离心泵基础知识
p?pvu1u?hc?1min??K?Hf,1?K?g2g2g而临界汽蚀余量 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仅与泵的结构及尺寸有关,它就是泵的抗气蚀性能参数。
离心泵的Δhc由泵制造厂实验测定,其值随流量增大而增大。为确保离心泵的正常操作,将所测得的临界汽蚀余量Δhc加上一定的安全量后,称为必需气蚀余量Δhr,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Δhr表示。在一些离心泵的特性曲线图上,也绘出Δhr－Q曲线。也应注意在确定离心泵安装高度时应取可能出现的最大流量为计算依据。
三、离心泵的允许安装高度
由离心泵的吸液示意图2-7,列出伯努力方程式,可求得离心泵的允许安装高度Hg:
22p?p1u1Hg?a??Hf,0?1?g2g m (2-15)
若已知离心泵的必需气蚀余量Δhr,则有:
Hg?pa?pv??hr?Hf,0?1?g (2-16)
2若已知离心泵的允许吸上真空度,则有:
uHg?H's?1?Hf,0?12g (2-17)
四、讨论
1.从前面的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的,事实上汽蚀现象的产生可以有以下三方面的原因:①离心泵的安装高度太高;②被输送流体的温度太高,液体蒸气压过高;③吸入管路的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的贡献。由此,我们又可以有这样一个推论:一个原先操作正常的泵也可能由于操作条件的变化而产生汽蚀,如被输送物料的温度升高,或吸入管线部分堵塞。
2.有时,计算出的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Hg的大小与泵的流量有关。由其计算公式可以瞧出,流量越
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大,计算出的Hg越小。因此用可能使用的最大流量来计算Hg就是最保险的。
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的温度可能会升高;或由于贮槽液面降低而引起的实际安装高度的升高)。
5.当液体的操作温度较高或其沸点较低时,应注意尽量减小吸入管路的压头损失(如可以选用较大的吸入管径,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 离心泵的选用、安装与操作
一、 离心泵的类型:
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的液体。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的液体,接触液体的部件用耐腐蚀的材料制成,要求密封可靠。(F型)
3.油泵:输送石油产品的泵,要求有良好的密封性与冷却系统。(Y型) 4.杂质泵:输送含固体颗粒的液体、稠厚的浆液,叶轮流道宽,叶片数少。(P型)
单吸泵;双吸泵; 单级泵;多级泵; 二、 离心泵的选用
1.根据被输送液体的性质与操作条件确定泵的类型。
2.确定输送系统的流量与所需压头。流量由生产任务来定,所需压头由管路的特性方程来定。
3.根据所需流量与压头确定泵的型号
(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都稍大一点的。 (4)若几个型号都满足,应选一个在操作条件下效率最高的
(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。
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泵的类型与型号选出后,应列出该泵的性能参数。
4.核算泵的轴功率。若输送液体的密度大于水的密度时,则要核算泵的轴功率,重新配置电动机。
三、离心泵的安装与操作 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的阻力,以减少发生汽蚀的可能性。主要考虑:吸入管路应短而直;吸入管路的直径可以稍大;吸入管路减少不必要的管件与阀门,调节阀应装于出口管路。
2.操作:
(1) 启动前应灌泵,并排气。
(2) 应在出口阀关闭的情况下启动泵,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的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50oC的清水输送到她处,槽内水面恒定,输送量为50m3/h。已知泵吸入管路的压头损失为2m,动压头可忽略,当地大气压为9、81×104Pa。求:该离心泵的安装高度Hg。
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50m3/h时的必需气蚀余量为Δhr＝3、0m。
34??988.1Kg/m,p?1.234?10Pa v又查出50C时水的物理性质为:
o
故离心泵的允许安装高度可用下式计算:
pa?pv9.81?104?1.234?104Hg???hr?Hf0?1??3?2?3.85m?g988.1?9.81
为安全起见,离心泵的实际安装高度应比允许安装高度Hg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,吸入管路的全部压头损失为1、6m。异丁烷在输送条件下的密度为530Kg/m3,饱与蒸气压为637、65 KPa。在泵的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？
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分析:要判断该泵能否正常操作,应根据已知条件,核算泵的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,以便与该离心油泵的实际安装高度-1、5m进行比较。
Hg?pa?pv??hr?Hf0?1?g
33p?652.37?10Pa,p?637.65?10Pa,?hr?3.5m,Hf0?1?1.6m,代v由题意知:a入上式得:
(652.37?637.65)?103Hg??3.5?1.6??2.27m530?9.81
说明:已知泵的实际安装高度为-1、5m,大于允许安装高度-2、27m,即表明泵的实际安装高度偏高,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:必须使该泵的安装位置向下移动,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:若泵的安装位置不能移动,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20oC的水送至塔顶水槽内,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的当量长度),摩擦系数λ为0、018,管路系统要求送水量为72m3/h。试由教材附录中选用一台适宜的离心泵。 解:(1)确定输送水管的规格及水在管内的实际流速。
据教材表1-1中可查出,输送自来水时,可选取u?1.5m/s,故可求出管径d,
d?Vh72??0.13m3600?0.785?u3600?0.785?1.5
由附录可选用?140?4.5mm热轧无缝钢管合适,此管的实际内径
d?140?4.5?2?131mm
管径确定后应重新核定流速,水在管内实际流速为:
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u?72?1.48m/s3600?0.785?(0.131)2
(2)确定压头损失Hf1-2
由题给L??Le?52m,??0.018
Hf1?2L??Leu252(1.48)2?????0.018???0.80md2g0.1312?9.81
则
(3)确定管路所需的外加压头He
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:
2u12Pu2P1Z1???He?Z2??2?Hf1?22g?g2g?g
已知: Z1=-1、5m , Z2=15m , P1=P2=0(表压) , u1=0 ,u2=0 , Hf 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=72m3/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=100m3/h,H=20m,?=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的设备中,要求流量为10m3/h,升扬高度为6m,全部压头损失为5m,混酸的密度为1600Kg/m3。
试选用适宜的离心泵。
解:输送以硫酸为主的腐蚀性混酸,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。现计算管路所需的外加压头He :
?u2?PHe??Z???Hf2g?g由公式
3已知:?Z?6m,?p?196.2?10Pa,u1?u2,
Hf?5m??1600Kg/m3 ,,代入上式,可得:
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