泵基础理论
在一般情况下,泵的扬程以泵轴线为界,可分为两段,一段是以吸水管 把水吸上来,一段通过出水管把水压出去。如图所示。
水泵能把水吸上来的高度叫吸水扬程, 简称吸程H吸,水泵把水压出去的高度称 为压水扬程H压,用公式表示为: H总= H吸+ H压。
转速n
转速是泵轴单位时间内的转数,用n表示。 单位是r/min。
压出室
压出室的功能是把叶轮出口处流出来的液体收集起来, 并且把它送入压水管路,液体从叶轮中流出时速度是很大 的,为了减小压水管路中的水力损失,将液体送入压水管 以前,必须将液体的速度降低,将部分动能转化为压能, 这个任务也要在压出室中完成,并且要求水压损失最小。
叶片泵的结构形式
叶片泵的结构型式甚多,下面根据分类标 准的不同详细介绍
机定子内侧装有屏蔽套,以防液体进 入定子
3、磁力泵: 电动机带动外磁钢旋转,通过磁感应使和泵叶轮 连在一起的内磁钢旋转,内外磁钢间有隔离套, 完全杜绝液体外漏
4、自吸式泵: 泵再次起动时无需灌 水的泵 5、管道泵: 泵作为管道的一部分, 无需特别改变管路即 可安装 6、无堵塞泵:泵抽送液体中所含 固体物质不会在泵 内造成堵塞。
特性曲线
泵内运动参数之间存在着一定的联系,如果用曲线 的形式表示泵性能参数之间的关系,称为泵的特性曲线, 也叫泵的性能曲线。
通常用横坐标表示流量Q、纵坐标表示扬程H、效 率η、轴功率N、必需汽蚀余量NPSHr。
泵的性能曲线包括扬程曲线、效率曲线、功率曲 线、泵必需汽蚀余量曲线。
Q
流量 (m3/h)
3、驼峰特性曲线 H
Q
在流量为0时,扬程为H0,称为关死 点扬程。随着流量增加,扬程达到最 大值Hmax,而后随流量增加,扬程下降。 这是一种不稳定的特性曲线。 标准规定当 Hmax/H0≤1.02 时,才符 合要求。
Q
几何参数对泵特性曲线的影响
1、叶片出口安放角2 在其它参数不变的情况下,2越大,泵的扬程越 高。一般情况下 15<2<40 。 2<90 时,功率曲线是一 条有极值的曲线。 2、叶轮外径D2 当Q=0时关死点的扬程随D2增加而增加。 3、叶轮出口宽度b2 b2越大,曲线越平。我们知道,理论扬程曲线平,实 际扬程曲线容易出现驼峰,因此,为了消除驼峰或增加曲 线的斜度,应减小出口宽度b2。 4、修削叶片进出口部分
按泵体的支承方式
1、悬架式: 泵体下有泵脚,固定在底座上, 轴承体悬在一端
2、托架式: 轴承体下部固定在底座上, 泵体被轴承体托起悬在一端
3、中心支承式
泵体两侧在通过轴心的水平 面上固定在底座上
特殊结构的叶片泵
1、潜水电泵: 驱动泵的电动机与泵一 起放在水中使用的泵
2、屏蔽泵 :泵与电机直联(共用一根轴),电动
ns
3.65 n Q H
3 4
Qm
对 双 吸 泵 取Q s 2 H m 对 多 级 泵 取 单 级 扬 程
3
n r
min
关于比转数的几点说明
1、同一台泵在不同工况下具有不同的比转数,作为相 似准则的ns是指对应最高效率点工况下的值。一般指设 计点的比转数。 2、比转数是根据相似理论推得的,可以作为相似判据, 即是说几何相似的泵在相似工况下ns值相等。反之,一般 说来ns值相等的泵是几何相似和运动相似的,但不能说ns 相等的泵一定几何形状相似。
影响排水高低的因素
离心泵排水的高低,与泵内压力 的大小有关,而压 力的大小与叶轮直径和转速有关。
在相同转速下,叶轮直径 大 的离心泵,产生的压力 大,排出的高度就高。反之,叶轮直径小,产生的压 力也小,排出的高度就低。 同一水泵,当转速不同时,出水高度也不同,转速 大,出水高。反之,出水就低。
离心泵的吸入原理
A: 修磨叶片出口部分背面,在相同流量情况下,可使泵的效率提高 约2% ~ 5%;在相同扬程下,泵的流量增加约5%~10%。 B:修磨叶片进口工作面,能增加叶片进口角,增加叶片间进口的开口 面积,从而改善泵的汽蚀性能。
泵的相似定律
相似理论在泵的设计和实验中广泛应用。通常所说的按 模型换算进行相似设计和进行模型实验就是在相似理论指导 下进行。用小的模型进行试验要比真机试验经济得多,由于 受到条件的限制,当真机尺寸过大时,很难进行真机实验, 只能用模型试验代替。 当实型泵和模型泵满足几何相似、运动相似时,尺寸、 转速有以下泵的相似定律:
Qm nm D 2 m 1 Q n D 2 H m nm H n
3 2 3
式中:m代表模型泵。
实型泵和模型泵尺寸、转速相差 较大时,效率将有明显差别,泵 尺寸越大,转速越高,泵效率就 越高。
D2 m D 2 2
效率
效率反映了水泵对动力利用的情况,它是一个技术经济指标, 用η表示,单位为%
=
N效 N轴
100%
m:机械损失(轴承损失、密封损失、圆盘摩擦损失)
v:容积损失(泵出口处一部分液体流回进口处所产生 的损失)
h:水力损失(沿程阻力损失、局部阻力损失)
泵的必需汽蚀余量NPSHr
表征泵进口部分的压力降,即为了不使泵发生汽蚀,要求 在泵进口处单位重量液体具有超过汽化压力水头的富余能 量。 单位为:m
(1)农业灌溉和排涝用泵 (2)工业及城市供水用泵 (3)电力工业用泵,如锅炉给水泵、渣浆泵、冷凝泵、循环水泵等 (4)化学工业用泵 (5)石油工业用泵 (6)矿山用泵 (7)船舶工业用泵 (8)轻纺、食品用泵 (9)水利建设用泵 (10)尖端科技方面用泵。
离心泵的工作原理
水泵也可叫抽水机,离心泵的工作原理是 依靠泵体内叶轮回转产生离心力的作用,使旋 转着的水产生动能和压力,连续吸水或排水。
离心泵的主要过流部件
压水 室 吸水室
叶轮
吸水室
吸水室的功能是将液体从吸入管路引入叶轮的进口 处,为了使泵有较好的能量性能和汽蚀性能,要求液体 流过吸入室时,水力损失最小和液体流入叶轮进口时速 度分布均匀。
叶轮
叶轮是将能量传递给液体的部件,液体流过叶轮时, 从叶轮处得到能量,于是液体的动能与压能均增大。我们 希望叶轮是在规定量的液体通过叶轮时,每一单位重量 的液体从叶轮处得到规定数量的能量,并且在叶轮中水力 损失最小。
泵内损失功率主要包括水流在泵体内摩阻、积压、回 流以及水泵转子与轴承、填料等零件的摩擦消耗。
配用功率又称配套功率,是指一台泵应选配动力机的功 率数。用N配表示。 配用功率与轴功率之间也有区别,它主要考虑比轴功率多一 个因传动而损失的功率,为了保证机组安全运行,配用功率 还要留有余地,一般为:
N配=(1.1~1.2)N轴
5
2
Pm nm D2 m P n D2
m 3
比转数
泵的相似定律建立了几何相似的泵,在相似工况下, 性能参数之间的关系。也就是说,如果泵性能参数之间存 在着上述关系,泵是几何相似和运动相似的。但是用相似 定律来判别泵是否几何相似和运动相似既不方便,也不直 观。在相似定律的基础上,可以推出一系列几何相似的泵 性能之间的综合数据。如果这些数据相等,则这些泵是几 何相似和运动相似的,可以用相似定律换算性能之间的关 系,这个综合数据就是比转数ns。
下面详细介绍离心泵的吸水与排水原理
离心泵的排水原理
任何物体在运转时,只要围绕某个中心转动,它都 会产生离心力。
叶轮在泵体内高速旋转时,在离心力的作用下,叶轮里的水以很 快速度被甩离叶轮,向四周射去。 射出的高速水流具有很大能量,汇集在泵壳里,互相拥挤,速度减 慢,压力增加。根据水流总要从高压向低压流动的道理,泵壳内的高压 水就沿着水管路被压到低压处去。
泵的基本参数
为了正确、合理地选用水泵,除了它的结构原 理外,还必须了解它的性能。每一台泵上都有一 个铭牌,在上面注着一些数据,可以使我们了解 泵的具体性能规格,这对正确使用水泵很有用处。 表征泵性能的基本参数有:流量、扬程、转 速、功率、效率、必需汽蚀余量。
流量Q
流量是泵在单位时间内输送出去的液体量(体积或重量)。
在水泵行业一般用:
2极(2900 r/min) 4极(1450 r/min) 6极(970 r/min) 8极(750 r/min)
功率
功率是表示机组在单位时间内所做“功”的大小,用“N” 表示,单位为KW。 水泵的功率可分为:有效功率、轴功率和配用功率三种。
有效功率是指水泵水流得到的净功率,即N效,它可以用 水泵的扬程和流量计算出来。即:
按主轴方向
1、卧式
2、立式
3、斜式
按叶轮种类
1、离心式:装离心式叶轮
2、混流式:装混流式叶轮
3、轴流式:装轴流式叶轮
按吸入方式
1、单吸:装单吸叶轮
2、双吸:装双吸叶轮
按级数
1、单级:装一个叶轮
2、多级:装多个叶轮
按叶片安装方法
1、可调叶片:叶轮叶片安放角可以调节的结构
2、固定叶片:叶轮叶片安放角是固定的结构
泵的基础理论
泵的定义
泵是一种将能量传送给被抽送 的液体,使其能量增加,从而达到 抽送液体的目的的机器。
原动机通过泵轴带动叶轮旋转,对液体作功, 使其能量增加,从而使需要的液体数量,由吸水 池经泵的过流部件送到要求的高处或压力高的地 方。
泵的分类
叶 片 式 泵
离心泵 混流泵 轴流泵 旋涡泵
单级(单吸、双吸、自吸、非自吸) 多级(阶段式、蜗壳式) 蜗壳泵、导叶式(固定叶片、可调叶片) 固定叶片、可调叶片 单吸、双吸、自吸、非自吸
按泵体剖分形式
1、节段式:每一级壳体都是分开式的
2、中开式:壳体在通过轴中心线的平面上分开,又细分
水平中开式
垂直中开式
按泵体形式
1、涡壳式:叶轮排出侧具有带涡室的壳体
2、双涡壳式:叶轮排出侧具有双涡室的壳体