第四章 离心泵典型结构与工作原理_12

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(3)冲击损失:液体离开叶轮周边冲入蜗壳四 周流动的液体中,产生涡流。
头 与 压 头 损 失 理论压头 1) 3) 2)
实际压头
流量
轴面投影
平面投影
菜单
2) 液流在流动时的速度三角形(理想叶轮、理想液体)
泵叶轮中任意一点i的液流的三个速度为
ci ui i
3) 欧拉方程式-离心式机械基本方程式
动量矩定理
由动量矩定理和能量守恒的推导,可得泵的理
论扬程:
u2 cu 2 u1cu1 HT ,m g
第二节
离心泵典型结构与工作原理
离心泵的工作原理
离心泵的分类
离心泵典型结构和主要零部件
离心泵命名方式
离心泵的性能参数及基本方程 有限叶片数对理论扬程的影响 离心泵的各种损失
菜单
1
离心泵的工作原理
底阀的作用? 自吸 (self priming)
菜单
需要强调指出的是:
• 若在离心泵启动前没有向泵壳内灌满被输送的液体,由 于空气密度低,叶轮旋转后产生的离心力小,叶轮中心区 不足以形成吸入贮槽内液体的低压,因而虽启动离心泵也 不能输送液体。这表明离心泵无自吸能力,此现象称为气 缚。(容积泵每次运行前是否需要灌泵?) • 吸入管路安装单向底阀是为了防止启动前灌入泵壳内的 液体从泵壳内流出。空气从吸入管道进到泵壳中都会造成 气缚。
液流流经叶轮前 后动能头的增值
菜单
4) 方程的物理意义
指出的是叶轮与液体之间的能量转换关系,遵循 能量转换与守恒定律; 只要知道叶轮进出口的液体速度,即可计算出一 千克流体与叶轮之间机械能转换的大小,而不管 叶轮内部的流动情况; 适用任何气体和液体;
只需将等式右边各项的进出口符号调换以下,也 适用于叶轮式的原动机如气轮机、燃气轮机等。
上式即为离心式机械的基本方程式-欧拉方程 式。
菜单
欧拉方程式的第二表达式
利用进出口速度三角形,可推导出:
2 2 2 u2 u12 12 2 c2 c12 HT 2g 2g 2g
叶轮中离心力对单 位质量液流作的功
叶轮给出的理论扬 程中有一部分是液 流流过叶轮时相对 速度的降低而获得
轴承的摩擦损失 机械损失
轴封处的摩擦损失
前后盖板外侧和液体之间的摩擦损失 叶轮进口处容积损失 平衡装置处容积损失 摩擦损失和局部损失
容积损失
水力损失
冲击损失
菜单
7.1 机械损失
轴承和轴封处的摩擦损失与轴
承和轴封的结构形式以及输送
液体的重度有关,一般采用下 列公式: Δ P= (0.01-0.05)Pa
菜单
密封
内部泄漏
外部泄漏
内密封
外密封
菜单

内密封形式
Labyrinth
菜单
外密封形式

填料密封
结构简单、易于制造; 用于普通水泵和一般化工泵; 效果较差; 泄漏量大,需经常更换填料。
1、填料箱体;2、填料;3、液封圈;4、填料压盖;5、底衬套
菜单

机械密封:由垂直于主轴的两个光制的、精密的平面在弹
理论功率W 液体密度kg/m3 理论扬程m
理论流量m3/s
菜单
机械损失功率Pm 泵的各个运动部件机械摩擦损失耗费的功率。 机械损失包括:

泵轴在轴承内转动的摩擦损失;


轴与轴封之间的摩擦损失;
叶轮前后盖板和液体间发生的摩擦损失。
机械损失功率Pm和水力功率之和为泵轴功率,即
Pa Pm Ph
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冲击损失
hs=K(Q-Q*)2
泵的工作流量
泵的设计流量
菜单
实际压头
由于前弯叶片的绝对速度c2大,液体在泵壳内产生的冲 击剧烈得多,转化时的能量损失大为增加,效率低。故 为获得较高的能量利用率,离心泵总是采用后弯叶片。 流体通过泵的过程中压头损失的原因:
(1)叶片间的环流:由于叶片数目并非无限多,液体有环流出现, 产生涡流损失。 压 (2)阻力损失:输送的是粘性流体,从泵 的进口到出口有阻力损失
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规定扬程 用户与设计单位在合同单上规定流量时所要求 的扬程。 设计扬程 设计单位在设计泵时采用的扬程。 吸入扬程或吸入压头 吸液池液面到泵基准面之间的扬程。 排出扬程或排出压头 泵基准面到排液面之间的扬程。
菜单
3) 与功率有关的其他功率参数
水力功率 单位时间内,叶轮给予液体的能量
Ph gQT H T
对于离心泵一般为80%~92%。
菜单
机械效率 水力功率与轴功率之比,是衡量泵的运动部件机械摩 擦损失大小的指标
m Ph / Pa
因为泵效率
P u P a
m 94% ~ 98%
率、水力效率与机械效率的乘积,也就是说泵效率低于任 何一个效率值。近代水泵的效率一般为70%~90%。
2
离心泵的分类
可调叶片 固定叶片 分段式
按叶片安装方法
按壳体剖分方式
中开式 蜗壳泵
按泵体形式
筒式泵
潜水泵 液下泵
一些特殊结构的离心泵
管道泵 自吸式泵 屏蔽泵
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(高速)部分流泵-Partial emission pump
3
离心泵典型结构和主要零部件
典型结构 主要零部件
菜单
3.1 典型结构
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2) 与扬程H有关的其他扬程参数
理论扬程 叶轮传递给单位质量液体的能量,用符号HT表 示,单位为m。因为液体流过泵时要消耗一定的能 量来克服流经泵时的阻力,所以泵扬程总是小于 理论扬程。即 H T H h阻 式中 h阻 为单位质量液体从泵的入口到出口消 耗在泵中的能量头,也就是液体在泵中流过时所 受到的摩擦损失压头及收缩、扩大、冲击等局部 损失压头之和。
浮液及腐蚀性等液体用泵。 编制方法一律采用大写汉语拼音及阿拉伯数字
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离心泵的命名
泵的国际标准(轴向吸入离心泵的标准)

ISO-2858-型号,额定性能点和尺寸 ISO3069-装机械密封和软填料的空腔尺寸 ISO-3661-底座尺寸和安装尺寸
我国已制定了与ISO等效的国家标准,全名为《悬 臂式离心泵型式和基本参数》,并且按ISO 设计 了IH型化工泵IB型化工泵,它的型号由三部分组 成,依次分别代表泵的吸入口直径、排出口直径 和叶轮名义直径。如:IH 80-50-250。
原动机配用功率
容积效率 水力效率 机械效率
机组效率
排出扬程或排出压头
菜单
1) 与泵流量Q有关的其他流量参数
理论流量
单位时间内流入泵工作元件的液体量,用符号
表示,单位为m3/s
QT Q q
规定流量
这是用户使用泵所要求的泵体积流量,也就是
用户与设计部门合同上所规定的流量。
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设计流量 设计单位为了适应生产与用户的要求,往往根 据需要和可能确定设计泵所采用的流量,在设计 和生产泵系列产品时尽可能满足社会需要。离心 泵的流量是可变的,在离心泵铭牌上或样本中给 出的流量是指额定流量,即离心泵在这一流量运 行时效率最高。离心泵尺寸就是根据这一特定的 设计流量设计的。

对于功率大的泵,取Δ P=0.01Pa 对于功率小的泵,取Δ P=0.05Pa
菜单
液体前后盖板与液体发生摩擦所引起的损失,叫
圆盘(轮阻)损失
Δ Pdf=Kρ n3D25
圆盘摩擦系数 流体密度 Kg/m3
KW
转速 叶轮出口直径
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7.2 容积损失
由于转动部件与静止部件存
在间隙,当叶轮转动时,两
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原动机输入功率 泵的原动机所接受的功率,考虑到原动机本身的效率, 原动机输入功率应大于泵轴功率。 原动机配用功率P 选用的原动机功率,W。 泵的轴功率是选配原动机功率的依据。原动机一般为 电动机,因为考虑到电动机有超负荷的可能性,通常可按 使用中最大流量下计算出来的轴功率,再考虑一个安全系 数K作为所需电动机的功率,即原动机配用功率为:
菜单

材料:
铸铁、青铜、钢 悬臂式离心泵是否可以反转?
叶轮在轴上的安装方式
A:悬臂式叶 轮固定发法
B :搁置式叶 轮固定法
C :双面进水 式叶轮固定法
菜单
蜗壳与导叶:离心泵转能装置 蜗壳(螺旋形泵体)是单级泵转能装置,其形 状应使流体流过的损失小,并且断面逐渐扩大
菜单
导叶 多级泵采用导叶,末级之后采用蜗壳。导叶是 使液体按规定方向流动,或使它的部分速度转化 为压力能的具有叶片的零件。由正向导叶和反向 导叶组成。
单级 多级 开平衡孔 卸荷盘 平衡叶片 平衡盘 双吸叶轮 叶轮对称排列
菜单
开平衡孔
平衡叶片
菜单
双吸叶轮
卸荷盘
菜单
平衡盘
叶轮对称排列
菜单
4 离心泵的命名方式
国产离心泵的系列化、通用化和标准化
按汉语拼音方案编制的,将离心泵按用途及输
送液体性质分成水泵及专用泵。水泵输送水及粘
度、化学性质和水相近的液体,专用泵指输送悬
性元件及密封液体压力的作用下相互紧帖并作相对运动而构成 的动密封装置。效果好;使用寿命长;造价高。
1、弹簧座;2、弹簧;3、动环;4、静环;5、动环密封圈; 6、压盖;7、静环密封圈;8、防转销;9、紧定螺钉
菜单

副叶轮密封
非接触式离心密封 输送高(低)温、易燃、易爆、强腐蚀且含颗粒 的液体
菜单
轴向力平衡
LOGO
过程流体机械
泵(离心泵典型 结构与工作原理)
作业 (10月26日交)
P188: 练习题1,2,3题
内容回顾
1.问答题 1)什么是汽蚀?如何获得泵的临界汽蚀余量和允许汽蚀余量? 2)提高离心泵抗汽蚀性能有哪些措施? 2.判断题 1)有效汽蚀余量数值的大小与泵本身的结构尺寸有关,而与泵 吸入装置的条件等无关,故又称其为泵吸入装置的有效汽蚀 余量。( ) 2)提高离心泵抗汽蚀性能主要有两种措施,一种是改进泵本身 的结构参数或结构型式,使泵具有尽可能小的必需汽蚀余量 NPSHr;另一种是合理设计泵前装置及安装位置,使泵入口处 具有足够大的有效汽蚀余量NPSHa,以防止发生汽蚀。( )
侧间隙产生压差而使液体从 高压侧向低压侧泄漏称为容 积损失 几乎在所有比转速的变化范
围内,容积损失等于圆盘摩
擦损失的一半。
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7.3 水力损失(流动损失)
流动摩阻损失=沿程损失+局部损失
流体流速m/s
v2 v2 l h d 2g 2g
摩擦损失系数 局部阻力损失系数
流道长度m
流道断面的水力直径m
度后,使Cu2<Cu2∞及Cu1>Cu1∞
因此同一几何尺寸的泵,在同一流量及转速下 工作时,其进出口速度三角形的底边U及高Cr虽然 相同,但叶片数有限的实际叶轮给出的理论扬程
u2cu 2 u1cu1 HT ,m g
小于叶片数无限的理想叶轮给出的扬程,
即:HT<HT∞。
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Fra Baidu bibliotek
7 离心泵的各种损失
Pum QgH m v h m 即泵效率是容积效 所以 Ph QT gH T
菜单
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5.2 离心泵基本方程
叶轮几何形状及表示方法 液流在叶轮中流动的速度三角形 欧拉方程
菜单
1) 叶轮几何形状及表示方法
叶轮由前、后盖板和叶片组成,一般,盖板表面 是回转曲面。 叶片形式有:直叶片、单曲率叶片、双曲率叶片
菜单
由于泵的理论扬程与液流性质无关,所以一台离
心泵,在同一个转速,同一个流量下工作时,不
论输送什么液体,叶轮所给出的,用被输送的液 柱高度表示的理论扬程是相同的。但由于各种液 体重度不同,因此泵出口处的压力是不一样的。
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6 有限叶片数对理论扬程的影响
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在叶片数有限时,由于惯性作用产生附加相对速
单级悬臂泵
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单级双吸泵
菜单
多级泵
菜单
立式泵
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3.2 主要零部件
压出室 吸 入 室
叶 轮
轴 密封装置 轴向力平衡装置
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叶轮:作功部件

结构型式: 闭式 半开式 开式
输送不含杂质的液体,效率高;造价高 输送易于沉淀或含有固体颗粒的液体 输送沙浆、污水、含纤维液体;效率低 叶片数可少到2-4片
P K Pa
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4) 与效率有关的其它效率参数
容积效率 泵的流量与理论流量之比为容积效率,说明泵漏损的 程度,即泵密封情况的好坏
v Q / QT
对于离心泵,一般为96%~99%。
水力效率 泵的扬程H与理论扬程HT之比,是衡量泵对流过它的液 流阻力大小的指标
h H / H T
菜单
5
离心泵性能参数和基本方程式
离心泵性能参数 离心泵基本方程
菜单
5.1 离心泵性能参数
离心泵的性能参数
与泵流量有关的其他流量参数
与扬程H有关的其他扬程参数
与功率有关的其他功率参数
与效率有关的其他效率参数
理论流量 规定流量 设计流量
理论扬程 规定扬程 设计扬程
吸入扬程或吸入压头
水力功率 机械损失功率 原动机输入功率
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