离心泵2016-复习.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,UPC,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,CUPC,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,C,UPC,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,C,UPC,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,C,UPC,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,C,UPC,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,C,UPC,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,C,UPC,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,C,UPC,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,C,UPC,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,C,UPC,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,C,UPC,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,C,UPC,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,C,UPC,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,C,UPC,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,C,UPC,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,C,UPC,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,C,UPC,*,*,C,UPC,2025/1/29 周三,1,泵和压缩机,（华东）化工装备与控制工程系,C,UPC,2025/1/29 周三,2,离 心 泵,1.1,离心泵的基本结构和工作原理,1.2,离心泵的基本方程式,1.3,液体获得能头分析,1.4,离心泵的汽蚀,1.5,离心泵的性能曲线,1.6,离心泵的相似原理及其应用,1.7,输送粘液时离心泵性能曲线的换算,1.8,离心泵的装置特性与工况调节,1.9,离心泵的系列及选用,1.10,离心泵的主要零部件,1.11,离心泵的节能,C,UPC,2025/1/29 周三,3,1.1,离心泵的基本构成,1.,主要部件,：,2.,过流部件：,吸入室：,叶 轮：,叶轮、吸入室、蜗壳（压出室）或导叶、诱导轮、轴封、口环、轴承箱（支架）、平衡盘。,离心泵中唯一的做功元件！,蜗 壳：,基本结构图,C,UPC,2025/1/29 周三,4,1.1,离心泵的简单分类,1.,按液体吸入叶轮方式,单吸式泵,双吸式泵,2.,按叶轮级数,单级泵：只有一个叶轮,多级泵：一轴上串有两个以上的叶轮,3.,按壳体剖分方式,中开式泵：通过轴水平线水平分开,（图,1-3,，,p5,）,，多为蜗壳。,分段式泵：垂直于轴平面分开,（图,1-4,，,p6,）,，导叶式。,C,UPC,2025/1/29 周三,5,1.1,离心泵的简单分类,4.,按泵体形式,蜗壳式,双蜗壳式：平衡径向力，双蜗壳或双层蜗室 （图,1-5,，,p6,）,筒式泵：双层泵壳，外层承压，内筒起蜗室的作用。（图,1-6,，,p7,）,5.,按输送介质,清水、油泵、耐腐蚀泵、液态烃泵、医药泵,冷凝水泵、油浆泵、泥浆泵、污水泵、饮料泵。,C,UPC,2025/1/29 周三,6,1.1,离心泵的主要工作参数,流量,Q,扬程,H,转速,n,功率,N,效率,其他（,h,r,、,H,s,、,n,s,）,C,UPC,2025/1/29 周三,9,离 心 泵,1.1,离心泵的基本结构和工作原理,1.2,离心泵的基本方程式,1.3,液体获得能头分析,1.4,离心泵的汽蚀,1.5,离心泵的性能曲线,1.6,离心泵的相似原理及其应用,1.7,输送粘液时离心泵性能曲线的换算,1.8,离心泵的装置特性与工况调节,1.9,离心泵的系列及选用,1.10,离心泵的主要零部件,1.11,离心泵的节能,C,UPC,2025/1/29 周三,10,1.2,离心泵的基本方程式,一、液体在叶轮中的流动规律,速度三角形,二、描述离心泵内液体流动的三个基本方程式,内容：研究叶轮与流体之间的能量传递过程；,确定泵使液体获得有效能头,C,UPC,2025/1/29 周三,11,合并,二,欧拉方程式,欧拉公式,（重要,！）,J/kg (1-7),m,液柱,(1-7a),C,UPC,2025/1/29 周三,12,轴向吸入,的离心泵，,液流在叶轮入口,无预旋,：,蜗形吸入,的离心泵,：,简化,二,欧拉方程式,C,UPC,2025/1/29 周三,13,结 论,二,欧拉方程式,与进出口速度有关，即,D,、,、,n,、,Q,T,有关,；,与液体性质无关，对每公斤质量的介质所给能量相同,水，汽，油。,C,UPC,2025/1/29 周三,14,离 心 泵,1.1,离心泵的基本结构和工作原理,1.2,离心泵的基本方程式,1.3,液体获得能头分析,1.4,离心泵的汽蚀,1.5,离心泵的性能曲线,1.6,离心泵的相似原理及其应用,1.7,输送粘液时离心泵性能曲线的换算,1.8,离心泵的装置特性与工况调节,1.9,离心泵的系列及选用,1.10,离心泵的主要零部件,1.11,离心泵的节能,C,UPC,2025/1/29 周三,15,必须,p,k,p,v,要避免汽蚀：,p,s,-,p,v,=,富裕能头,首先应有,：,而且,：,p,s,p,v,h,汽蚀余量,1.4.2,汽蚀余量与汽蚀判别式,C,UPC,2025/1/29 周三,16,液体在吸入法兰处截面上所具有的推动和加速液体进入,叶道时高出汽化压力,的能头。,（,1-37,）,能头,m,液柱；,压力,Pa,；,速度,m/s,显然,：,h,a,越大，越不容易发生汽蚀,。,有效汽蚀余量,C,UPC,2025/1/29 周三,17,（1-37,）,（,1-38,）,吸入液罐液面压力能头,位差,流动损失,汽蚀余量大小与泵吸入装置的参数（,H,gl,、,p,A,、,h,A-s,、介质、温度等,）有关，与泵本身无关，故称,“,泵装置有效汽蚀余量,”,有效汽蚀余量,C,UPC,2025/1/29 周三,18,液流从入口（,S,截面）到泵内压力最低点（,K,截面）的全部能头损失,。,即：,S,截面处液流,总能头,与,K,处,压力能头,之差。,(1-40),泵必须汽蚀余量,C,UPC,2025/1/29 周三,19,则汽蚀判别式为：,(1-40),（,1-37,）,比较两汽蚀余量的定义：,泵吸入装置的有效汽蚀余量，愈大愈不发生汽蚀,泵本身所必须的汽蚀余量，愈小愈不容易发生汽蚀。,富余能头,所需能头,汽蚀判别式,C,UPC,2025/1/29 周三,20,当,p,k,=,p,v,h,a,=,h,r,p,k,p,v,h,a,h,r,p,k,p,v,h,a,h,(1-43),整,理,(1-46),(1-46),p,a,=,p,a,C,UPC,2025/1/29 周三,26,国产油泵：,h,Q,大多数泵：,H,s,Q,（,1-38,）,整,理,（,1-47,）,（,1-47,）,C,UPC,2025/1/29 周三,27,注意,(1-41a),1.,2.,计算,H,gl,时，应取泵的最大可能流量对应的,H,s,或,h,进行计算。,C,UPC,2025/1/29 周三,28,1.4.5,提高离心泵抗汽蚀性能的措施,a.,改进泵进口的结构参数，降低,h,r,。,1.,泵本身因素,2.,吸入装置特性,两个方面：提高,h,a,、降低,h,r,。,b.,采用抗汽蚀材料，提高泵的寿命。,考虑管路尺寸、安装高度等以提高,h,a,。,h,a,10,5,，惯性力的影响大大超过粘滞力，粘滞力可忽略，此时流动状态即流速分布已不再随,Re,而变化。,即：,离心泵内的流动处于,自动模化状态,，,摩擦阻力系数,与,Re,无关，液体流动,自动满足动力相似,的要求,。,两泵相似条件：,几何相似、运动相似,。,！,1.6.1,离心泵的相似条件,CUPC,2025/1/29 周三,34,（,1-24,）,（,1-25,）,（,1-26,）,注意：,介质相同、转速、几何尺寸相差不大,。,相似定律,1.6.2,离心泵的相似定律,C,UPC,2025/1/29 周三,35,离心泵 的比例定律是相似定律的延伸，是相似定律在同一台泵上转速改变后的应用。,1.,比例定律,（,1-27,）,（,1-28,）,（,1-29,）,比例定律表达式,相似定律的特殊形式,1.6.3,比例定律和相似抛物线,C,UPC,2025/1/29 周三,36,图,1-34,变速后,H-Q,曲线的换算和,相似抛物线,A,1,（,Q,a1,，,H,a1,）,B,1,（,Q,b1,，,H,b1,）,C,1,（,Q,c1,，,H,c1,）,A,2,（,Q,a2,，,H,a2,）,B,2,（,Q,b2,，,H,b2,）,C,2,（,Q,c2,，,H,c2,）,例：,H,1,Q,1,H,2,Q,2,1.6.3,比例定律和相似抛物线,C,UPC,2025/1/29 周三,37,A,1,、,A,2,、,A,3,、,B,1,、,B,2,、,B,3,、,相似工况点,：,同理：,（,1-30,）,相似抛物线通式,！,1.6.3,比例定律和相似抛物线,C,UPC,2025/1/29 周三,38,相似定律：,表示几何相似泵，相似工况的,Q,、,H,、,N,、,n,参数关系。,综合性能参数：,表征叶片泵,运转性能,与,叶轮几何特征,的参数，包括,Q,、,H,、,n,。便于分类设计，选择和系列化。此参数叫,n,s,。,1.6.4,离心泵的比转数,C,UPC,2025/1/29 周三,39,n,s,：比转数,来源于水轮机，适合于动力机械的工作参数,N,、,H,和,n,。,对于消耗动力的离心泵，其设计参数是,Q,、,H,和,n,，因而,需要进行换算。,（,1-31,）,1.6.4,离心泵的比转数,C,UPC,2025/1/29 周三,40,注 意,n,s,是有量纲的相似准数，各国因,Q,、,H,单位制的不同而数值不同，但物理意义是相同的,2.,n,s,是针对泵的最高效率的工况点而言，所以一台泵具有唯一、固定的比转数，比转数不随工况点的变化而改变,。,3.,n,s,可理解为,H=1m,，,Q=0.075m,3,/s,，,N=1,马力的转数,n,。,4.,计算,n,s,时：双吸叶轮应以,Q/2,代入，多级泵应以,单级扬程（,H/i,）,代入。,几何相似泵，其,n,s,相等；几何不相似的泵，其,n,S,一定不等。,n,S,不等，则几何一定不相似；,n,S,相等，几何不一定完全相似。,1.6.4,离心泵的比转数,C,UPC,2025/1/29 周三,41,对于同一台泵，转速变化时：,可以看出，泵转速增大一倍，泵必须的汽蚀余量增大四倍，泵的抗汽蚀性能急剧下降。因此，采用增加泵转速的方法来提高泵的单级扬程时，必须考虑泵的抗汽蚀性能。,1.6.5,汽蚀比转数,C,UPC,2025/1/29 周三,42,2.,汽蚀比转数,对于相似泵,根据相似定律：,据汽蚀相似定律：,消去线性尺寸,D,合并整理,汽蚀比转数,1.6.5,汽蚀比转数,C,UPC,2025/1/29 周三,43,1.,切割定律,当叶轮切割量较小时，可认为切割前后叶片的出口角和通流面积近似不变、泵效率近似相等,。,即,：,出口速度三角形近似相似,（,1-32,）,（,1-33,）,（,1-34,）,切割定律,1.6.6,切割定律和切割抛物线,C,UPC,2025/1/29 周三,44,离 心 泵,1.1,离心泵的基本结构和工作原理,1.2,离心泵的基本方程式,1.3,液体获得能头分析,1.4,离心泵的汽蚀,1.5,离心泵的性能曲线,1.6,离心泵的相似原理及其应用,1.7,输送粘液时离心泵性能曲线的换算,1.8,离心泵的装置特性与工况调节,1.8,离心泵的系列及选用,1.10,离心泵的主要零部件,1.11,离心泵的节能,C,UPC,2025/1/29 周三,45,在流体的输送和储存中，泵和管路一起组成一个系统，系统遵循,质量守恒,与,能量守恒,两个定律，泵和管路任意一个方发生变化，均会引起系统工作参数的变化。本节分析装置特性及影响因素、工况调节。,1.8,离心泵的装置特性与工况调节,C,UPC,2025/1/29 周三,46,二、装置特性,工作点,装置：,泵和管路系统的总称,稳定工作状态,质量守恒：,能量守恒：,泵排出流量,=,管路中输送流量,泵提供扬程,H=,管路所需能头,h,泵扬程性能曲线,HQ,管路特性曲线,hQ,+,装置特性,1.8.1,单根管路特性和工作点,C,UPC,2025/1/29 周三,47,图,1-58,装置特性,工作点：,流量平衡、能量平衡的唯一点,工作点分析,C,UPC,2025/1/29 周三,48,一、,并联工作,相同性能泵的并联,泵并联，同一,H,下的,Q,相加,泵并联，管路特性（,h-Q,）未变,1.8.1,多泵在单管线上的工作,M-,两泵并联后与性能曲线的交点，,A1,并联工作时每台泵单独的工作点，,M1,每台泵单独工作时泵的工作点。,C,UPC,2025/1/29 周三,49,泵并联前：,单泵工作点在,M,1,。,泵并联后：,单泵工作点在,A,1,。,？,泵并联后,：,一、并联工作,C,UPC,2025/1/29 周三,50,相同性能泵的串联,泵串联，同一,Q,下的,H,相加。,泵串联，管路特性（,h-Q,）未变！,泵工作点的确定,：,自,M,点作垂线，交单泵性能曲线于,A,1,点。,A1,点即为单泵工作点。,二、串联工作,二、串联工作,C,UPC,2025/1/29 周三,51,特点：,两泵特性（,H-Q,）,、,串联特性（,H-Q,）,+管路特性（,h-Q,）,单泵串联前工况点：,M,1,二、串联工作,C,UPC,2025/1/29 周三,52,HQ,曲线与,hQ,曲线交点,工况调节：改变离心泵的,工作点。,一、改变管路特性,泵性能曲线不变！,改变管路局部损失,改变管路特性曲线斜率,交点,（工作点）改变。,1.8.4,离心泵工况调节,旁路调节,出口管路节流调节,管路静特性变化时，管路特性上下移动，也可以达到调节,目的，吸排液罐中压力及液位变化,。,C,UPC,2025/1/29 周三,53,图,1-67,出口节流调节,图,1-67,旁路调节,一、改变管路特性,C,UPC,2025/1/29 周三,54,串联、并联改变泵特性曲线（前面所讲）,二、改变泵的性能,改变工作转速,n,比例定律,。,特点,切割叶轮外径,D,2,切割定律。,特点,C,UPC,2025/1/29 周三,55,离 心 泵,1.1,离心泵的基本结构和工作原理,1.2,离心泵的基本方程式,1.3,液体获得能头分析,1.4,离心泵的汽蚀,1.5,离心泵的性能曲线,1.6,离心泵的相似原理及其应用,1.7,输送粘液时离心泵性能曲线的换算,1.8,离心泵的装置特性与工况调节,1.9,离心泵的系列及选用,1.10,离心泵的主要零部件,1.11,离心泵的节能,C,UPC,2025/1/29 周三,56,1.10.1,叶轮,1.10.2,吸入室、蜗壳、导叶,1.10.3,轴封装置,1.10.4,轴向力及其平衡,1.10,离心泵的主要零部件,C,UPC,2025/1/29 周三,57,叶轮是叶片式流体机械中对流体,传递能量的唯一部件。,对叶轮的基本要求是：,单级叶轮能够使流体获得最大的理论能头或压力增值；,叶轮所组成的级具有较高级效率，且性能曲线稳定区较宽,；,叶轮具有较高的强度、耐磨性、结构简单、制造工艺好。,抗汽蚀性能好；,1.10.1,叶轮,C,UPC,2025/1/29 周三,58,型式,闭式,半开式,开式,结 构,有轮盖和轮盘,叶道截面封闭,有轮盘，无盖板,流道半封闭,无轮盘、盖板,流道完全敞开,优 点,水力效率高,抗堵塞能力强,制造简单,无堵塞,制造简单,缺 点,制造复杂,水力效率较低,水力效率低,适 用,范 围,高扬程泵,洁净介质,含杂质介质,浆状粘稠介质,1.10.1,叶轮,一、叶轮的结构型式,C,UPC,2025/1/29 周三,59,图,1-81,离心泵叶轮型式,1.10.1,叶轮,C,UPC,2025/1/29 周三,60,二、叶轮的主要结构参数,叶片型式,叶片数目：,612,片,(a),后弯型叶片,(b),径向叶片,(b),前弯型叶片,1.10.1,叶轮,叶片进、出口安装角,C,UPC,2025/1/29 周三,61,一、吸入室,作用：,将吸入管中的液体以最小的损失均匀地引入,叶轮。,型式：,锥 形：,用于小型单级悬臂泵，制造方便，起集流和加速作用，,流速均匀，损失较小。,环 形：,结构简单，轴向尺寸短，但液流进入叶轮前有冲击漩涡损失，,液流速度分布不均匀；常用于多级分段泵。,螺旋形：,目前我国悬臂式离心油泵和中开式多级蜗壳泵多采用,这种吸入室。,流动情况好，速度分布均匀，但液流进入叶轮前有预旋，使泵扬程有所下降。,1.10.2,泵过流部分的固定元件,C,UPC,2025/1/29 周三,62,二、,蜗壳,作用：,收集、导出液体，并将液体的部分动能,转化,为静压能。,按流体流出叶轮的轨迹，流道呈螺旋形，多用于单级离心泵和水平中开式多级泵。,截面型式,作 用,损 失,应 用,圆 形,流道扩展程度小转能作用小流动损失小,扬程低的高比转数泵,矩 形,扩展程度大,转能作用大,阻力损失大,低,比转数,泵,倒梯形,介于上两者之间,中比转数泵,1.10.2,泵过流部分的固定元件,C,UPC,2025/1/29 周三,63,三、导叶,作用：,收集、导出液体，并将液体的部分动能转化为静压能。,多用于分段式多级泵,。,型式：,流道式导叶,正反向导叶分别铸在隔板两侧，液体在流道内,连续流动，不易形成死角和突然扩散，速度分布,较均匀；水力性能好，但制造加工工艺复杂。,径向式导叶,由正向导叶、弯道和反向导叶组成。,1.10.2,泵过流部分的固定元件,C,UPC,2025/1/29 周三,64,轴 封：,转轴与机壳等静止元件之间的密封,作 用：,防止泵内液体泄漏到泵外，或防止空气吸入泵内。,常用的轴封型式有：,填料密封和机械密封，,其中机械密封应用最为广泛。,1.10.3,轴封装置,C,UPC,2025/1/29 周三,65,二、机械密封,机械密封：,1.,机械密封的组成及工作原理,端面密封,动密封,组成,主要密封件,：,辅助密封件：,压 紧 元 件：,传 动 元 件,：,动环（旋转）、静环（紧固静止）,密封圈（,O,形、,V,形等,弹簧、推环等,弹簧座、键、固定螺钉等,1.10.3,轴封装置,C,UPC,2025/1/29 周三,66,四个可能泄漏点：,A,：动密封点。,动环与静环之间的接触面上，,主要依靠泵内液体压力及弹簧力,将动环压贴在静环上防止泄漏。,B,、,C,、,D,：,静密封点,。,较容易通过垫片、,O,形圈等实现密封效果。,机械密封的特点：,将容易泄漏的轴封改为较难泄漏的静密封和端面径向接触的动密封,。,与填料密封相比，机械密封具有泄漏量小、能耗低、寿命长等优点。同时也存在造价高、制造安装要求高等缺点。,1.10.3,轴封装置,C,UPC,2025/1/29 周三,67,一、轴向力的产生,b,、液体流动动反力；,a,、叶轮两边压力分布不均匀,；,c,、悬臂泵轴头压力。,方向指向泵入口。（,A,1,）,方向指向轮盘侧。（,A2,）,方向指向轮盘侧。（,A3,）,1.10.4,轴向力及其平衡,C,UPC,2025/1/29 周三,68,三、轴向力的平衡,单级泵的平衡措施,采用双吸叶轮,开平衡孔,接平衡管,采用平衡叶片,不但可以平衡轴向力，而且有利于提高泵的吸入能力，多用于大流量泵。,可使叶轮两侧压力基本上得到平衡，泵效率有所降低；结构简单；多用于小泵。,较开平衡孔优越，不干扰泵入口流线，效率相对较高。,除了减小轴向力外，还可以减小轴封的负荷；输送含固体颗粒液体时，则可防止固体颗粒进入轴封。,最佳,1.10.4,轴向力及其平衡,C,UPC,2025/1/29 周三,69,1.10.4,轴向力及其平衡,C,UPC,2025/1/29 周三,70,多级泵的平衡措施,对称布置叶轮由于各级泄露情况不同、各级轮毂直径不同，轴向力不能完全平衡，需要辅助平衡装置。,适用于单吸悬臂泵和蜗壳式多级泵。,1.10.4,轴向力及其平衡,C,UPC,2025/1/29 周三,71,多级泵的平衡措施,采用平衡鼓（卸荷盘,）,狭,缝节流效应卸荷,；间隙减小、长度增加均会改善平衡效果。,泵工作点变动，轴向力平衡不充分，仍需其它止推装置。,1.10.4,轴向力及其平衡,C,UPC,2025/1/29 周三,72,多级泵的平衡措施,采用自动平衡盘,能够适应轴向力的变化，自动调整轴向力的平衡。,图,1-100,C,UPC,2025/1/29 周三,73,多级泵的平衡措施,采用平衡盘与平衡鼓组合的平衡装置,