流体输送机械ppt

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ΣHf—两截面间的压头损失,m。
简化式(2-1)
H h pm pv u22 u12
0 g
2g
H f (2-1)
➢两截面之间管路很短,其压头损失∑Hf可忽略不计
➢若以HM及HV分别表示压力表真空表上的读数,以米
液柱(表压)计。
H
h0
HM
Hv
u22 u12 2g
(2-2)
例2-1 某离心泵以20℃水进行性能实验,测得体
积 流 量 为 720m3/h , 泵 出 口 压 力 表 读 数 为 3.82kgf/cm2 , 吸入口真空表读数为210mmHg,压力表和真空表间垂直
距离为410mm ,吸入管和压出管内径分别为 350mm 及 300mm。试求泵的压头。
解:根据泵压头的计算公式,则有
H
h0
HM
Hv
u22 u12 2g
N的关系,N随Q的增大而增大。显然,当Q=0时,泵 轴消耗的功率最小。启动离心泵时,为了减小启动功 率,应将出口阀关闭。
3 η-Q曲线
变化趋势:开始η随Q的增大而增大,达到最
大值后,又随Q的增大而下降。
η—Q曲线最大值相当于效率最高点。泵在该点所 对应的压头和流量下操作,其效率最高,故该点为 离心泵的设计点。
泵的轴功率大于泵的理论功率(即理论压头 与理论流量所对应的功率)。理论功率与轴功 率之比称为机械效率η3。
4 功率
泵的有效功率Ne :流体所获得的功率。
Ne=QHg
(2-4)
式中 Ne— 泵的有效功率,W; Q — 泵的流量,m3/s;
H — 泵的压头,m ;
— 液体的密度,kg/m3;
g — 重力加速度,m/s2。
计算进出口的平均流速
u1
720/ 3600 0.7850.3522
0.28m / s
u2
720/ 3600 0.7850.302
2.83m / s
查得水在20℃时密度为ρ=998 kg/m3,则 HM=3.82×10.0=38.2 mH2O HV=0.210×13.6=2.86 mH2O
将已知数据代入,则
➢泵安装地点的海拔越高,大气压力就越低,允许吸上 真空高度就越小。 ➢输送液体的温度越高,所对应的饱和蒸汽压就越高, 这时,泵的允许吸上真空高度也就越小。
不同海拔高度时大气压力值可查表。
海拔高度↑,液体温度↑→Hg↓
汽蚀余量
汽 蚀 余 量 Δh 是 指 离 心 泵 入 口 处 , 液 体 的 静 压 头 p1/ρg 与动压头 u12/2g之和超过液体在操作温度下的饱和蒸汽压 头pv/ρg的某一最小指定值,即
6.1 粘度的影响
所输送的液体粘度愈大,泵体内能量损失愈多。 结果泵的压头、流量都要减小,效率下降,而轴功率则 要增大,所以特性曲线改变。
6.2 密度的影响
➢离心泵的压头与密度无关。(定性分析)
➢泵的轴功率随液体密度而改变。
注:当被输送液体的密度与水不同时,不能使
用该泵所提供的N-Q曲线,而应按(2-4a)及(25)重新计算。
➢杂质泵:
第二节 离心泵
离心泵(centrifugal pump)的特点: ❖ 结构简单; ❖ 流量大而且均匀; ❖ 操作方便。
一、 离心泵的工作原理
1 结构
➢叶轮
叶轮
✓轴
✓ 6~12片叶片
➢机壳等。 机壳
蜗牛形通道; 叶轮偏心放; 可减少能耗,有利于动 能转化为静压能。
底阀(防止“气缚”)
滤网(阻拦 固体杂质)
➢在机电产品样本中所列出的泵的轴功率,除非特殊 说明以外,均系指输送清水时的数值。
四、 离心泵的特性曲线
特性曲线(characteristic curves):在固定的转速下,离
心泵的基本性能参数(流量、压头、功率和效率)之间的关系 曲线。
强调:特性曲线是在固定转速下测出的,只适用于该转速, 故特性曲线图上都注明转速n的数值。
Hg
pa
1
0
0
pv 为环境温度下液体的饱和
蒸汽压),将发生气蚀现象。
pv100 ℃ =760mmHg, pv 40℃=55.32mmHg
2 安装高度
为避免发生气蚀现象,应限制p1不能太低, 或Hg不能太大,即泵的安装高度不能太高。
安装高度Hg的计算方法一般有两种: ❖允许吸上真空高度法; ❖气蚀余量法。
泵的分类
1 按工作原理分
➢叶片式泵 有高速旋转的叶轮。 如离心泵、轴流泵、涡流泵。
➢往 复 泵 靠往复运动的活塞排挤液体。如活塞泵、柱塞泵等。
➢旋转式泵 靠旋转运动的部件推挤液体。如齿轮泵、螺杆泵等。
2 按用途分
➢清水泵 适用于粘度与水相近的、无腐蚀性、不含杂质的流体,如 离心泵。 ➢油泵
适用于高粘度的流体。如齿轮泵、旋转泵等。 ➢耐腐蚀泵
低,其比值称为容积效率η1。
水力损失
原因:水力损失是由于流体流过叶轮、泵 壳时,由于流速大小和方向要改变,且发生 冲击,而产生的能量损失。
泵的实际压头要比泵理论上所能提供的压 头为低,其比值称为水力效率η2。
机械损失
原因:机械损失是泵在运转时,在轴承、 轴封装置等机械部件接触处由于机械磨擦而消 耗部分能量。
➢有利于减少能耗。
三、 离心泵的主要性能参数
离心泵的主要性能参数有流量、扬程、功率和效率。
1 流量 Q ,L/s或m3/h 泵的流量(又称送液能力)是指单位时间内泵所输送
的液体体积。
2 扬程H,米液柱 泵的扬程(又称泵的压头)是指单位重量液体流经泵
后所获得的能量。
离心泵压头的大小取决于泵的结构(如叶轮直径 的大小,叶片的弯曲情况等)、转速及流量。
为20℃状态下的数值。如果泵的使用条件与该状态不同时,则 应把样本上所给出的Hs值,按下式换算成操作条件下的Hs’值。
Hs’=Hs+(Ha-10)-(Hv-0.24) (2-11)
式中 Hs’—操作条件下输送水时允许吸上真空高度,mH2O; Hs — 泵样本中给出的允许吸上真空高度,mH2O; Ha — 泵工作处的大气压,mH2O; Hv — 泵工作温度下水的饱和蒸汽压,mH2O; 0.24 — 实验条件下水的饱和蒸汽压,mH2O。
当叶轮直径变化不大,转速不变时,叶轮直径、 流量、压头及功率之间的近似关系为:
Q1
D1
Q2
D2
( ) H1
D1 2
H2
D2
( ) N1
N2
D1 3 D2
(2-7)
式(2-7)称为切割定律。
6 物理性质对特性曲线的影响
泵生产部门所提供的特性曲线是用清水作实验求 得的。当所输送的液体性质与水相差较大时,要考虑 粘度及密度对特性曲线的影响。
1
Hg p0
0
1 0
取截面0-0,1-1,并以截面0-0为基准面,在两截 面间柏努利方程,可得
H g
p0 p1
g
u12 2g
Hf
(2-9)
若贮槽为敞口,则p0为大气压pa,则有
H g
Hs
u12 2g
Hf
(2-10)
Hg — 泵的安装高度; u2/2g — 进口管动能;
∑Hf — 进口管阻力; Hs — 允许吸上真空高度,由泵的生产厂家给出。
实验:泵压头的测定
如右图所示,在泵的进出口处 分别安装真空表和压力表,在真 空表与压力表之间列柏努得方程 式,即
H h pm pv u22 u12
0
g
2g
Hf
压强表 真空计
离心泵 储槽
(2-1)
式中:pM —压力表读出压力(表压),N/m2; pV—真空表读出的真空度,N/m2;
u1、u2—吸入管、压出管中液体的流速,m/s;
已知g=9.81m/s2;1kW=1000W,则式(2-4)可用kW单位 表示,即
Ne
QHg
QHg
1000
QH
102
(kW)
(2-4a)
5 轴功率N
轴功率指泵轴所获得的功率。 由于有容积损失、 水力损失与机械损失,故泵的轴功率要大于液体实际 得到的有效功率,即
注意:
N
Ne
(2-5)
➢泵在运转时可能发生超负荷,所配电动机的功率应 比泵的轴功率大。
注:泵性能表上的值也是按输送20℃水而规定的。当输送其
第一节 概 述
在食品的生产加工中,常常需要将流体
从低处输送到高处; 从低压送至高压; 沿管道送至较远的地方。
为达到此目的,必须对流体加入外功,以克服流体阻力 及补充输送流体时所不足的能量。
为流体提供能量的机械称为流体输送机械。
常用的流体输送机械
➢泵;
输送液体
➢风机; ➢压缩机; 输送气体
➢真空泵。
H
0.41 38.2 2.86
2.832 2.082 29.81
41.7mH2O
3 效率
泵内部损失主要有三种: ➢容积损失 ➢水力损失 ➢机械损失
容积损失
容积损失是由于泵的泄漏造成的。离心泵在 运转过程中,有一部分获得能量的高压液体,通 过叶轮与泵壳之间的间隙流回吸入口。
从泵排出的实际流量要比理论排出流量为
提高Hg的方法
问题:泵制造厂能直接给出泵的安装高度吗?
泵制造厂只能给出Hs值,而不能直接给出Hg值。
因为每台泵使用条件不同,吸入管路的布置情况也
各异,有不同的u2/2g 和∑Hf 值,所以,只能由使
用单位根据吸入管路具体的布置情况,由计算确定
Hg。
泵允许吸上真空高度的换算
原因:在泵的说明书中所给出的Hs是大气压为10mH2O,水温
h p1
u12
pv
g 2g g
(2-12)
式中
h — 汽蚀余量,m; pv — 操作温度下液体饱和蒸汽压,N/m2。
如何利用允许吸上真空高度确定泵的安装高度?
将式(2-9)与(2-12)合并可导出汽蚀余量 Δh与允许安 装高度Hg之间关系为
H g
p0 g
pv g
h
Hf
(2-13)
上式中p0为液面上方的压力,若为敞口液面则p0=pa。
1 H-Q曲线
变化趋势:离心泵的压头在较大流量范围内是
随流量增大而减小的。不同型号的离心泵,H-Q 曲线的形状有所不同。
➢较平坦的曲线,适用于压头变化不大而流量变化 较大的场合;
➢较陡峭的曲线,适用于压头变化范围大而不允许 流量变化太大的场合。
2 N-Q曲线
变化趋势:N-Q曲线表示泵的流量Q和轴功率
图上绘有三种曲线
H-Q曲线 N-Q曲线 η-Q曲线
4B20
26
n=2900r/min
η
80
24
70
22
H
60
20
50
18
8 40
16
N
6 30
14
4 20
12
2 10
10
00
0 4 8 12 16 20 24 28 32 Q,l/s
0 20 40 60 80 100 120 m3/s
离心泵的特性曲线
❖由于液体被抛出,在泵的吸扣处形成一定的真空度,泵外流体的 压力较高,在压力差的作用下被吸入泵口,填补抛出液体的空间。
❖叶片不断转动,液体不断被吸入、排出,形成连续流动。
离心泵实际安装示意图
二、 离心泵的主要工作部件
叶轮:
敞开式
半开式
封闭式
泵壳:蜗牛壳形通道。
➢有利于将叶轮抛出液体的动能转变成静压能;
6.3 溶质的影响
如果输送的液体是水溶液,浓度的改变必然影响 液体的粘度和密度。浓度越高,与清水差别越大。浓 度对离心泵特性曲线的影响,同样反映在粘度和密度 上。
五、 离心泵的安装高度和气蚀现象 1 气蚀现象
➢p1<pa , p1 有一定真空度,
1
真空度越高,吸力越大, Hg
越大。 ➢ 当p1 小于一定值后(p1<pv,
4 离心泵的转数对特性曲线的影响
当转速由n1 改变为n2 时,其流量、压头及功率的 近似关系为:
Q1
n1
Q2
n2
( ) H1
n1 2
H2
n2
( ) N1
n1 3
N2
n2
(2-6)
式(2-6)称为比例定律,当转速变化小于20%时, 可认为效率不变,用上式进行计算误差不大。
5 叶轮直径对特性曲线的影响
2 工作原理
由于离心力的作用,泵的进出口出产生压力差, 从而使流体流动。
3 工作过程
❖启动前,前段机壳须灌满被输送的液体,以防止气缚。 ❖启动后,叶轮旋转,并带动液体旋转。 ❖液体在离心力的作用下,沿叶片向边缘抛出,获得能量,液体
以较高的静压能及流速流入机壳( 沿叶片方向,u, P静 )。由于
涡流通道的截面逐渐增大, P动 P静 。液体以较高的压力排出 泵体,流到所需的场地。
泵的高效率区
泵在最高效率点条件下操作最为经济合理,但实 际上泵往往不可能正好在该条件下运转,一般只能规 定一个工作范围,称为泵的高效率区。高效率区的效 率应不低于最高效率的92%左右。
强调:泵在铭牌上所标明的都是最高效率点下的流
量,压头和功率。离心泵产品目录和说明书上还常常 注明最高效率区的流量、压头和功率的范围等。
允许吸上真空高度Hs
泵入口处压力p1所允许的最大真空度。 mH2O
H pa p1
s
gBaidu Nhomakorabea
(2-8)
式中 pa—大气压,N/m2 ρ—被输送液体密度,kg/m3
Hs
pa
g
10.33mH2O
Hs与泵的结构、液体的物化特性等因素有关。 一般, Hs< 5~7 mH2O.
如何用允许吸上真空高度确定泵的安装高度?
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