离心泵

化工原理离心泵思维导图整理知识点

离心泵

• 工作原理
  • 当原动机带动泵轴和叶轮旋转时，液体一方面随着叶轮做圆周运动，一方面在离心力的作用下自叶轮的中心向外周抛出，液体从叶轮获得了压力能和速度能。当液体流经蜗壳到排液口的时，部分速度能变成静压力能。在液体自叶轮抛出时，叶轮部分造成低压区，与吸入液面的压力形成压力差，于是液体不断地被吸入，并以一定的压力排出。
• 基本构造
  • 叶轮
    • 1.闭式叶轮
      • 叶片带有前、后盖板，适用于运输清洁液体
    • 2.开式叶轮
      • 叶片不带前、后盖板，清洗方便
    • 3.半闭式叶轮
      • 只有后盖板，输送浆料或含固体颗粒的悬浊液
  • 泵壳——静止部件
  • 泵轴——旋转部件
  • 轴封——填充及密封
  • 其他部件：滤网、止逆阀、调节阀等
• 性能参数
  • 流量
    • 指泵在单位时间内由泵出口排出的液体的体积量，以qv表示，单位是m³/h或m³/s。
  • 扬程
    • 单位重量的液体通过泵后获得的能量，以He表示，单位是J/N=m，即排除液体的液柱高度。
  • 转速
    • 指泵轴单位时间内的转数，以n表示，单位是r/min。
  • 功率和效率
    • 有效功率(Ne)
      • 单位时间内泵输送出的液体获得的有效能量。以Ne表示，Ne=ρqvHeg
    • 轴功率(N)
      • 单位时间内由原动机传到泵轴上的功，也称输入功率，以N表示，单位是W或J/S。
    • 效率(η)
      • 有效功率与轴功率之比。η=(Ne/N)x100%
    • qv——泵的流量，m³/s； He——泵的扬程，m； ρ——液体的密度，kg/m³；g——重力加速度，g=9.81m/s²； η——泵效率
• 特性曲线
  • 离心泵的He、η、N都与qv有关，它们之间的关系由离心泵的实验来测定。如图为4B20型的特性曲线
  • • ➢He~qv曲线:qv↑,He↓
    • ➢N~qv曲线:q↑,N↑,流量为零时轴功率(N)最小
    • ➢η~qv曲线:qv↑,η有最大值
    • 在选用离心泵时，应使离心泵在最高效率点附近工作。一般要求操作时的效率应不低于最高效率的92%。
  • 影响特性曲线因素
    • 密度的影响——ρ增大, qv不变, He不变，η基本不变, N增大。
    • 粘度的影响——μ↑，He↓，qv↓; 而N↑，所以η↓
• 类型和选用
  • 分类
    • 清水泵（IS、D、S型）
    • 耐腐蚀型（F型）
    • 油泵（Y型）
    • 杂质泵（p型）
  • 选用
    • 根据具体流量和压头选择
      • ①额定流量一般取装置正常流量的1.1~1.15倍。
      • ②额定扬程一般取装置所需扬程的1.05~1.1倍。
    • 根据工作介质和操作条件选择
• 操作
  • ①启动前：灌泵（无自吸力、防气缚）
    • 离心泵启动时，若泵壳内存在空气，由于空气的密度很小，所产生的离心力很小，空气无法被抛向叶轮外周，叶轮中心处产生的真空度不足以将液体吸入泵内，这样离心泵就无法工作，这种现象称作气缚。
  • ②启动时：关闭出口阀（使启动电流最小）
  • ③流量调节
    • a.改变管路的特性曲线——调节泵的出口阀开度
      • 优点:调节方便，流量连续变化;
      • 缺点:流量减小，阻力加大，动力消耗增加(H)，不经济。
    • b.改变泵的特性曲线——改变泵的转速
      • 优点:转速下降流量减小，动力消耗(He)也相应降低;
      • 缺点:需要价格昂贵的变速电动机，流量不能连续调节，生产中很少采用。
    • c.泵的并联和串联
      • 并联、串联后，流量和压头都增加
      • 低阻输送管路---并联优于串联
      • 高阻输送管路---串联优于并联
• 安装高度和汽蚀现象
  • 汽蚀现象
    • 概念:离心泵安装高度提高时，将导致泵进口处压力降低，叶轮叶片进口(泵内压力最低点)压力也降低。当此处压力降至被输送液体的饱和蒸汽压时，将发生沸腾所生成的蒸汽泡在随液体从入口向外周流动中，又因压力迅速增大而急剧冷凝。气泡周围的液体以很大的速度从周围冲向气泡中心，造成产生频率很高、瞬时压力很大的冲击，这种现象称为汽蚀现象。
  • 允许安装高度
    • 离心泵安装时，应注意选用较大的吸入管路，减少吸入管路的长度、弯头、阀门等管件，以减少吸入管路的阻力。
  • 汽蚀余量Δh
    • 通常为安全起见，离心泵实际安装高度应比允许安装高度低0.5~1m。
• 管路特性曲线于泵的工作点
  • 管路特性曲线
    • 流体通过固定管路时所需的压头与液体流量的曲线。
  • 管路特性方程
  • 泵的工作点
    • 离心泵特性曲线与管路特性曲线的交点M，为离心泵在管路中的工作点。