雙吸渣漿泵的設(shè)計(jì)及機(jī)械密封設(shè)計(jì)-文庫(kù)吧
2025-04-22 12:51 本頁(yè)面
【正文】 5 第二章 渣漿泵基本原理 第壱節(jié) 泵的工作原理 泵是把原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成液體能量的機(jī)器。泵用來(lái)增加液體的位能、壓能、動(dòng)能。原動(dòng)機(jī)通過(guò)泵軸帶動(dòng)葉輪旋轉(zhuǎn)，對(duì)液體做功，使其能量增加，從而使需要數(shù)量的液體，由吸水池經(jīng)泵的過(guò)流部件輸送到要求的高度或要求壓力的地方。 如下圖 11 所示 ,是簡(jiǎn)單的離心泵裝置。原動(dòng)機(jī)帶動(dòng)葉輪旋轉(zhuǎn)，將水從 A 處吸入泵內(nèi)，排送到 B 處。泵中起主導(dǎo)作用的是葉輪 ,葉輪中的葉片強(qiáng)迫液體旋轉(zhuǎn) ,液體在離心力作 用下向四周甩出。這種情況和轉(zhuǎn)動(dòng)的雨傘上的水滴向四周甩出去的道理一樣。泵內(nèi)的液體甩出去后，新的液體在大氣壓力下進(jìn)入泵內(nèi) ,如此連續(xù)不斷地從 A 處向 B 處供水。泵在開(kāi)動(dòng)前，應(yīng)先灌滿水。如不灌滿水，葉輪只能帶動(dòng)空氣旋轉(zhuǎn) ,因空氣的單位體積的質(zhì)量很小，產(chǎn)生的離心力甚小，無(wú)力把泵內(nèi)和排水管路中的空氣排出，不能在泵內(nèi)造成一定的真空，水也就吸不上來(lái)。泵的底閥是為灌水用的，泵出口側(cè)的調(diào)節(jié)閥是用來(lái)調(diào)節(jié)流量的。 6 第弐節(jié) 機(jī)械密封基本原理 機(jī)械密封是由兩塊密封元件（靜環(huán)和動(dòng)環(huán)）垂直于軸的光滑而平直的表面相互貼合，并做相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)而構(gòu) 成的密封裝置，如圖 21 所示。它是靠彈性構(gòu)件（如彈簧6）和密封介質(zhì)的壓力在旋轉(zhuǎn)的動(dòng)環(huán)和靜環(huán)的接觸面（端面）上產(chǎn)生適當(dāng)?shù)膲壕o力，使這兩個(gè)端面緊密貼合，故又稱端面密封。 構(gòu)成機(jī)械密封的基本元件有：端面密封副（靜環(huán) 1 和動(dòng)環(huán) 2）、彈性元件（如彈簧 4）、輔助密封（如 O 型圈 9 和 10）、傳動(dòng)件（如傳動(dòng)銷 3 和傳動(dòng)螺釘 7）、防轉(zhuǎn)件（如防轉(zhuǎn)銷 11）和緊固件（如彈簧座 推環(huán) 1壓蓋 1緊定螺釘 6 與軸套14），其中， Ⅰ 、 Ⅱ 、 Ⅲ 、 Ⅳ 為泄漏點(diǎn)。 圖 22 機(jī)械密封原理圖 7 第三章 渣漿泵的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 第壱節(jié) 泵汽蝕余量的計(jì) 算 汽蝕余量對(duì)于泵的設(shè)計(jì)、試驗(yàn)和使用都是十分重要的汽蝕基本參數(shù)。設(shè)計(jì)泵時(shí)根據(jù)對(duì)汽蝕性能的要求設(shè)計(jì)泵 ,如果用戶給定了具體的使用條件 ,則設(shè)計(jì)泵的汽蝕余量 rNPSH必須小于按使用條件確定的裝置汽蝕余量aNPSH。欲提高泵的汽蝕性能 ,應(yīng)盡量減小r。泵試驗(yàn)時(shí) ,通過(guò)汽蝕試驗(yàn)驗(yàn)證r,這是確定r唯一可靠的方法。它一方面可以驗(yàn)證泵是否達(dá)到設(shè)計(jì)的 值。另一方面 ,考慮一個(gè)安全余量 ,得到許用汽蝕余量 [NPSH],作為用戶確定幾何安裝高度的依據(jù) .可見(jiàn) ,正確地理解和確定汽蝕余量是十分重要的。 為了深入理解汽蝕的概念 ,應(yīng)區(qū)分以下幾種汽蝕余量： aNPSH—— 裝置汽蝕余量又叫有效的汽蝕余量。是由吸入裝置提供的 ,aNPSH越大泵越不容易發(fā)生汽蝕。 r—— 泵汽蝕余量又叫必需的汽蝕余量 ,是規(guī)定泵要達(dá)到的汽蝕性能參數(shù) , r越小 ,泵的抗汽蝕性能越好。 tNPSH—— 試驗(yàn)汽蝕余量 ,是汽 蝕試驗(yàn)時(shí)算出的值 , 試驗(yàn)汽蝕余量有任意多個(gè) ,但對(duì)應(yīng)泵性能下降一定值的試驗(yàn)汽蝕余量只有一個(gè) ,稱為臨界汽蝕余量 ,用 c表示。 ? ?NPSH—— 許用汽蝕余量 ,這是確定泵使用條件 (如安裝高度 )用的汽蝕余量 ,它應(yīng)大于 臨 界 汽 蝕 余 量 , 以 保 證 泵 運(yùn) 行 時(shí) 不 發(fā) 生 汽 蝕 , 通常取? ?=? ? ~ 或? ?NPSH=c+k, k 是安全值。 這些汽蝕余量有如下關(guān)系 : ? ? arc N P S HN P S HN P S HN P S H ??? 泵汽蝕余量的計(jì)算 : HNPSHr?? ? HNPSHr ?? 式中 : —— 托馬汽蝕系數(shù)； —— 泵最高效率點(diǎn)下的泵單級(jí)揚(yáng)程； rNPSH—— 最高效率點(diǎn)下的泵汽蝕余量。 8 根據(jù)【《現(xiàn)代泵技術(shù)手冊(cè)》關(guān)醒凡編著，宇航出版社。】 查圖 47 取?=，所以 ???? HN P SH r ? 。 第弐節(jié) 泵的基本參數(shù)的確定 確定泵的進(jìn)口直徑 泵進(jìn)口直徑也叫泵吸入口徑 ,是指泵吸入法蘭處管的內(nèi)徑。吸入口徑由合理的進(jìn)口流速確定。泵的進(jìn)口流速一般為 3m/s 左右，從制造經(jīng)濟(jì)行考慮，大型泵的流速取大些，以減小泵體積，提高過(guò)流能力。從提高抗汽蝕性能考慮，應(yīng)取較大的進(jìn)口直徑，以減小流速。常用的泵吸入口徑，流量和流速的關(guān)系如圖所示。對(duì)抗汽蝕性能要求高的泵，在吸入口徑小于 250mm 時(shí)，可取吸入口徑流速 smVs /~? ，在吸入口徑大于 250mm時(shí)，可取 smVs /~? 。選定吸入流速后，按下式確定sD,在該設(shè)計(jì)中，雙吸離心式渣漿泵： ss VQD ?4? 吸入口徑（ mm） 40 50 65 80 100 150 200 250 單 級(jí) 泵 流速（ m/s） 流量（ m3/h） 25 50 100 180 300 500 注：此表取自【《現(xiàn)代泵技術(shù)手冊(cè)》關(guān)醒凡編著，宇航出版社。】 取吸入口流速smVs /3?，代入公式得： mVQD ss 1 3 8 6 0 01 6 244 ??? ??? ?? 取泵的吸入口徑為 150mm。 確定泵的出口直徑 泵出口直徑也叫泵排出口徑，是指泵排出法蘭處管的的內(nèi)徑。對(duì)于低揚(yáng)程泵，排出口徑可與吸入口徑相同；對(duì)于高揚(yáng)程泵，為減小泵的體積和排出管路直徑，可取 排出口徑小于吸入口徑，一般取 sd DD )~1(? 式中：d—— 泵的排出口徑 —— 泵的吸入口徑 9 根據(jù)該泵的特性，由于該泵的流量大，考慮排水管路的經(jīng)濟(jì)性 mmmmDD Sd ???? 取 mmDd 100? 。 泵轉(zhuǎn)速的確定 確定泵轉(zhuǎn)速應(yīng)考慮以下因素： （ 1）泵的轉(zhuǎn)速越高，泵的體積越小，重量越輕，據(jù)此應(yīng)選擇盡量高的轉(zhuǎn)速； （ 2）轉(zhuǎn)速和比轉(zhuǎn)數(shù)有關(guān)，而比轉(zhuǎn)數(shù)和效率有關(guān)，所以轉(zhuǎn)速應(yīng)該和比轉(zhuǎn)數(shù)結(jié)合起來(lái)確定； （ 3）確定轉(zhuǎn)速應(yīng)考慮原動(dòng)機(jī)的種類（電動(dòng)機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、汽輪機(jī)等）和傳動(dòng)裝置（皮帶傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)、液力偶合器傳動(dòng)等）； （ 4）轉(zhuǎn)速增高，過(guò)流部件的磨損加快，機(jī)組的振動(dòng)、噪聲變大； （ 5）提高泵的轉(zhuǎn)速受到汽蝕條件的限制，從汽蝕比轉(zhuǎn)數(shù)公式 43rNPSHQnC ? 式中： n—— 泵的轉(zhuǎn)速（ r/min） Q—— 泵流量（ m3/s）雙吸泵取Q 可知：轉(zhuǎn)速 和汽蝕基本參數(shù)rNPSH及 有確定的關(guān)系，如得不到滿足，將發(fā)生汽蝕。對(duì)既定得泵汽蝕比轉(zhuǎn)數(shù) 值為定值，轉(zhuǎn)速增加，流量增加，則rNPSH增加，當(dāng)該值大于裝置汽蝕余量a時(shí)，泵將發(fā)生汽蝕。 選 1500?C, ?rNPSH ， smQ / 3? 則 m i n/3 7 7 90 2 2 5 0 04343rQN P S HCn r ?? ???? 根據(jù)汽蝕要求，泵的轉(zhuǎn)速應(yīng)小于 min/3779r ，而實(shí)際轉(zhuǎn)速為 min/2900r 估算泵的效率 （ 1）水力效率h? 水力效率h按下式計(jì)算 % 6 0 02 9 0 0 1 6 2lg0 8 3 8 3 33 ???????? nQh? ，式中： —— 泵流量（ m3/s）雙吸泵取2 10 n—— 泵的轉(zhuǎn)速（ r/min） （ 2）容積效率v? 容積效率v可按下式計(jì)算 31??? sv n? 該容積效率為只考慮葉輪前密封環(huán)的泄漏的值 ,對(duì)于有平衡孔、級(jí)間泄漏和平衡盤泄漏的情況 ,容積效率還要相應(yīng)降低。 則 %113232 ??????? ??sv n? （ 3）機(jī)械效率m %1 0 0601 0 06767 ??????????????????sm n? 泵的總效率 %72%87%96%86 ??????? mvh ???? 泵的理論揚(yáng)程 mHHht 78 ??? ? 泵的理論流量 hmVt / 6 1 6 2 3??? ? 軸功率和原動(dòng)機(jī)功率 泵的軸功率： KwKwg Q HP
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