【正文】 第一節(jié) 泵的概述 第二節(jié) 離心泵的裝置及分類 第三節(jié) 離心泵的基本原理 第八節(jié) 離心泵的主要零部件 第四節(jié) 離心泵的性能曲線及其確定 第五節(jié) 離心泵的汽蝕 第六節(jié) 離心泵的運(yùn)轉(zhuǎn) 第七節(jié) 離心泵的選擇 第九節(jié) 離心泵的操作及故障排除 第一章 離心泵 離心泵的認(rèn)知、 原理、結(jié)構(gòu)分析 離心泵的操作運(yùn) 行安裝、維修 本章學(xué)習(xí)指導(dǎo) ? 1 本章學(xué)習(xí)的目的 通過(guò)學(xué)習(xí)掌握工業(yè)上最常用的液體輸送機(jī)械離心泵的基本結(jié)構(gòu)、工作原理及操作特性，以便根據(jù)生產(chǎn)工藝的要求，合理地選擇和正確地使用輸送機(jī)械，以實(shí)現(xiàn)高效、可靠、安全的運(yùn)行。 ? 2 本章應(yīng)掌握的內(nèi)容 本章應(yīng)重點(diǎn)掌握離心泵的工作原理、操作特性及其選型。 ? 3 本章學(xué)習(xí)中應(yīng)注意的問(wèn)題 在學(xué)習(xí)過(guò)程中，加深對(duì)流體力學(xué)原理的理解，并從工程應(yīng)用的角度出發(fā)，達(dá)到經(jīng)濟(jì)、高效、安全地實(shí)現(xiàn)流液體輸送。 第一節(jié) 泵的概述 一、在石油化工工業(yè)中的地位： 概念：輸送液體的機(jī)械叫做泵，泵的作用是為液體提供外加能量，提高液體的壓強(qiáng)，以便將液體由低處送往高處或送往遠(yuǎn)處。 地位：占有極為重要的地位，是保證石油化工連續(xù)、安全生產(chǎn)的重要機(jī)器之一，應(yīng)用很廣泛。 二、泵的分類： 按工作原理分：見(jiàn)書(shū)（第 4頁(yè)） （ 1）葉片泵 ：借助于高速旋轉(zhuǎn)的葉輪使流體獲得能 量。包括離心式、軸流式、混流式 （ 2） 容積式：利用活塞或轉(zhuǎn)子的擠壓使流體升壓以獲得能量。包括往復(fù)式、旋轉(zhuǎn)式輸送機(jī)械 （ 3）流體作用式：依靠能量轉(zhuǎn)換原理以實(shí)現(xiàn)輸送流體任務(wù)。如噴射泵 按泵的用途分： 供料泵、循環(huán)泵、成品泵、高溫和低溫泵、廢液泵、特殊用泵等。 三、泵的特點(diǎn)及應(yīng)用范圍 離心泵主要適用于大 中流量和中等壓力場(chǎng)合； 往復(fù)泵主要適用于小流量 和高壓場(chǎng)合；轉(zhuǎn)子泵和漩 渦泵則適用于小流量和高 壓的場(chǎng)合。 其中離心泵具有適用 范圍廣、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單及運(yùn) 轉(zhuǎn)可靠等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng) 用。 第二節(jié) 離心泵的裝置及分類 一、離心泵的裝置 包括葉輪和泵軸的 旋轉(zhuǎn)部件 :平衡盤、推力盤、聯(lián)軸器、套筒、緊圈、固定環(huán) 由泵殼、填料函和軸承組成的 靜止部件 ：吸氣室、擴(kuò)壓器、彎道、回流器 ??離心泵由兩個(gè)主要部分構(gòu)成： 結(jié)構(gòu) 主要工作部件是 葉輪 和 泵殼 。葉輪通常是由 5～ 7個(gè)弧形葉片和前、后圓形蓋板所構(gòu)成。葉輪用鍵和螺母固定在泵軸的一端。固定葉輪用的螺母通常采用 左旋 螺紋，以防反復(fù)起動(dòng)因慣性而松動(dòng)。 軸的另一端穿過(guò) 填料箱 伸出泵殼，由原動(dòng)機(jī)帶動(dòng)。泵殼呈螺線形，亦稱螺殼或蝸殼。 二、離心泵的分類： 按葉輪吸入方式分： （ 1）單吸式離心泵：只有一個(gè)吸入口，應(yīng)用廣泛。 Q=~300m/h， H=8~150m （ 2）雙吸式離心泵：有兩個(gè)吸入口同時(shí)吸液。Qmax=2023m/h， H=10~110m 按級(jí)數(shù)分類： （ 1）單級(jí)離心泵：只有一個(gè)葉輪，應(yīng)用廣泛，揚(yáng)程低。 （ 2）多級(jí)離心泵：有兩個(gè)以上葉輪。一般為單吸式，H=100~650， Q=5~720m/h 。 按揚(yáng)程分類：低壓離心泵（ H20m)、中壓離心泵(h=20~100m)、高壓離心泵 (H100m) 按泵的用途和輸送液體性質(zhì)分類：清水泵、泥漿泵、酸泵、堿泵、油泵、砂泵、低溫泵、高溫泵、屏蔽泵等。 3 3 3 第三節(jié) 離心泵的基本原理 一、離心泵的基本性能參數(shù)： ? （ Q） : 離心泵在單位時(shí)間送到管路系統(tǒng)的液體體積，常用單位為 L/s或 m3/h； ? （ H） ：離心泵對(duì)單位重量的液體所能提供的有效能量，其單位為 m； 應(yīng)當(dāng)注意，不要把揚(yáng)程和升揚(yáng)高度等同起來(lái)。用泵將液體從低處送到高處的高度，稱為升揚(yáng)高度。升揚(yáng)高度與泵的揚(yáng)程和管路特性有關(guān)，泵運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，其升揚(yáng)高度值一定小于揚(yáng)程 ? （ ?） ：由原動(dòng)機(jī)提供給泵軸的能量不能全部為液體所獲得，通常用效率來(lái)反映能量損失； ? （ N） ： 指離心泵的泵軸所需的功率，單位為W或 kW。 泵的軸功率 N大于泵的有效功率 N效 ? ：后續(xù) 二、離心泵的工作原理： 泵殼內(nèi)必須先充滿液體 ， 否則，易出現(xiàn) “氣縛” 現(xiàn)象。 原動(dòng)機(jī) ： 軸 ＋ 葉輪，旋轉(zhuǎn) 離心力 中心 動(dòng)能 ? 高速離開(kāi)葉輪 外圍 靜壓能 ? 葉片間液體 : — 液體被做功 吸上原理： 先將液體注滿泵殼，葉輪高速旋轉(zhuǎn)，將液體甩向葉輪外緣，產(chǎn)生高的動(dòng)能，由于泵殼液體通道設(shè)計(jì)成截面逐漸擴(kuò)大的形狀，高速流體逐漸減速，由部分動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓能，即流體出泵殼時(shí)，表現(xiàn)為具有高壓的液體。在液體被甩向葉輪外緣的同時(shí)，葉輪中心液體減少，出現(xiàn)負(fù)壓（或真空），則常壓液體不斷補(bǔ)充至葉輪中心處。于是，離心泵葉輪源源不斷輸送著流體。 何以得名離心泵，因?yàn)槿~輪旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，產(chǎn)生離心力，離心力產(chǎn)生高速度。 氣縛現(xiàn)象 ? 離心泵在啟動(dòng)前要灌滿液體，以排出泵內(nèi)的空氣。 ? 如果離心泵在啟動(dòng)前殼內(nèi)充滿的是氣體，則啟動(dòng)后葉輪中心氣體被拋時(shí)不能在該處形成足夠大的真空度，即：泵內(nèi)存在空氣，由于空氣的密度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于液體，則產(chǎn)生的離心力小，不能將空氣甩出去，使泵殼內(nèi)形不成足夠的真空度，不能吸液。這樣槽內(nèi)液體便不能被吸上。這一現(xiàn)象稱為氣縛。 。 防止方法： （ 1）吸入管末端安裝單向底閥。 底閥上裝有濾網(wǎng)。 （ 2）啟動(dòng)前灌泵。 葉輪泵殼泵軸吸入口底閥濾網(wǎng)調(diào)節(jié)閥排出口吸入管排出管 三、離心泵的理論揚(yáng)程 ? 先分析液體在葉輪中的流動(dòng)情況 → ? 再建立揚(yáng)程方程式 → ? 后分析其規(guī)律 →得到管理（提高揚(yáng)程）的要點(diǎn) 為簡(jiǎn)化液體在葉輪內(nèi)的復(fù)雜運(yùn)動(dòng)，作兩點(diǎn)假設(shè)： ①葉輪內(nèi)葉片的數(shù)目為無(wú)窮多 理性葉片 ，即葉片的厚度為無(wú)限薄，從而可以認(rèn)為液體質(zhì)點(diǎn)完全沿著葉片的形狀而運(yùn)動(dòng)，亦即液體質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡與葉片的外形相重合； ②輸送的是 理想液體 ，由此在葉輪內(nèi)的流動(dòng)阻力可忽略。 * 相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度 ω：它是以與液體一起作等角速度的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)為參照系，液體質(zhì)點(diǎn)沿葉片從葉輪中心流到外緣的運(yùn)動(dòng)速度，即相對(duì)于旋轉(zhuǎn)葉輪的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度 ω。 * 絕對(duì)運(yùn)動(dòng)速度 c：它是以固定于地面的靜止坐標(biāo)作為參照系的液質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)，稱為絕對(duì)運(yùn)動(dòng)，絕對(duì)運(yùn)動(dòng)速度用 c表示。 三者關(guān)系： 速度三角形如圖示：三個(gè)速度構(gòu)成了速度 Δ ， α 表示 c與 u之間的夾角， β 表示 ω與 u反方向延長(zhǎng)線之間的夾角， α ， β 稱為流動(dòng)角，其大小與葉輪的結(jié)構(gòu)有 關(guān) 。根據(jù)余弦定理，則： 液體質(zhì)點(diǎn)在葉輪內(nèi)的速度有三個(gè)： * 圓周運(yùn)動(dòng)速度 u：葉輪帶動(dòng)液體質(zhì)點(diǎn)作圓周運(yùn)動(dòng)的速度， 若將 c分解為徑向分量 Cr和圓周分量 Cu， 則分別為： （得出的公式結(jié)論將在后面用） 則： 離心泵的基本方程： 離心泵葉輪通過(guò)葉片傳給液體的能量與液體的流動(dòng)狀態(tài)有關(guān)，即與速度三角形有關(guān)。 對(duì)于理想液體通過(guò)理想葉輪時(shí)，按照基本能量方程中動(dòng)量矩定理可知，單位時(shí)間內(nèi)質(zhì)點(diǎn) 系對(duì)某軸的動(dòng)量矩變化，等于在同一時(shí)間內(nèi)作用于該質(zhì)點(diǎn)系的所有外力對(duì)同軸的力矩， 得出： gcucugcucuH uuT ????????? 1122111222 coscos ??符號(hào)下加角標(biāo) 1者， 指葉輪進(jìn)口的參數(shù)， 加下角標(biāo) 2者， 指在葉輪出口的參數(shù)。 該方程即為離心泵基本方程，也稱歐拉方程。不僅適用于離 心泵，且適用于離心式風(fēng)機(jī)、離心式壓縮機(jī)，是離心機(jī)械通用的 基本方程 對(duì)歐拉方程式的分析 gcucugcucuH uuT 1122111222coscos ?????αα歐拉方程 I式 ① 在離心泵設(shè)計(jì)中，為提高理論壓頭，一般使 α1＝ 90176。 （液體徑向進(jìn)入葉片間通道）， cosα1＝ 0 即液體進(jìn)入葉輪流到時(shí)無(wú)預(yù)旋 gcugcuH uT 22222cos ???α歐拉方程 I式 又根據(jù)進(jìn)出口速度三角形，根據(jù)余弦定律，可推導(dǎo)出歐拉 II式 gccgguuHT 222212222212122 ???????ωωHp（靜壓頭） Hc(動(dòng)壓頭 ) 離心力的作用下葉輪旋轉(zhuǎn)所增加的靜壓頭 葉片間通道面積逐漸加大使液體的相對(duì)速度減少所增加的靜壓頭 液體流經(jīng)葉輪后所增加的動(dòng)壓頭（在蝸殼中其中一部分將轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓能） Hp用于克服裝置中的流阻、液位差和反壓。要求 Hp大于這三者之和。 Hc表現(xiàn)為液流的絕對(duì)速度增加。要求 Hc不宜過(guò)大，因?yàn)?Hc大流阻大。 ② 根據(jù)速度三角形 c2u= c2cosα2 =u2 – cr2ctg β2 w2 α2 c2 u2 cr2 c2u β2 將上兩式代入歐拉方程 II式后，得： 設(shè)葉輪的外徑為 D2，葉輪出口處的寬度為 b2，理論流量 QT? =cr2A ， 則： β2 β2 α2 稱為離心泵的基本方程式 有限葉片葉輪的理論揚(yáng)程 實(shí)際葉輪的葉片是有限的，液體在兩葉片間流動(dòng)時(shí)，除沿葉片由內(nèi)向外流動(dòng)以外，還有軸向渦流，葉片間的流道越寬，渦流就越嚴(yán)重，由于渦流的影響，液體經(jīng)實(shí)際葉輪所獲得的理論揚(yáng)程小于實(shí)際揚(yáng)程，引入環(huán)流系數(shù) K： Ht=Kht∞ K與葉片數(shù)目、葉輪外徑之比、葉片進(jìn)出口安裝角、葉片長(zhǎng)度