2g =Z 2+P 2/ρg+u 22/2g+h 1-2+h 惯(加速则h 惯＞0)

★速度u 管=Q/f 管

★惯性水头h 惯=l(dQ/dt)/gf 管

★改善往复泵吸入条件1降低往复泵几何安装高度Z 02尽量缩短吸入管线3在吸入管靠近吸入阀处装吸入空气包4配备灌注泵

★泵有效压头H=P 表/ρg+p 真/ρg+H 0(计算时只要第一项)

★功率损失1机械2容积3水力 ηj=1-N 机/N 轴(机械)

ηv=Q/Qi=Q/(Q+ΔQ 漏)(容积) ηk=H/(H+h)(水力)

★往复泵吸入计算准则P 吸/ρg ＞Pt/ρg;NPSHA ＞NPSHR

█泵平均流量Q 实际=αQ 理论=αi(2F-f)sn=αi(2F-f)2sn

流量不均匀度δQ =(Qmax-Qmin)/Q 理均 █单缸双作用往复泵,D,S,l ,海拔800m,输送40度清水，d 吸,l 吸=8m.K 排

=1.2m,n=60 1/min.求泵限安装高度.另求l 吸=15m 时极限高度

F 吸=0.25πd 吸2;Q 理=(2F-f)sn/60;u 吸=αQ 理/F 吸;查表得λ吸,h 阻=(λ吸l 吸/d 吸+∑ξ)u 吸2

/2g;Q 实=αQ 理;h 惯=l(dQ/dt)/gF 吸;由插值法查表得Pa,40°水的Pt ∴Z 0≦Pa/ρg-(Pt/ρg+h 阻+h 惯+K 排+u 吸2

/2g);当l =15m 时,h ’阻=?;h ’惯=?;∴Z ≦? █有一往复式单缸单作用泵,D=120mm,冲程S=160mm,n=80 1/min,d 吸=100mm,l 吸=10m,工作介质为清水时,求最大h 惯.Q 瞬=Fr ωsin ψ.∴dQ 瞬/dt=Fr ω2

sin ψ∴h 惯=l 吸(dQ 瞬/dt)/gf 吸;

█4题的双缸双作用泵,d 吸=300mm,l 吸=1m,吸入管有闸门底阀滤网及90°弯

头各一,泥浆比重γ=1.2t/m 3

,温度20℃,海拔2500m.由前题4,Q 实均=?;F 吸=?;u 吸=Q 吸/F 吸;查表得90°弯头ξ1=?,ξ2=?;20℃水ν水=?,则ν泥=?;Re=u 吸d

吸/ν;∵λ吸=?;则2500m 时g=7.5m/s 2

,

∴h 阻=(λ吸l 吸/d 吸+ξ1+ξ2)u 吸2

/2g,h 惯=l(dQ/dt)/gF 吸,查表Pt=?,Pa=?,则Z 0≦Pa/ρg-(Pt/ρg+h 阻+h 惯+K 排+u 吸2

/2g) 离心泵主要工作部分是装有叶片的工作叶轮,安装在固定的螺旋形泵壳内的轴上,泵壳接头与吸入管线及排出管线相连.基本性能参数:流量,扬程,功率,效率,转数

★离心泵分类:按叶轮数目分单/多;按叶轮吸入方式分单/双吸;按压头大小分低/中/高压离心泵;按泵轴分卧/立式;按泵壳分螺壳/透平泵;按液体分水/冷油/热油/酸/碱/污水/砂/电动潜油泵;按比转数分低/正常/高比转数泵

★离心泵工作原理:当动力机带动泵轴上的叶轮旋转时,叶轮内的液体在离心力作用下,沿叶片间流道甩各叶轮边缘,再以高速通过螺旋室,然后流向排出管线.液体被甩出时,叶轮中心空间形成低压或真空,吸水池中液体在液面压力下,进入叶轮.这样形成连续液流,即旋转着的叶轮不断吸入和排出液体.

★离开泵汽蚀:泵在使用时产生一种特殊噪音和振动,此时泵压头流量和效率都显著降低,严重时泵吸入过程也会中断.称为汽蚀.

★汽蚀现象:机械剥蚀和化学腐蚀共同作用加快了金属的损坏速度,这种液体在离心泵内汽化凝结水击,使金属表面产生机械剥蚀和化学腐蚀的综合作用 ★离心泵优点:1流量均匀平稳2用排出闸门调节流量,很方便3结构简单紧凑4同一流量及压头下,尺寸和重量比往复泵小5无往复运动惯性力,安装基础小,制造安装成本低6检修费用少7管理方便,易自动化控制.

★离心泵与往复泵区别:往复泵1工作件变速运动,液流不均匀不平稳2液体可能获得高压3吸入和排出不同时进行4泵流量不随压力变化,调节困难 ★离心泵适用于大流量和低压头条件下工作.

★离心泵三部分吸入室/压出室/叶轮 ★离心泵基本理论主要是研究叶轮流道中液体运动规律,基本方程式和叶轮的水力设计

★离心泵为何灌泵:离心泵在运转时,如果泵内没有充满液体或者在运转中漏入了空气,由于空气的密度比液体的密度小得多,产生的离心力小,在吸入口出所形成的真空度较低,不足以将液体吸入泵内.这时,虽然叶轮转动,却不能输送液体,这种现象叫“气缚”.为了消除“气缚”现象,通常在泵启动前要灌泵,使泵内和吸入管道内充满液体,这样才能使泵正常运转

★叶轮内液体运动:一方面,液体在叶片失去下随叶轮作圆周运动,同一圆周上速度相同;另一方面,液体沿叶片作相对运动

★离心泵流量调节:1改变转速2改变叶轮级数3车削叶轮外径

★离心泵工况点确定:泵特性曲线H-Q 与管线特性曲线B-C 交点A 就是泵工况点,必在此工作.如果工况点在D,此时泵压头小于管线消耗的压头,泵流量必减小,泵工况点会自动从D 向A 移动.如果是E 点,多余能量变成动能,工况点从E 移到A

★最优工况: 液体进入叶轮时对叶片端部不产生冲击,进口处相对速度方向和叶片进口表面相切,即相对速度与圆周速度反向的夹角(称水力角)与叶片结构角相等.

★最优流量:当水力角=结构角时，符合无冲击进入叶轮的条件的合适流量. C 1(径向分速度)=C 1r =Qi/F 1(一般都成立,Qi 为额定流量,考试可用) F 1(进口断面环形有效面积)=F=π

D 1-Z(叶数)δ1(厚度)b 1=πD 1b 1ψ(断面缩小系数)

★u 1(进口圆周速度)=πD 1n/60 ★W 1(相对速度)=C 1-u 1 ★Miw=ρgQiHi

★H i ∞(理论压头)=Miw/ρgQi=(u 2C 2cos

α2-u 1C 1cos α1)=(C 22-C 12

)/2g+(P 2-P 1)/γ+Z 2-Z 1,一般=u 2C 2u /g=u 2C 2cos α2 ★ρK (反应系数)=1-C 2u /2u 2

★H i ∞=Hp+Hv,Hv=(C 22-C 12)/2g=C 2u 2

/2g Hi=H i ∞/(1+p);

★泵损失1水力2容积3机械

水力损失h 水=h 阻+h 冲=aQ 2+b(Q 优-Q)2

;ηh=H/Hi

容积损失ηv=Q/(Q+q) 机械损失ηj=Ni/n 轴

★泵总效率η=ηv ηh ηj

★相似:泵要达到力学相似1几何2运动3动力相似

★比转数n S:某标准泵叶轮转速,标准泵与同类型泵几何相似,水力和容积效率相同,在最优工况下压头H=1mH 20,功率N=1.36kW 时的转速.

n S =3.65n(√Q)/H 3/4(n 单位为r/min) ★离心泵最大高度H 吸max =P a /ρg-P t /ρ

g+h 吸-10=[H S 真空高度]-v 吸2

/2g+h 吸 吸入能力P 吸/γ≥Pt/γ或P 吸≥Pt █单级离心泵叶轮内径D 1外D 2进出口角β1β2叶宽b 1b 2,断面收缩系数ψ1ψ2,叶数z.转数n.∴额定Qi=C 1r*F 1=u 1tan β1πD 1b 1ψ1 ;Hi=(u 2C 2cos β2-u 1C 1cos β1)/(1+p);p=ΨR 22

/ZS;Ψ=α(1+β2

/60)(α导叶式0.6,环形式0.7),S=0.5(R 22-R 12

)

█离心泵输水量Q=30m 3

/h,压力表9.4大气压,真空表读数350mmHg,表间距0.3m ，d1,d2.求有效压头.解,C 1=4Q/πd 12;H i ∞=(C 22-C 12

)/2g+(P 2-P 1)/γ

+Z 2-Z 1=0.033+(9.4*1.01*10

5

-350/760*1.01*105

)+0.3 █离心泵输水量Q=75m 2

/h,压力表读数17.2大气压,真空表150mmHg,表间距0.3m,输入功率N 电54kw,电动机η=0.95,求水头,轴功率,水泵功率.解,u 1=u 2,求H i ∞同上.N 轴=N 电*η.N=γQH i ∞.η=N/N 轴 █安置一台4B35单级单吸离心泵,H,Q,允许吸上真空高度[H 2]=5.8m,n,计算其比转数及安装高度.Σξ，泵离液面2.5m,输50℃可否?液面压力1.08大气压,将Hs 换算成该条件下Hs.解,n S =3.65n(√Q)/H 3/4,d=4*25.4=101.6mm)铭牌),u=4Q/πd 2

,Z ≤[H 2]-H 2/2g-Σξu/2g.P 吸=Pa-γ(Z 吸-u 2

/2g-Σξu/2g).查表得50℃水汽化压力为Pt ＞P 吸,不可以.Hs ’=Hs-10(允许汽蚀余

量)+P a /ρg-P t /ρg. █离心泵,n,Q,扬程H,另一台相似,Q 1，H 1,问n 1.解,n S =3.65n(√Q)/H 3/4,求得n. █核算吸入能力.4BA--8离心泵,重度γ,运动粘度ν,P 1/γ油=0.8m,Q max ,H,n,d 吸,l 吸,摩阻系数λ,Σξ,泵高2m.解,ν=4Q/πd 2,P 吸/γ=Pa/γ-2-ν2

/2g-λ(米) ★液力传动:是以液体为工作介质的叶片式传动机械,可以设想为一台离心式水泵和水轮机的组合体,但只采用泵轮涡轮,有时还有导轮,将之组成一个整体,工作液体在这些叶轮中循环流动,形成了液力传动.