34流体输送机械Word格式.docx
- 文档编号:15831417
- 上传时间:2022-11-16
- 格式:DOCX
- 页数:11
- 大小:144.77KB
34流体输送机械Word格式.docx
《34流体输送机械Word格式.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《34流体输送机械Word格式.docx(11页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
七、教学方法和手段:
主要以讲授为主,图表教学为辅
八、主要内容:
同学们好!
上节课我们学习了流体机械输送第一节概述第二节离心泵的工作原理与主要部件及主要性能参数。
我们来回顾下,1、流体机械的作用:
从低位输向高位、向流体补加能量。
2、流体输送机械的分类:
分液体与气体输送。
按工作原理分类:
离心式(叶轮式)、正位移式即往复式、旋转式和流体动力作用式。
根据流体性质的不同分成:
输送液体用的泵、输送气体用的压缩机(或风机)3、离心泵的气缚现象及危害4、离心泵主要由叶轮、泵壳、轴封装置组成。
5、离心泵的主要性能参数有:
流量Q、扬程H、轴功率N轴、效率。
6、离心泵铭牌上的性能参数就是在该泵的最佳工况下的参数,不低于最高效率的92%。
今天请同学们翻到80页,我们来学习第二节离心泵的工作点与流量调节。
同学们,我们知道离心泵的实际工作情况是由泵的特性和管路本身的特性共同决定的。
管路特性:
流体流经管路系统时,需要的压头和流量之间的关系,反映管路对泵的要求。
离心泵的工作点:
泵工作时的Q、H、N、η
即泵性能--离心泵特性曲线;
管路特性--管路特性曲线
四、离心泵的工作点与调节
(一)管路特性曲线
当离心泵安装在特定的管路系统中工作时,实际的工作压头和流量不仅与离心泵本身的性能有关,还与管路的特性有关,即在输送液体的过程中,泵和管路是互相制约的。
所以,在讨论泵的工作情况前,应先了解与之相联系的管路状况。
图2-10管路输送系统示意图
在图2—10所示的输送系统中,若贮槽与受液槽的液面均保持恒定,液体流过管路系统时所需的压头(即要求泵提供的压头),可由图中所示的截面1—1,与2-2,间列柏努利方程式求得,即
He=
(2-6)
在特定的管路系统中,于一定的条件下进行操作时,上式的
均为定值,即
只由管路两端实际条件决定,令其为A
则对于一定的管路状况,有
——管路特性曲线方程
由管路系统本身决定,与泵的特性无关
在特定的管路中输送液体时,管路所需的压头He随液体流量Qe的平方而变。
若将此关系标在相应的坐标图上,即得如图2—11所示的He—Qe曲线。
这条曲线称为管路特性曲线,表示在特定管路系统中,于固定操作条件下,流体流经该管路时所需的压头与流量的关系。
此线的形状由管路布局与操作条件来确定,而与泵的性能无关。
例2-3
如图所示,离心泵将密度为1200Kg/m3的液体由敞开贮槽送至高位槽,高位槽液位上方的表压强为120Kpa,两槽液位恒定,其间垂直距离为10m,管路中液体为高度湍流。
已知Q=38.7L/s时He=50m,求管路的特性曲线。
(二)离心泵的工作点
若将离心泵的特性曲线H-Qe与其所在管路的特性曲线He—Qe绘于同一坐标图上,如图2—11所示。
两线交点M称为泵在该管路上的工作点。
该点所对应的流量和压头既能满足管路系统的要求,又为离心泵所能提供,即Q=Qe,H=He。
换言之,对所选定的离心泵,以一定转速在此特定管路系统运转时,只能在这一点工作。
图2-12
管路特性曲线与泵的工作点
(三)离心泵的流量调节
离心泵在指定的管路上工作时,由于生产任务发生变化,出现泵的工作流量与生产要求不相适应;
或己选好的离心泵在特定的管路中运转时,所提供的流量不一定符合输送任务的要求。
对于这两种情况,都需要对泵进行流量调节,实质上是改变泵的工作点。
由于泵的工作点为泵的特性和管路特性所决定,因此改变两种特性曲线之一均可达到调节流量的目的。
1.改变阀门的开度(管路特性)
改变离心泵出口管路上调节阀门的开度,即可改变管路特性曲线。
例如,当阀门关小时,管路的局部阻力加大,管路特性曲线变陡,如图2—13中曲线1所示。
工作点由M点移至M1点,流量由QM降至OMlo当阀门开大时,管路局部阻力减小,管路特性曲线变得平坦,如图中曲线2所示,工作点移至M2,流量加大到QM2。
采用阀门来调节流量快速简便,且流量可以连续变化,适合化工连续生产的特点,因此应用十分广泛。
其缺点是,当阀门关小时,因流动阻力加大需要额外多消耗一部分能量,且在调节幅度较大时离心泵往往在低效区工作,因此经济性差。
2.改变泵的转速
.
改变泵的转速,实质上是改变泵的特性曲线。
如图2—20所示,泵原来的转速为n,工作点为M,若将泵的转速提高到n1,泵的特性曲线H—Q向上移,工作点由M变至M1,流量由QM加大到QM1;
若将泵的转速降至n2,H—Q曲线便向下移,工作点移至M2,流量减少至QM2。
这种调节方法能保持管路特性曲线不变。
由式2—16可知,流量随转速下降而减小,动力消耗也相应降低,因此从能量消耗来看是比较合理的。
但是,改变泵的转速需要变速装置或价格昂贵的变速原动机,且难以做到流量连续调节,因此至今化工生产中较少采用。
此外,减小叶轮直径也可以改变泵的特性曲线,从而使泵的流量变小,但一般可调节范围不大,且直径减小不当还会降低泵的效率,故生产上很少采用。
同学们,在实际生产的管路系统中,离心泵的流量调节时间上就是设法该泵泵的工作点。
其方程不外乎是改变管路特性和改变泵的特性两大类。
下面我们来学习离心泵的第五个方面的问题即
五、离心泵的气蚀现象与允许吸上高度
(一)离心泵的气蚀现象(图与实物相结合回顾离心泵正常工作时的压强变化)
由离心泵的工作原理可知,在离心泵叶轮中心(叶片人口)附近形成低压区,这一压强与泵的吸上高度密切相关。
如图2-14所示,当贮液池上方压强一定时,若泵吸人口附近压强越低,则吸上高度就越高。
但是吸人口的低压是有限制的,这是因为当叶片人口附近的最低压强等于或小于输送温度下液体的饱和蒸气压时,液体将在该处气化并产生气泡,它随同液体从低压区流向高压区;
气泡在高压作用下迅速凝结或破裂,此时周围的液体以极高的速度冲向原气泡所占据的空间,在冲击点处产生大的冲击压力,且冲击频率极高;
由于冲击作用使泵体震动并产生噪音,且叶轮和泵壳局部处在极大冲击力的反复作用下,使材料表面疲劳,从开始点蚀到形成裂缝,叶轮或泵壳受到破坏,这种现象称为气蚀现象。
气蚀发生时,由于产生大量的气泡,占据了液体流道的部分空间,导致泵的流量、压头及效率下降。
气蚀严重时,泵不能正常操作。
因此,为了使离心泵能正常运转,应避免产生气蚀现象,这就要求叶片人口附近的最低压强必须维持在某一值以上,通常是取输送温度下液体的饱和蒸气压作为最低压强。
应予指出,在实际操作中,不易确定泵内最低压强的位置,而往往以实测泵人口处的最低压强为准。
图2—14离心泵的吸液示意图
总结:
离心泵吸液推动力是P0-P1,当P0一定,则Hg愈高,流量愈大,吸入管路阻力愈大,则P1愈小,P0-P1增加,但P1下降有限。
离心泵正常运转时,
液体在泵内压强变化如图
液体压强随着泵吸入口向叶轮入口而下降;
叶片入口附近K处的压强pK最低;
此后由于叶轮对液体作功,压强很快上升。
a)泵入口叶轮入口
•静压头动压头基本不变,总压头
b)叶轮入口叶轮入口转弯点(压强最低点)
•流体流到叶轮转弯点,消耗能量,静压头,动压头基不变,总压头
c)叶轮转弯点叶轮出口
•叶轮对流体做功,静压头动压头总压头
d)叶轮出口泵出口
•泵壳流道渐大,动压头一部分转换为静压头,静压头流动又消耗
•能量,动压头总压头
从上述分析可以看出,在叶轮入口转弯处存在一个压强最低点。
如果此处附近的最低压力等于或小于输送温度下液体的饱和蒸汽压
当pK≤pv(液体的饱和蒸汽压),则液体汽化产生汽泡,汽泡随叶轮转动流向高压区,迅速凝聚或破裂。
气泡消失产生局部真空,周围液体以极高流速流向原气泡占据的空间,产生了高达几万kpa的高速冲击,侵蚀叶片和叶轮,这种不正常现象称为汽蚀现象。
气蚀产生的后果:
1)气蚀发生时,气泡占据了液体流道的部分空间,导致泵的Q、H、η下降;
2)气蚀发生时产生噪音和震动,叶轮局部在巨大冲击的反复作用下,表面出现斑痕及裂纹,甚至呈海绵状逐渐脱落,降低了泵使用寿命。
看图:
股份高档涂布纸车间空调冷却水离心泵发生的气蚀现象实物图
因此,为使离心泵能正常运转,应避免产生气蚀现象,要求叶片入口附近的最低压强必须维持在某一值以上。
(二)离心泵的允许吸上高度(允许吸上真空度)Hg(难)
离心泵的允许吸上高度又称为允许安装高度,是指泵的吸人口与吸人贮槽液面间可允许达到的最大垂直距离,以Hg表示。
显然,为了避免气蚀现象,泵的安装高度必须受到限制。
在图2—15中,假设离心泵在可允许的安装高度下操作,于贮槽液面0-0’与泵人口处1—1,两截面间列柏努利方程式,可得
(2—12)
式中
Hg—泵的允许安装高度,m;
Hf,0-1—液体流经吸人管路的压头损失,m;
P1—泵人口处可允许的最小压强,也可写成p1,min,Pa。
若贮槽上方与大气相通,则加即为大气压强]c,上式可表示为
(2-12)
为子确定离心泵的允许安装高度,在归产的离心泵标准中,采用两种指标(允许吸上真空度和气蚀余量)来表示泵的抗气蚀性能(即吸上性能),下面力.Z,j讨论它们的意义和计算方法。
1.离心泵的允许吸上真空度
如前所述,为避免气蚀现象,泵人口处压强户:
应为允许的最低绝对压强。
但习惯上常把p1表示为真空度,若当地大气压为pa,则泵人口处的最高真空度为(pa—p1),单位为Pa。
若真空度以输送液体的液柱高度来计量,则此真空度称为离心泵的允许吸人真空度,以Hs,来表示,即
式中
—离心泵的允许吸上真空度,是指在泵人口处可允许达到的最高真空度,m液柱;
pa—当地大气压强,Pa;
p1—泵吸入口处允许的最低绝对压强,Pa;
—被输送液体的密度,kg/m3。
应予指出,
既然是真空度,其单位应是压强的单位,通常以m液柱来表示。
在水泵的性能表里一般把它的单位写成m(实际上应为mH20),这一点应特别注意,免得在计算时产生错误。
但是以m液柱表示的
也具有静压头的物理概念,因此,可将式2—21代人式2-20,得
Hg=
-
上式为离心泵允许吸上高度(即允许安装高度)的计算式,应用时必须已知允许吸上真空度片
的数值。
值越大,表示该泵在一定操作条件下抗气蚀性能好,安装高度片Hg越高。
与泵的结构、流量、被输送液体的物理性质及当地大气压等因素有关,通常由泵的制造工厂实验测定。
2.气蚀余量NPSH
为防止气蚀现象发生,在离心泵入口处液体的动压头(u12/2g)与静压头(p1/ρg)之和必须大于液体在操作温度下的饱和蒸气压头(pv/ρg)的数值。
P1:
泵吸入口处绝对压强Pa
u1:
泵吸入口处液体流速m/s
Pv:
输送液体在工作温度下饱和蒸汽压Pa
ρ:
液体密度kg/m3
NPSH:
有效气蚀余量(NPSH)a与必需气蚀余量(NPSH)r
管路实际发生的汽蚀余量称为有效气蚀余量(NPSH)a,(NPSH)a与入口条有关,与泵的特性无关。
为避免汽蚀现象发生,生产现场必须保证达到的最低汽蚀余量值用(N
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 34 流体 输送 机械
![提示](https://static.bdocx.com/images/bang_tan.gif)