化工原理讲义(2-2)

(2)改变泵的转速
H H C a A
实质是改变泵的特性曲线。 注：改变转速时，不得 超过泵的额定转速，以 免叶轮强度和电动机负 荷超过允许值。
n' Q
n
Q
这种变速调节流量的方法，没有节流引起的附加能量 损失，流量从A 变到C ，比较经济。但需要变速装置或价 格昂贵能变速的电动机（如调速电动机、变频器等）。
d-管径
λ摩擦系数
对于给定的管路系统，l,d一定，阀门开度一定，即le一 定，且认为流体流动处于阻力平方区，λ 变化很小
8 l le 则可令 B 2 g d5
则前式可写为： H A BQ
2
将此方程关系标绘在H-Q坐标图上，即得图所示 的H-Q曲线，称为管路特性曲线或管路阻力曲线。式 中B为管路特性系数它与管路长度、管径、摩擦系数 及局部阻力系数等有关。
四 离心泵的安装与使用 1. 汽蚀现象和汽蚀余量 汽蚀现象 离心泵的吸入管路如图 以贮液槽的液面为基准， 在贮液面s-s与泵进口1-1 截面间列柏努力方程，得
p1 ps u12 Zs H f g g 2g
P1为泵入口处压力 Ps为大气压力
离心泵能把液体吸入泵内，主要是靠真空度作 用，即泵的入口为负压。
离心泵的选用步骤：
(1) 根据被输送系统的性质和操作条件，初步确定泵的 类型； (2)确定输送系统的流量及压头； (3)选择泵的型号。 根据计算出的Q与H大小选泵的型号，并列出其 主要性能； (4) 泵的效率 有时会有几种型号的泵同时可选用，这时比较 工作点的效率，选用效率最高的，当然也要考虑价 格。
2 1
0.3m
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△ha
△h
最低压头损失
△hr
饱和蒸汽压 汽蚀余量 (1) 必需汽蚀余量△hr 是表示液体从泵入口到叶轮内最低压力点 处的全部压头损失。 (2) 允许汽蚀余量△h 为了保证泵的安全操作，不发生汽蚀，在必需汽蚀余量上加一 定余量0.3m，作为允许汽蚀余量△h列于泵的规格表中。操作中 要求△h>△hr。 (3)安装汽蚀余量要比允许汽蚀余量大一定的量,即△ha>△h
H
高阻力
中阻力
低阻 力
Q
管路特性曲线
2. 工作点 离心泵的实际工作情况是由泵特性与管路特性共同决 定的。
H
泵的特性 曲线
A
2
管路特性曲线
H
1
Q Q
如图，1、2线交点A所代表的流量，就是液体输送管路 所需的压头与泵对液体所提供的压头正好相等时的流 量，A点称管路上离心泵的工作点，也是其在管路中真 实的工作状况。
(2) 耐腐蚀泵（F） 输送酸、碱、浓氨水等腐蚀性液体时，必须使用该 类型泵，泵中与腐蚀性液体接触的部件都用各种耐腐蚀 材料制造。如灰口铸铁、铬镍合金钢、高硅铸铁、聚四 氟乙烯塑料等。 (3) 油泵(Y，YS—双吸式) 输送油品的泵称为油泵。因油品易燃易爆，要求 油泵密封性要好，输送高温油品(200℃以上)的热油泵 还应有良好的冷却措施。其轴承和轴封装置都带有冷却 水夹套，运转时通冷却水。 (4) 杂质泵(P) 输送含有固体颗粒的悬浮液、稠浆的泵。其中可分 为污水泵、砂泵、泥浆泵等。对其主要要求是不易堵塞 、耐磨、易拆卸。
二.离心泵流量的调节 (1)改变阀门开度
H H A2
b a
A
A1 Q Q
阀门关小：∑Le↑→管路特性曲线陡→工作点A2→QA2<QA ; 阀门开大：∑Le↓→管路特性曲线平坦→工作点A1→QA1 >QA .
这种调节方法，如阀门关小，不仅增加了管路的阻力， 且使泵在低效率点下工作，其经济上很不合理，但用阀门调 节流量的方法操作简便、灵活，故一般在流量小时应用很广。
第二章流体输送机械(二)
上节课学习了离心泵的 原理、主要部件、主要性能 参数及特性曲线，对离心泵 有了一定了解，就可以指导 使用及安装。
本节课学习离心泵的安装使用。
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一.离心泵的管路特性与工作点
离心泵总是安装在一定管路中工作的，因此 应对管路特性有一个了解，才能掌握离心泵的 工作状态。
1.管路特性
为了避免出现汽蚀现象，安装高度必须小于某一值， 确保叶轮内各处压力均高于液体饱和蒸汽压。
而测定吸入口压力处与叶轮还有一定距离，即吸入口 到叶轮之间还有阻力损失，那么吸入口处压力应高于液体 工作温度下的饱和蒸汽压一定值，这一部分叫汽蚀余量， 用公式表示为：
p1 u pV Δ ha g 2 g g
l le u 2 Q 而 hf ( u ) 2 d 2g d 4
2
u用Q表示
l le 1 Q 8 l le 2 2 Q hf d 2 g 5 g d d2 4
Q－流量
指流体流经管路系统时需要的压头和 流量之间的关系，也是管路系统对提供能 量泵的要求。
列出1－1、2－2两截 面间的柏努利方程
P u 2 H Z hf g 2 g
对于特定管路
令 u 2
2g 0 ， H 0 Z
P g
那么， H＝H 0＋hf
l le u 2 而 h f d 2g
2. 串联操作
串联后输送流量Q与扬程H由合成特性曲线与管路 特性曲线的交点A决定，串联后总效率与每台泵的效 率相同。由此可见，由于管路阻力的增加，两台泵串 联的总输送量Q串与原单泵流量相近，但扬程H大提高 但不成倍增加，即H并<2H。
3. 组合方式的选择
当单泵不能满足管路的H时，选用串联。 对于低阻力输送管路a，管路特性曲线较平坦，有Q并>Q串； 对于高阻力输送管路b，管路特性曲线较陡峭，有Q并<Q串。 对于压头也有类似的情况 结论 对于低阻力输送管路，并联优于串联； 对于高阻力输送管路，串联优于并联。
首先灌泵，保证吸入管、泵内充满液体。 启动时为减小负荷，应先关闭出口阀门，泵运转正 常后再调节阀门流量。 关闭时，应先关闭出口阀门，以免液体倒流使 叶轮受损。 停车时间较长时，应放出液体，以免腐蚀或冬季 结冻。
使用时应注意噪音、压力表、轴承、轴封等。
五 离心泵的类型与选用 1. 离心泵的类型 按输送液体的性质分：清水泵、耐腐蚀泵、油泵、杂质泵等。 按泵吸入液体方式分：单吸泵和双吸。 按叶轮数目分：单级泵和多级泵。 (1) 清水泵 一般用以输送工业用水以及物理、化学性质类似于 水的其它液体或城市给排水和农业排灌等。 B——单级单吸式（H=8～98m,Q=4.5～360m3/h） D——多级 Sh—双吸 如3B33A型水泵，第一个数字“3”表示该泵的吸入口径为 76.2mm “B”表示单吸悬臂式，“33”表示扬程；“A”表示叶轮经切削一 次。
流体从泵中获得的能量主要用于提高流体本 身的位能、静压能和克服沿途所遇到的阻力损 失。 其阻力损失与流量有关，低阻力管路曲线平 缓，高阻力管路曲线陡峭。 管路曲线是生产的具体要求，离心泵在工作 中受管路特性的制约，离心泵所提供的压头、流 量必须与管路所需的压头和流量一致，即离心泵 的工作状态由泵特性与管路特性共同决定。
作业：P83 4、5
当安装高度过高时，吸入口吸入液体所需真空度 大，吸入口处压力可能降至液体的饱和蒸汽以下，使 液体产生气化，产生气泡。 这些气泡在流动中逐渐进入高压区，气泡产生破裂， 产生局部真空，造成周围液体以极高的速度冲向这些局 部真空处，造成局部液体加速，冲击叶轮，发出噪音， 产生振动，冲击点可以产生几百个大气压的压力，会使 叶片出现斑痕和裂缝，而过早损坏，这种现象称为“气 蚀”
2. 离心泵的最大安装高度Hg
我们知道了气蚀余量，查出液体的饱和蒸汽压， 就知道了吸入点的压头：
p0 pV Hg ha H f g g
以H g max 表示最大允许安装高度 则
H g max p0 p V h H f g g
3. 离心泵的安装使用注意事项
安装注意：
油泵的汽蚀余量是20 ℃ 度清水测得的，输送 油时，应当按油的密度、蒸汽压校正。 在输送温度较高及沸点较低的液体时，要特别注意 安装高度，安装时可采用一定措施。 减小吸入管压头损失，可采用吸入管管径大于排 出管，泵的安装位置尽量靠近液源，减少管件、阀门。 把泵安装在流体位以下。
使用注意：
(3) 切割叶轮直径
由切割定律知，在允许范围内切割叶轮外 径，Q与H分别随叶轮外径D近似呈一、二次幂变 化，从而使泵的流量减小。 但可调节的范围不大，且直径减少不当还会降低 效率，故实际上很少采用这种方法。
三. 离心泵的并联与串联操作
1. 并联操作
并联后Q和H由合成特性曲线与管路特性曲线的交点A决 定，并联后总效率与每台泵的效率相同。由此可见，由于 管路阻力的增加，两台泵并联的总输送量Q并小于原单泵流 量的两倍，即 Q 并 <2Q。工作点所需扬程也相应地有所增加 。