语文201211发给学生的离心泵.pptx
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1、4.2.2.24.2.2.2离心泵的工作原理及基本方程离心泵的工作原理及基本方程(1)(1)离心泵的工作原理离心泵的工作原理 灌泵灌泵启动启动叶轮叶轮旋转旋转带动液带动液体产生体产生离心力离心力 液体不断被液体不断被甩向叶轮出口甩向叶轮出口叶轮叶轮进口处压进口处压力力吸液罐和叶轮进口中心吸液罐和叶轮进口中心线处的液体之间形成线处的液体之间形成压差压差吸吸液罐的液体压差作用液罐的液体压差作用流体流体经经吸入室吸入室进入叶轮进入叶轮使泵连续地使泵连续地工作。工作。(2)(2)离心泵工作特点离心泵工作特点:利用离心力获得能量利用离心力获得能量液体连续均匀吸入液体连续均匀吸入需先灌泵,否则产生需先灌泵
2、,否则产生气缚现象气缚现象(3)(3)离心泵的基本方程离心泵的基本方程-欧拉方程欧拉方程 表示旋转叶轮传递给单位重量液体的能表示旋转叶轮传递给单位重量液体的能量,亦称为量,亦称为理论扬程理论扬程。其数学表达式为。其数学表达式为 或或 此式也称为此式也称为欧拉第二方程式欧拉第二方程式。式中:。式中:第一项是液体在圆周运动中,由于离心力的第一项是液体在圆周运动中,由于离心力的作用使液体获得的静能头;作用使液体获得的静能头;第二项是叶片间流道扩大使液体相对速度减第二项是叶片间流道扩大使液体相对速度减小而增加的静能头;小而增加的静能头;第三项是液体经过叶轮叶片入口和出口后因第三项是液体经过叶轮叶片入口
3、和出口后因绝对速度的变化而增加的动能,即液体获得绝对速度的变化而增加的动能,即液体获得的动能的动能头。头。对于理想叶轮有对于理想叶轮有:对于实际叶轮对于实际叶轮,考虑有限叶片数受滑移的影考虑有限叶片数受滑移的影响响,较无限多叶片数叶轮做功能力减小较无限多叶片数叶轮做功能力减小,在离在离心泵中常使用如下的两个半经验公式计算心泵中常使用如下的两个半经验公式计算:斯陀道拉公式斯陀道拉公式 如同在离心压缩机中一样,如同在离心压缩机中一样,该式表示为该式表示为普夫菜德尔公式普夫菜德尔公式4.34.3离心泵的吸入特性离心泵的吸入特性汽蚀汽蚀4.3.14.3.1汽蚀发生的机理及危害汽蚀发生的机理及危害(1)
4、(1)汽蚀发生的机理汽蚀发生的机理4.3.1.24.3.1.2汽蚀余量及汽蚀判别汽蚀余量及汽蚀判别 泵内最低压力点:泵内最低压力点:通常位于叶轮叶片进口稍通常位于叶轮叶片进口稍后的后的K K点附近。点附近。当当pkpvpkpv时,泵发生汽蚀,故时,泵发生汽蚀,故 pk=pvpk=pv是泵是泵发生汽蚀的界限。发生汽蚀的界限。(1)(1)有效汽蚀余量(有效汽蚀余量(NPSHNPSHa a)指液流自吸液罐指液流自吸液罐(池池)经吸入管路到达泵吸经吸入管路到达泵吸入口后,高出汽化压力入口后,高出汽化压力pvpv所富余的那部分能所富余的那部分能量头,用量头,用NPSHNPSHa a表示,即表示,即 由柏
5、努利方程可得由柏努利方程可得:有效汽蚀余量数值的大小与泵吸入装置的有效汽蚀余量数值的大小与泵吸入装置的条件条件,如吸液罐表面的压力、吸入管路的几如吸液罐表面的压力、吸入管路的几何安装高度、阻力损失、液体的性质和温度何安装高度、阻力损失、液体的性质和温度等有关,而与泵本身的结构尺寸等无关,故等有关,而与泵本身的结构尺寸等无关,故又称其为泵吸入装置的有效汽蚀余量。又称其为泵吸入装置的有效汽蚀余量。(2)(2)泵必需的汽蚀余量(泵必需的汽蚀余量(NPSHrNPSHr)泵必需的汽蚀余量是表示泵入口到叶轮泵必需的汽蚀余量是表示泵入口到叶轮 内最低压力点内最低压力点K K处的静压能量头降低值,用处的静压能
6、量头降低值,用NPSHrNPSHr表示为表示为:式中式中:c c0 0-叶轮进口叶轮进口0 0截面上的液体绝对流速;截面上的液体绝对流速;w w1 1-叶片进口叶片进口1 1截面上的液体相对流速;截面上的液体相对流速;1 1为绝对流速及流动损失引起的压降能头为绝对流速及流动损失引起的压降能头系数,系数,111.051.051.31.3;2 2为液体绕流叶片的压降能头系数,一般为液体绕流叶片的压降能头系数,一般情况下情况下,2,20.20.20.40.4。显然,显然,pkpk比比psps值降低愈少,则值降低愈少,则NPSHrNPSHr值愈小,值愈小,泵愈不易发生汽蚀。泵愈不易发生汽蚀。可见可见,
7、NPSHr,NPSHr 的主要影响因素是泵的结构的主要影响因素是泵的结构,如吸入室如吸入室,叶轮进口几何形状叶轮进口几何形状,及转速及转速,流量等流量等,与管路系统无关。与管路系统无关。所以所以,NPSHr,NPSHr在一定程度上表示了泵本身的在一定程度上表示了泵本身的抗汽蚀性能。抗汽蚀性能。(3)(3)泵发生汽蚀时的条件泵发生汽蚀时的条件 NPSH NPSHa aNPSHrNPSHr,泵不发生汽蚀,泵不发生汽蚀 NPSH NPSHa aNPSHrNPSHr,泵开始发生汽蚀,泵开始发生汽蚀 NPSH NPSHa aNPSHrNPSHr,泵严重汽蚀,泵严重汽蚀 上式即为离心泵发生上式即为离心泵发
8、生汽蚀的判别式汽蚀的判别式,亦,亦称为称为汽蚀基本方程式汽蚀基本方程式。(4)(4)临界汽蚀余量临界汽蚀余量NPSHNPSHc c 当当NPSHNPSHa a降到使降到使pk=pvpk=pv时时,液体开始汽化液体开始汽化,因此因此,此时的此时的NPSHNPSHa a就是使泵不发生汽蚀的临就是使泵不发生汽蚀的临界值界值,称为称为临界汽蚀余量临界汽蚀余量,用用NPSHNPSHc c表示表示,即即:NPSHNPSHa aNPSHNPSHc cNPSHrNPSHr 通过汽蚀实验确定的就是临界汽蚀余量通过汽蚀实验确定的就是临界汽蚀余量NPSHNPSHc c。(5)(5)允许汽蚀余量允许汽蚀余量NPSHN
9、PSH 在实际使用中在实际使用中,为了避免泵内发生汽蚀为了避免泵内发生汽蚀,常常考虑一定的安全余量考虑一定的安全余量,即得即得允许汽蚀余量允许汽蚀余量NPSHNPSH。NPSH=NPSH=NPSHNPSHc c+(0.3-0.5)m+(0.3-0.5)m或或 NPSH=NPSH=(1.1-1.3)NPSH(1.1-1.3)NPSHc c 则防止汽蚀的条件为则防止汽蚀的条件为:NPSH NPSHa a NPSH NPSH(6)(6)吸上真空高度吸上真空高度 如储液池液面上的压力为如储液池液面上的压力为p pa a,则,则 式中式中:Hs:Hs为吸上真空高度为吸上真空高度;papa当地大气压。当地
10、大气压。利用利用NPSHNPSHa aNPSHrNPSHr的条件,可得临界状态下的条件,可得临界状态下泵开始发生汽蚀时的吸上真空高度泵开始发生汽蚀时的吸上真空高度,即最大吸即最大吸上真空度。上真空度。即即最大吸上真空度最大吸上真空度为为:式中式中:pa-:pa-当地大气压当地大气压;Pa-Pa-吸液池液面上压力吸液池液面上压力;pv-pv-汽化压力汽化压力;cs-cs-泵入口处速度。泵入口处速度。为了保证离心泵安全运转而不发生汽蚀,为了保证离心泵安全运转而不发生汽蚀,要求吸上真空度要求吸上真空度HsHsHsmax,Hsmax,即使用即使用允许吸上允许吸上真空度真空度:Hs=(Hs)max-0.
11、5 mHs=(Hs)max-0.5 m HsHsHsHs HsHs还可表达为还可表达为 由式可以看出,减小泵前吸上装置的安装由式可以看出,减小泵前吸上装置的安装高度高度HgHg等,可减小吸上真空度,故减小等,可减小吸上真空度,故减小HgHg是是防止泵发生汽蚀的重要措施。防止泵发生汽蚀的重要措施。(7)(7)吸入特性吸入特性 NPSH-qvNPSH-qv曲线曲线:向上弯曲的二次抛物线向上弯曲的二次抛物线;Hs-qv Hs-qv曲线曲线:向下弯曲的二次抛物线向下弯曲的二次抛物线;(8)(8)泵的允许几何安装高度泵的允许几何安装高度HgHg 由由 NPSHNPSHa aNPSHNPSH 或或 HsH
12、sHsHs 离心泵不发生汽蚀的条件确定泵的允许离心泵不发生汽蚀的条件确定泵的允许几何安装高度几何安装高度,使使HgHgHgHg。4.3.1.34.3.1.3提高离心泵抗汽蚀性能的措施提高离心泵抗汽蚀性能的措施(1)(1)提高离心泵本身抗汽蚀性能提高离心泵本身抗汽蚀性能-NPSHrNPSHr改进泵的吸入口至叶轮叶片入口附近的结构改进泵的吸入口至叶轮叶片入口附近的结构设计设计 增大叶片入口宽度增大叶片入口宽度b b1 1,b b1 1,则则w w1 1;将叶片进口边向吸入口延伸将叶片进口边向吸入口延伸,使液流提前使液流提前增加能量增加能量;采用长短叶片叶轮采用长短叶片叶轮,改善入口处液流分布改善入
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