离心泵的构造与工作原理及选用.doc

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1、离心泵的构造与工作原理及选用发布日期：2011-12-21            浏览数：5394【本节重点】    （1）离心泵的构造与工作原理；  （2）离心泵的特性曲线及主要影响因素；离心泵的工作点；  （3）离心泵的选用、安装、操作和调节。   【本节难点】    离心泵的理论压头推导。    １ 离心泵的构造及工作原理          离心泵结构简单，操作容易，流量易于调节，且能适用于多种特殊性质物料，因此在工业生产中普遍被采用。（1）离心泵的构造   ①叶轮：作用是将能量传给液体。按有无盖板分为开式、闭式和半开式；   ②泵壳：作用是收集被叶轮

2、抛出的液体，并将部分动能转换成静压能；   ③泵轴：作用是将电机的输出功传给叶轮。            （2）离心泵的工作原理  ①叶轮被泵轴带动旋转，对位于叶片间的流体做功，流体受离心力的作用，由叶轮中心被抛向外缘；  ②泵壳汇集从各叶片间被抛出的液体，这些液体在壳内顺着蜗壳形通道截面积逐渐扩大的方向流动，使流体的部分动能转化为压强能，以减小输送过程中的能量损失；  ③叶轮高速旋转，迫使叶轮中心的液体以很高的速度被抛开，从而在叶轮中心形成低压区，低位槽中的液体因此被源源不断地吸上。   “气缚现象”：如果离心泵在启动前壳内充满的是气体，则启动后叶轮中心气

3、体被抛时不能在该处形成足够大的真空度，这样槽内液体便不能被吸上。这一现象称为气缚。为防止气缚现象的发生，离心泵启动前要用外来的液体将泵壳内空间灌满。这一步操作称为灌泵。为防止灌入泵壳内的液体因重力流入低位槽内，在泵吸入管路的入口处装有止逆阀（底阀）；如果泵的位置低于槽内液面，则启动时无需灌泵。  ④泵内液体能量转换效率高叶轮外周安装导轮，使。导轮是位于叶轮外周的固定的带叶片的环。这此叶片的弯曲方向与叶轮叶片的弯曲方向相反，其弯曲角度正好与液体从叶轮流出的方向相适应，引导液体在泵壳通道内平稳地改变方向，使能量损耗最小，动压能转换为静压能的效率高。  ⑤后盖板上

4、的平衡孔消除轴向推力。离开叶轮周边的液体压力已经较高，有一部分会渗到叶轮后盖板后侧，而叶轮前侧液体入口处为低压，因而产生了将叶轮推向泵入口一侧的轴向推力。这容易引起叶轮与泵壳接触处的磨损，严重时还会产生振动。平衡孔使一部分高压液体泄露到低压区，减轻叶轮前后的压力差。但由此也会此起泵效率的降低。   ２离心泵的理论压头     （1）离心泵的理论压头  假定条件：①叶轮内叶片数目无限多，叶片的厚度无限薄，无任何环流现象；           ②液体为粘度等于零的理想流体，液体在流动中没有阻力。  在叶轮的进、出口截面列机械能衡算式，从而导出离心泵理论压头为HT

5、：     （2）流量对理论压头的影响    其中：；        r2—叶轮外半径；        ω—叶轮旋转角速度；        qV—泵的体积流量；        b2—叶片宽度；        β—叶片装置角。（3）叶片形状对理论压头的影响  当泵转速n、叶轮直径D2、叶轮出口处叶片宽度b2、流量qV一定时，HT随叶片形状β2而变。    ①径向叶片，β2=90，Ctgβ2=0，HT= 与qV无关；    ②后弯叶片，    ③前弯叶片，讨论：  ①装置角β是叶片的一个重要设计参数。当其值小于90度时称为后弯叶片，此时液体流动能量损失小，所以一

6、般都采用后弯叶片；  ②当采用后弯片时，Ctgβ为正，理论压头HT随叶轮直径、转速及叶轮周边宽度的增加而增加，随流量的增加呈线性规律下降；  ③理论压头与流体的性质无关。   ３离心泵的特性曲线      （1）离心泵的主要性能参数     离心泵的性能参数是用以描述一台离心泵的一组物理量。 ①流量（qV）：以体积流量来表示的泵的输液能力，与叶轮结构、尺寸和转速有关。  ②扬程（H）：泵向单位重量流体提供的机械能。与流量、叶轮结构、尺寸和转速有关。  ③轴功率（Pa）：单位时间内由电机输入离心泵的能量。有效功率(Pe)：离心泵单位时间内对流体做的功：Pe=q

7、VHρg；  ④效率（η）：，由于以下三方面的原因，电机传给泵的能量不可能100%地传给液体，（A）容积损失；（B）水力损失；（C）机械损失。（2）离心泵的性能曲线   从前面的讨论可以看出，对一台离心泵，在转速固定的情况下，其压头、轴功率和效率都与其流量有一一对应的关系。这些关系的图形表示就称为离心泵的性能曲线，包括qV-H曲线、qV-Pa曲线和qV-η曲线,这些关系一般都通过实验来测定。    离心泵的特性曲线一般由离心泵的生产厂家提供，标绘于泵产品说明书中，其测定条件一般是20℃清水，转速也固定。典型的离心泵性能曲线如图所示。讨论：  ①从qV -H曲

8、线中可以看出，随着流量的增加，压头是下降   的，即