离心泵基础知识

2-2 离心泵

离心泵结构简单,操作容易,流量均匀,调节控制方便,且能适用于多种特殊性质物料,因此离心泵就是化工厂中最常用得液体输送机械。近年来,离心泵正向着大型化、高转速得方向发展。

2.2.1 离心泵得主要部件与工作原理

图2-1 离心泵活页轮

一、离心泵得主要部件

1.叶轮

叶轮就是离心泵得关键部件,它就是由若干弯曲得叶片组成。叶轮得作用就是将原动机得机械能直接传给液体,提高液体得动能与静压能。

根据叶轮上叶片得几何形式,可将叶片分为后弯、径向与前弯叶片三种,由于后弯叶片可获得较多得静压能,所以被广泛采用。

叶轮按其机械结构可分为闭式、半闭式与开式(即敞式)三种,如图2-1所示。在叶片得两侧带有前后盖板得叶轮称为闭式叶轮(c图);在吸入口侧无盖板得叶轮称为半闭式叶轮(b图);在叶片两侧无前后盖板,仅由叶片与轮毂组成得叶轮称为开式叶轮(a图)。由于闭式叶轮宜用于输送清洁得液体,泵得效率较高,一般离心泵多采用闭式叶轮。

叶轮可按吸液方式不同,分为单吸式与双吸式两种。单吸式叶轮结构简单,双吸式从叶轮两侧对称地吸入液体(见教材图2－3)。双吸式叶轮不仅具有较大得吸液能力,而且可以基本上消除轴向推力。

2.泵壳

泵体得外壳多制成蜗壳形,它包围叶轮,在叶轮四周展开成一个截面积逐渐扩大得蜗壳形通道(见图2－2)。泵壳得作用有:①汇集液体,即从叶轮外周甩出得液体,再沿泵壳中通道流过,排出泵体;②转能装置,因壳内叶轮旋转方向与蜗壳流道逐渐扩大得方向一致,减少了流动能量损失,并且可以使部分动能转变为静压能。

若为了减小液体进入泵壳时得碰撞,则在叶轮与泵壳之间还可安装一个固定不动得导轮(见教材图2-4中3)。由于导轮上叶片间形成若干逐渐转向得流道,不仅可以使部分动能转变为静压能,而且还可以减小流动能量损失。

注意:离心泵结构上采用了具有后弯叶片得叶轮,蜗壳形得泵壳及导轮,均有利于动能转换为静压能及可以减少流动得能量损失。

3.轴封装置

离心泵工作时就是泵轴旋转而泵壳不动,泵轴与泵壳之间得密封称为轴封。轴封得作用就是防止高压液体从泵壳内沿间隙漏出,或外界空气漏入泵内。轴封装置保证离心泵正常、高效运转,常用得轴封装置有填料密封与机械密封两种。

二、离心泵得工作原理

装置简图如附图。

1.排液过程

离心泵一般由电动机驱动。它在启动前需先向泵壳内灌满被输送得液体(称为灌泵),启动后,泵轴带动叶轮及叶片间得液体高速旋转,在惯性离心力得作用下,液体从叶轮中心被抛向外周,提高了动能与静压能。进而泵壳后,由于流道逐渐扩大,液体得流速减小,使部分动能转换为静压能,最终以较高得压强从排出口进入排出管路。

2.吸液过程

当泵内液体从叶轮中心被抛向外周时,叶轮中心形成了低压区。由于贮槽液面上方得压强大于泵吸入口处得压强,在该压强差得作用下,液体便经吸入管路被连续地吸入泵内。

3.气缚现象

当启动离心泵时,若泵内未能灌满液体而存在大量气体,则由于空气得密度远小于液体得密度,叶轮旋转产生得惯性离心力很小,因而叶轮中心处不能形成吸入液体所需得真空度,这种虽启动离心泵,但不能输送液体得现象称为气缚。因

此,离心泵就是一种没有自吸能力得液体输送机械。若泵得吸入口位于贮槽液面

得上方,在吸入管路应安装单向底阀与滤网。单向底阀可防止启动前灌入得液体

从泵内漏出,滤网可阻挡液体中得固体杂质被吸入而堵塞泵壳与管路。若泵得位

置低于槽内液面,则启动时就无需灌泵。

2.2.2 离心泵得主要性能参数与特性曲线

一、离心泵得主要性能参数 离心泵得性能参数就是用以描述一台离心泵得一组物理量

1. (叶轮)转速n:1000～3000rpm;2900rpm 最常见。

2. 流量Q:以体积流量来表示得泵得输液能力,与叶轮结构、尺寸与转速有

关。泵总就是安装在管路中,故流量还与管路特性有关。

3. 压头(扬程)H:泵向单位重量流体提供得机械能。与流量、叶轮结构、尺

寸与转速有关。扬程并不代表升举高度。一般实际压头由实验测定。

4. 功率:

(1)有效功率e N :指液体从叶轮获得得能量——g HQ N e ρ=;此处Q 得单位为

m 3/s

(2)轴功率N :指泵轴所需得功率。当泵直接由电机驱动时,它就就是电机传

给泵轴得功率。

5. 效率η:由于以下三方面得原因,由电机传给泵得能量不可能100%地传给

液体,因此离心泵都有一个效率得问题,它反映了泵对外加能量得利用程

度:N N e /=η

①容积损失;②水力损失;③机械损失。

二、离心泵得特性曲线

从前面得讨论可以瞧出,对一台特定得离心泵,在转速固定得情况下,其压

头、轴功率与效率都与其流量有一一对应得关系,其中以压头与流量之间得关系

最为重要。这些关系得图形称为离心泵得特性曲线。由于它们之间得关系难以用

理论公式表达,目前一般都通过实验来测定。包括H ～Q 曲线、N ～Q 曲线与η～Q

曲线。

图2-3 某种型号离心泵得特性曲线

离心泵得特性曲线一般由离心泵得生产厂家提供,标绘于泵得样本或产品说

明书中,其测定条件一般就是20℃清水,转速也固定。典型得离心泵性能曲线如

图2-3所示。

1.讨论

(1) 从H ～Q 特性曲线中可以瞧出,随着流量得增加,泵得压头就是下降得,

即流量越大,泵向单位重量流体提供得机械能越小。但就是,这一规律对流量很小

得情况可能不适用。

(2) 轴功率随着流量得增加而上升,流量为零时轴功率最小,所以大流量输

送一定对应着大得配套电机。另外,这一规律还提示我们,离心泵应在关闭出口阀

得情况下启动,这样可以使电机得启动电流最小,以保护电机。

(3) 泵得效率先随着流量得增加而上升,达到一最大值后便下降。但流量为

零时,效率也为零。根据生产任务选泵时,应使泵在最高效率点附近工作,其范围

内得效率一般不低于最高效率点得92%。

(4) 离心泵得铭牌上标有一组性能参数,它们都就是与最高效率点对应得性

能参数,称为最佳工况参数。

三、离心泵特性得影响因素

1.液体得性质:

(1) 液体得密度:离心泵得压头与流量均与液体得密度无关,有效功率与轴

功率随密度得增加而增加,这就是因为离心力及其所做得功与密度成正比,但效

率又与密度无关。

(2) 液体得粘度:若粘度大于常温下清水得粘度,则泵得流量、压头、效率都

下降,但轴功率上升。所以,当被输送流体得粘度有较大变化时,泵得特性曲线也

要发生变化。

2.转速

离心泵得转速发生变化时,其流量、压头、轴功率与效率都要发生变化,泵

得特性曲线也将发生变化。

若离心泵得转速变化不大(小于20％),则可以假设:①转速改变前后液体离

开叶轮处得出口速度三角形相似;②转速改变前后离心泵得效率不变。从而可导

出以下关系:

1212n n Q Q =, 21212???? ??=n n H H , 31212???? ??=n n N N (比例定律)

(2-2) 3.叶轮外径

当泵得转速一定时,压头、流量与叶轮得外径有关。对于某同一型号得离心

泵,若对其叶轮得外径进行“切割”,而其她尺寸不变,在叶轮外径得减小变化不

超过5％时,离心泵得性能可进行近似换算。此时可以假设:(1) 叶轮外径变化前

后,叶轮出口速度三角形相似;(2) 叶轮外径变化前后,离心泵得效率不变;(3)叶

轮外径变化前后,叶轮出口截面积基本不变。从而可以导出以下关系:

22''D

D Q Q =, 22'2'???? ??=D D H H , 3

22''???? ??=D D N N (切割定律) (2-3)

与比例定律同样,要注意公式使用得条件。

[例2-1]:以20o C 得水为介质,在泵得转速为2900r/min 时,测定某台离心泵性能

时,某次实验得数据如下:

流量12m 3/h,泵出口处压强表得读数为0、37MPa,泵入口处真空表读数为0、

027MPa,轴功率为2、3Kw 。若压强表与真空表两测压口间垂直距离为0、4m,且泵

得吸入管路与排出管路直径相同。测定装置如附图。求:这次实验中泵得压头与

效率。

解:(1)泵得压头

以真空表与压强表所在得截面为41－1'与2－2',列出以单位重量为衡算基准得

伯努利方程,即

2122

22121122-+++=+++f H g p g u z H g p g u z ρρ

其中,2121,4.0u u m z z ==-,p 1=-2、7×104Pa(表压), p 2=3、7×105Pa(表压)

因测压口之间距离较短,流动阻力可忽略,即H f1-2≈0;故泵得压头为:

H ＝m 87.4081.91000107.2107.34.04

5=??+?+ (2)泵得效率

581.010003.2360081.910001287.40=?????==N g HQ ρη,即58、1％。

分析说明:在本实验中,若改变出口阀得开度,测出不同流量下得若干组有关数据,

可按上述方法计算出相应得H 及η值,并将H-Q 、N-Q 、η-Q 关系标绘在坐标纸上,

即可得到该泵在n ＝2900r/min 下得特性曲线。

2.2.3 离心泵得工作点与流量调节

一、管路特性曲线

前面介绍得离心泵特性曲线,表示一定转速下泵得压头、功率、效率与流量

得关系。在特定管路中运行得离心泵,其实际工作得压头与流量不仅取决于离心

泵本身得特性,而且还与管路特性有关。即在泵送液体得过程中,泵与管路就是互

相联系与制约得。因此在讨论泵得工作情况前,应先了解管路特性。

管路特性曲线表示液体通过特定管路系统时,所需得压头与流量得关系。如

图所示得送液系统,若液体贮槽与受液槽得液面均维持恒定,输送管路得直径均

一,在图2-4中1－1'与2-2'间列伯努利方程式,则可求得液体流过管路系统所需

得压头(即要求离心泵提供得压头),即:

f e H

g p z H +?+?=ρ (2-4) 该管路输送系统得压头损失可表示为:

g u d L L H e f 2)(2

ζλ∑+∑+= 因 2

4d Q u e π=

故 (2-5)

式中 Q e －管路中液体流量,m 3/s;

d －管路直径,m;

L －管路长度,m;

λ－摩擦系数,无因次。

式中L e 与ζ分别表示局部阻力得当量长度与阻力系数。

对特定得管路系统,上式中等式右边各物理量中,除了λ与Q e 外,其它各物理量为

定值。且

)(e Q f =λ, 则)('e f Q f H = (2-6)

将上式代入,可得:)('e e Q f g p z H +?+?=ρ,即为管路特性方程。 (2-7)

对特定得管路,且在一定条件下操作,则?z 与g p

ρ?均为定值,并令:

K g p z =?+

?ρ

(2-8)

若液体在管路中得流动已进入阻力平方区,则此时λ与Q e 无关,并令:

B d

d L L g

e =∑+∑+?))(8(452ζλπ (2-9)

则可得特定管路得特性方程:2e e BQ K H += (2-10)

它表示在特定管路中输送液体时,在管内流动处于高度湍流状态下,管路所需得

压头H e 随液体流量Q e 得平方而变。将此关系方程标绘在相应得坐标图上,即可得

到H e -Q e 曲线。这条曲线称为管路特性曲线。此线得形状由管路布置与操作条件

来确定,与离心泵性能无关。

二、离心泵得工作点

将泵得H ～Q 曲线与管路得e H ～Q e 曲线绘在同一坐标系中,两曲线得交点称

为泵得工作点M 。如图2-4所示。

图2-4 管路特性曲线与泵得工作点

1.说明 (1) 泵得工作点由泵得特性与管路得特性共同决定,可通过联立求

解泵得特性方程与管路得特性方程得到;

(2) 安装在管路中得泵,其输液量即为管路得流量;在该流量下泵提供得扬

程也就就是管路所需要得外加压头。因此,泵得工作点对应得泵压头与流量既就

是泵提供得,也就是管路需要得;

(3) 工作点对应得各性能参数(N H Q ,,, )反映了一台泵得实际工作状态。

三、离心泵得流量调节

由于生产任务得变化,管路需要得流量有时就是需要改变得,这实际上就就是

要改变泵得工作点。由于泵得工作点由管路特性与泵得特性共同决定,因此改变

泵得特性与管路特性均能改变工作点,从而达到调节流量得目得。

1.改变出口阀得开度——改变管路特性

出口阀开度与管路局部阻力当量长度有关,后者与管路得特性有关。所以改

变出口阀得开度实际上就是改变管路得特性。

图2-5 改变阀门开度时工作点变化

关小出口阀,e l ∑增大,曲线变陡,工作点由M 变为M 1,流量下降,泵所提供得压头上

升;相反,开大出口阀开度,e l ∑减小,曲线变缓,工作点由M 变为M 2,流量上升,泵所

提供得压头下降。如图2-5所示。

采用阀门调节流量快速简便,且流量可连续变化,适合化工连续生产得要求,

因此应用很广泛。其缺点就是当关小阀门时,管路阻力增加,消耗部分额外得能量,实际上就是人为增加管路阻力来适应泵得特性。且在调节幅度较大时,往往使离

心泵不在高效区下工作,不就是很经济。

2.改变叶轮转速——改变泵得特性

如图2-6所示,12n n n <<,转速增加,流量与压头均能增加。这种调节流量得

方法合理、经济,但曾被认为就是操作不方便,并且不能实现连续调节。但随着得

现代工业技术得发展,无级变速设备在工业中得应用克服了上述缺点。就是该种

调节方法能够使泵在高效区工作,这对大型泵得节能尤为重要。

图2-6 改变泵转速时工作点变化

3.车削叶轮直径

这种调节方法实施起来不方便,且调节范围也不大。叶轮直径减小不当还可能降

低泵得效率,因此生产上很少采用。在生产中单台离心泵不能满足输送任务要求

时,可采用离心泵并联或串联操作。

[例2-2] 确定泵就是否满足输送要求。

将浓度为95%得硝酸自常压贮槽输送至常压设备中去,要求输送量为36m 3/h, 液

体得升扬高度为7m 。输送管路由内径为80mm 得钢化玻璃管构成,总长为160m(包

括所有局部阻力得当量长度)。输送条件下管路特性曲线方程为:

2

06058.07e e Q H +=(Q e 单位为L/s)。现采用某种型号得耐酸泵,其性能列于下表

中。

问:

（1） (1) 该泵就是否合用？

（2） (2) 实际得输送量、压头、效率及功率消耗各为多少？

Q(L/s)

0 3 6 9 12 15 H(m)

19、5 19 17、9 16、5 14、4 12 η(%) 0 17 30 42 46 44 已知:酸液在输送温度下粘度为1、15′10-3Pa ×s;密度为1545kg/m 3。摩擦系数

可取为0、015。

解:(1)对于本题,管路所需要压头通过在贮槽液面(1-1’)与常压设备液面(2-2’)

之间列柏努利方程求得:

f e H

g p z g u H g p z g u +++=+++ρρ2222112122

式中0)(0,7,0212121≈=====u ，u p p m z z 表压

管内流速:s m d Q

u /99.1080.0*785.0*360036

422===π

管路压头损失:m g u d l l H e f 06.681.9*299.108.0160015.022

2=?=∑+=λ

管路所需要得压头:()m

H z z H f e 06.1306.6712=+=+-= 以(L/s)计得管路所需流量:

s L Q /1036001000*36==

由附表可以瞧出,该泵在流量为12 L/s 时所提供得压头即达到了14、4m,当流量

为管路所需要得10 L/s,它所提供得压头将会更高于管路所需要得13、06m 。因

此我们说该泵对于该输送任务就是可用得。

另一个值得关注得问题就是该泵就是否在高效区工作。由附表可以瞧出,该

泵得最高效率为46%;流量为10 L/s 时该泵得效率大约为43%,为最高效率得93、5％,因此我们说该泵就是在高效区工作得。

(2)实际得输送量、功率消耗与效率取决于泵得工作点,而工作点由管路特性

与泵得特性共同决定。

题给管路得特性曲线方程为:206058.07Qe H e += (其中流量单位为L/s)

据此可以计算出各流量下管路所需要得压头,如下表所示:

Q(L/s)

0 3 6 9 12 15 H(m) 7 7、545 9、181 11、91 15、72 20、63

其对应得压头为14、8m;流量为11、4L/s;效率0、45;轴功率可计算如下:

kW HQ N 68.545.0*1021545*104.11*8.141023=?==-ηρ

Q, L/s η, %

分析说明:(1)判断一台泵就是否合用,关键就是要计算出与要求得输送量对应得

管路所需压头,然后将此输送量与压头与泵能提供得流量与压头进行比较,即可

得出结论。另一个判断依据就是泵就是否在高效区工作,即实际效率不低于最高

效率得92%

(2)泵得实际工作状况由管路得特性与泵得特性共同决定,此即工作点得概念。它所对应得流量(如本题得11、4L/s)不一定就是原本所需要得(如本题得10L/s)。此时,还需要调整管路得特性以适用其原始需求。

思考题:

1、就是不就是所有情况下离心泵启动前都要灌泵？

2、离心泵结构中有哪些就是转能部件？

3、离心泵铭牌(标牌)上标出得性能参数就是指该泵得最大值吗？

4、离心泵得扬程与升扬高度有什么不同？

2.2.4 离心泵得气蚀现象与安装高度

离心泵在管路系统中安装高度就是否合适,将直接影响离心泵得性能、运行及使用寿命,因此在管路计算中应正确确定泵得安装高度。

一、离心泵得气蚀现象

由离心泵工作原理可知,在离心泵叶轮中心附近形成低压,这一压强得高低与泵得吸上高度密切相关。

1.泵得吸上高度就是指贮槽液面与离心泵吸入口之间得垂直距离。

当贮槽上方压强一定时,若泵吸入口得压强越低,则吸上高度就越高,但就是泵吸入口得低压就是有限制得。当在泵得流通(一般在叶轮入口附近)中液体得静

时,液体将部分气化,产生压强等于或低于该液体在工作温度下得饱与蒸汽压p

V

气泡。含气泡得液体进入高压区后,气泡就急剧凝结或破裂。因气泡得消失而产生了局部真空,周围得液体就以极高得速度流向原气泡中心,瞬间产生了极大得局部冲击压力,造成对叶轮与泵壳得冲击,使材料受到破坏。

2.气蚀现象:通常把泵内气泡得形成与破裂而使叶轮材料受到损坏得过程,称为气蚀现象。

离心泵在汽蚀状态下工作:

(1)泵体振动并发出噪音;(2)压头、流量效率大幅度下降,严重时不能输送液体;(3)时间长久,在水锤冲击与液体中微量溶解氧对金属化学腐蚀得双重作用下,叶片表面出现斑痕与裂缝,甚至呈海绵状逐渐脱落。

离心泵在正常运行时,必须避免发生气蚀现象。为此,叶轮入口附近处液体得绝对压强必须高于该液体在工作温度下得饱与蒸汽压。这就要求离心泵有适宜得

安装高度。通常由离心泵得抗气蚀性能(又称吸上性能)来确定其安装高度。

二、离心泵得抗气蚀性能

一般采用两种指标来表示离心泵得抗气蚀性能(又称吸上性能)

1.离心泵得允许吸上真空度

允许吸上真空度就是指为避免发生气蚀现象,离心泵入口处可允许达到得最高真空度(即最低得绝对压强)。其值通过实验测定。由于实验中不易测出叶轮入口附近处得最低压强得位置,因此以测定泵入口处得压强代替。

如图所示,假设大气压强为p

a ,泵得入口处得液体静压强为p

1

,则允许吸上真空度

得定义为:

g p

p

s

H a

ρ1

'

-

=

(2-11)

式中s

H'－离心泵得允许吸上真空度,m液柱;

p

a

－当地大气压,若贮槽为密封槽,则应为槽内液面上方得压强,Pa;

p

1

－泵入口处得静压强,Pa;

ρ－液体得密度,Kg/m3。

图2-7 离心泵得吸液示意图

注意:离心泵得允许吸上真空度s

H'值越大,表示该泵在一定操作条件下抗气蚀性能越好。s

H'值大小与泵得结构、流量、被输送液体得性质及当地大气压等因素有关,通常由泵得制造工厂实验测定。实验值列在泵得样本或说明书得性能表

上。应注意,该实验就是在大气压为10mHgH

2

O(9、81×104Pa)下,以20o C清水为介质进行得。因此若输送其它液体,或操作条件与上述得实验条件不同时,应按下式进行换算:

ρ1000)]24.01081.9()10(['3

?-?--+=v a s s p H H H (2-12)

式中 s H '－操作条件下,输送液体时允许吸上真空度,m 液柱;

s H －实验条件下,输送清水时得允许吸上真空度,m 水柱;

H a －当地大气压,mH 2O;

p v －操作温度下液体得饱与蒸气压,Pa;

ρ－操作温度下液体得密度,Kg/m 3;

10－实验条件下得大气压强,mH 2O;

0、24－实验条件下水得饱与蒸气压,mH 2O;

1000－实验条件下水得密度,Kg/m 3

不同海拔高度得大气压强见教材表2－1

应予指出,由允许吸上真空度定义可知,它不仅具有压强得意义,此时单位为

m 液柱,又具有静压头得概念,因此一般泵性能表中把它得单位写成m,两者数值

上就是相等得。

允许吸上真空度也就是泵得性能之一,一些离心泵得特性曲线图中也画出H s

－Q 曲线。应注意在确定离心泵安装高度时应按泵最大流量下得H s 值来进行计算。

2.离心泵得气蚀余量

为防止气蚀现象得发生,在离心泵得入口处液体得静压头与动压头之与必须

大于操作温度下得液体饱与蒸汽压头某一数值,此数值即定义为离心泵得气蚀余

量Δh,其定义为 h g p g u g p v ?+=+ρρ22

11 或

g u g p p h v 2211+-=?ρ m (2-13) 式中: p v －在操作温度下液体得饱与蒸气压,Pa 。

目前在国产泵样本得性能表中,离心油泵中得气蚀余量用符号Δh 表示,离

心水泵得气蚀余量用NPSH 表示,本节中为简化均用Δh 表示。而允许吸上真空度

即将被停止使用。

而临界汽蚀余量K f K v c H g u g u g p p h -+=+-=?1,2

21min 122ρ m (2-14)

当流量一定且流体流动进入阻力平方区时,气蚀余量Δh 仅与泵得结构及尺寸有关,它就是泵得抗气蚀性能参数。

离心泵得Δh c 由泵制造厂实验测定,其值随流量增大而增大。为确保离心泵

得正常操作,将所测得得临界汽蚀余量Δh c 加上一定得安全量后,称为必需气蚀

余量Δh r ,并且列入泵产品样本性能表中。离心水泵用(NPSH)r 表示,离心油泵用

Δh r 表示。在一些离心泵得特性曲线图上,也绘出Δh r －Q 曲线。也应注意在确定

离心泵安装高度时应取可能出现得最大流量为计算依据。

三、离心泵得允许安装高度

由离心泵得吸液示意图2-7,列出伯努力方程式,可求得离心泵得允许安装高度H g : 10,2

112----=f a g H g u g p p H ρ m (2-15)

若已知离心泵得必需气蚀余量Δh r ,则有:

10,--?--=f r v a g H h g p p H ρ (2-16) 若已知离心泵得允许吸上真空度,则有:

10,2

12'---=f s g H g u H H (2-17)

四、讨论

1.从前面得讨论中容易使人获得这样一种认识,即汽蚀就是由于安装高度太高引起得,事实上汽蚀现象得产生可以有以下三方面得原因:①离心泵得安装高度太高;②被输送流体得温度太高,液体蒸气压过高;③吸入管路得阻力或压头损失太高。允许安装高度这一物理量正就是综合了以上三个因素对汽蚀得贡献。由此,我们又可以有这样一个推论:一个原先操作正常得泵也可能由于操作条件得变化而产生汽蚀,如被输送物料得温度升高,或吸入管线部分堵塞。

2.有时,计算出得允许安装高度为负值,这说明该泵应该安装在液体贮槽液面以下。

3.允许安装高度H g 得大小与泵得流量有关。由其计算公式可以瞧出,流量越

大,计算出得H

g 越小。因此用可能使用得最大流量来计算H

g

就是最保险得。

4.安装泵时,为保险计,实际安装高度比允许安装高度还要小0、5至1米。(如考虑到操作中被输送液体得温度可能会升高;或由于贮槽液面降低而引起得实际安装高度得升高)。

5.当液体得操作温度较高或其沸点较低时,应注意尽量减小吸入管路得压头损失(如可以选用较大得吸入管径,减少管件与阀门,缩短管长等);或将离心泵安装在贮槽液面以下,使液体利用位差自动流入泵体内。

2.2.5 离心泵得选用、安装与操作

一、离心泵得类型:

1.清水泵:适用于输送清水或物性与水相近、无腐蚀性且杂质较少得液体。结构简单,操作容易。(IS型、B型、D型、sh型)

2.耐腐蚀泵:用于输送具有腐蚀性得液体,接触液体得部件用耐腐蚀得材料制成,要求密封可靠。(F型)

3.油泵:输送石油产品得泵,要求有良好得密封性与冷却系统。(Y型)

4.杂质泵:输送含固体颗粒得液体、稠厚得浆液,叶轮流道宽,叶片数少。(P

型)

单吸泵;双吸泵;

单级泵;多级泵;

二、离心泵得选用

1.根据被输送液体得性质与操作条件确定泵得类型。

2.确定输送系统得流量与所需压头。流量由生产任务来定,所需压头由管路得特性方程来定。

3.根据所需流量与压头确定泵得型号

(1)查性能表或特性曲线,要求流量与压头与管路所需相适应。

(2)若生产中流量有变动,以最大流量为准来查找,压头也应以最大流量对应值查找。

(3)若H与Q与所需要不符,则应在邻近型号中找H与Q都稍大一点得。

(4)若几个型号都满足,应选一个在操作条件下效率最高得

(5)为保险,所选泵可以稍大;但若太大,工作点离最高效率点太远,则能量利用程度低。

泵得类型与型号选出后,应列出该泵得性能参数。

4.核算泵得轴功率。若输送液体得密度大于水得密度时,则要核算泵得轴功率,重新配置电动机。

三、离心泵得安装与操作

1.安装:

(1) 安装高度不能太高,应小于允许安装高度。

(2) 尽量设法减小吸入管路得阻力,以减少发生汽蚀得可能性。主要考虑:吸入管路应短而直;吸入管路得直径可以稍大;吸入管路减少不必要得管件与阀门,调节阀应装于出口管路。

2.操作:

(1) 启动前应灌泵,并排气。

(2) 应在出口阀关闭得情况下启动泵,使启动功率最小,以保护电动机。

(3) 停泵前先关闭出口阀,以免损坏叶轮。

(4) 泵运转中应定时检查、维修等,特别要经常检查轴封得泄漏情况与发热与否;经常检查轴承就是否过热,注意润滑。

[例2-3]:用IS80－65－125型离心泵从常压贮槽中将温度为50o C 得清水输送到她处,槽内水面恒定,输送量为50m 3/h 。已知泵吸入管路得压头损失为2m,动压头可忽略,当地大气压为9、81×104Pa 。求:该离心泵得安装高度H g 。

解:由附录可查出:对IS80－65－125型离心泵来讲,转速为2900r/min,流量为50m 3/h 时得必需气蚀余量为Δh r ＝3、0m 。

又查出50o

C 时水得物理性质为:Pa p m Kg v 4310234.1,/1.988?==ρ 故离心泵得允许安装高度可用下式计算:

m H h g p p H f r v a g 85.32381.91.98810234.11081.94

410=--??-?=-?--=-ρ

为安全起见,离心泵得实际安装高度应比允许安装高度H g 低0、5～1m 。

[例2-4]:用某离心泵从贮槽向反应器输送液态异丁烷,贮槽内异丁烷液面恒定,液面上方压强为652、37KPa(绝压),泵位于贮槽液面以下1.5m 处,吸入管路得全部压头损失为1.6m 。异丁烷在输送条件下得密度为530Kg/m 3,饱与蒸气压为637、65 KPa 。在泵得性能表上查得输送流量下泵必需气蚀余量为3.5m 。

试问:该泵能否正常操作？

分析:要判断该泵能否正常操作,应根据已知条件,核算泵得安装高度就是否合适,即能否避免汽蚀现象。

解:先用公式计算允许安装高度,以便与该离心油泵得实际安装高度-1、5m 进行比较。

10--?--=f r v a g H h g p p H ρ

由题意知:m H m h Pa p Pa p f r v a

6.1,5.3,1065.637,103

7.6521033==??=?=-,代入上式得:

m H g 27.26.15.381.953010)65.63737.652(3

-=--??-=

说明:已知泵得实际安装高度为-1、5m,大于允许安装高度-2、27m,即表明泵得实际安装高度偏高,可能发生气蚀现象,故该泵不能正常操作。

思考:若要使该泵能够正常操作,则应该采取什么措施？

措施1:必须使该泵得安装位置向下移动,至少移动(2、27-1、5)＝0、77m,但为了安全起见,应向下移动:0、77+0、5＝1、27m 以上,才能保证安全操作。

措施2:请读者回答:若泵得安装位置不能移动,还可以采取什么措施,以保证该离心油泵能正常操作？

[例2-5]:某车间有一冷却塔,需用离心泵将地面下水池中20o C 得水送至塔顶水槽内,然后再压入塔内。水池与水槽内液面高度均维持恒定,两液面上方均为大气压。已知塔顶水槽液面比地面高15m,水池液面又比地面低1.5m 。已估计出管路计算总长度为52m(包括直管长度与所有局部阻力得当量长度),摩擦系数λ为0、018,管路系统要求送水量为72m 3/h 。试由教材附录中选用一台适宜得离心泵。 解:(1)确定输送水管得规格及水在管内得实际流速。

据教材表1-1中可查出,输送自来水时,可选取s m u /5.1=,故可求出管径d, m u V d h 13.05.1785.0360072785.03600=??=??=

由附录可选用mm 5.4140?Φ热轧无缝钢管合适,此管得实际内径mm d 13125.4140=?-=

管径确定后应重新核定流速,水在管内实际流速为:

s m u /48.1)131.0(785.03600722=??=

(2)确定压头损失H f1-2

由题给018.0,52==∑+λm L L e 则

m g u d L L H e f 80.081.92)48.1(131.052018.022221=???=?∑+?=-λ (3)确定管路所需得外加压头H e

选取水池液面为1-1’截面,高位槽液面为2-2’截面,以地平面为基准面,在两截面间列出伯努利方程: 212222121122-+++=+++f H g P g u Z He g P g u Z ρρ

已知: Z 1=-1、5m , Z 2=15m , P 1=P 2=0(表压) , u 1=0 ,u 2=0 ,

H f 1-2 = 0.80m , 代入柏努利方程中,可求出He

He =15+1、5+0、80 = 17.3 m

据 Qe=72m 3/h, He=17、3m, 查附录(教材)二十四,可选用IS100-80-125型离心泵,其性能如下:

转速n=2900r/min,Q=100m 3/h,H=20m,η=78%,N 轴=7KW,N 电机=11KW,(NPSH)r =4、5m

[例2-6]用泵将混酸(以硫酸为主),从常压贮槽运送到表压为196、2KPa 得设备中,要求流量为10m 3/h,升扬高度为6m,全部压头损失为5m,混酸得密度为1600Kg/m 3。

试选用适宜得离心泵。

解:输送以硫酸为主得腐蚀性混酸,宜用F 型泵。参考手册及有关资料得知,其材

质宜用高硅铸铁(材料代号为G),即选用FG 型离心泵。现计算管路所需得外加压头He :

由公式 f H g P g u Z He +?+?+?=ρ22

已知:m Z 6=?,Pa p 3102.196?=?,21u u =,

m H f 5=,3/1600m Kg =ρ,代入上式,可得: