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離心泵的性能參數(shù)與特性曲線_機(jī)械知識(shí)_化工資料下載網(wǎng)

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離心泵的性能參數(shù)與特性曲線

2010-11-16 來源:互聯(lián)網(wǎng)瀏覽次數(shù):112

離心泵的性能參數(shù)與特性曲線泵的性能及相互之間的關(guān)系是選泵和進(jìn)行流量調(diào)節(jié)的依據(jù)。離心泵的主要性能參數(shù)有流量、壓頭、效率、軸功率等。它們之間的關(guān)系常用特性曲線來表示。特性曲線是在一定轉(zhuǎn)速下,用20℃清水在常壓下實(shí)驗(yàn)測得的。 (一)離心泵的性能參數(shù) 1、流量 離心泵的流量是指單位時(shí)間內(nèi)排到管路系統(tǒng)的液體體積,一般用Q表示,常用單位為l/s、m3/s或m3/h等。離心泵的流量與泵的結(jié)構(gòu)、尺寸和轉(zhuǎn)速有關(guān)。 2、壓頭(揚(yáng)程) 離心泵的壓頭是指離心泵對(duì)單位重量(1N)液體所提供的有效能量,一般用H表示,單位為J/N或m。壓頭的影響因素在前節(jié)已作過介紹。 3、效率 離心泵在實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)中,由于存在各種能量損失,致使泵的實(shí)際(有效)壓頭和流量均低于理論值,而輸入泵的功率比理論值為高。反映能量損失大小的參數(shù)稱為效率。 離心泵的能量損失包括以下三項(xiàng),即 (1)容積損失 即泄漏造成的損失,無容積損失時(shí)泵的功率與有容積損失時(shí)泵的功率之比稱為容積效率ηv。閉式葉輪的容積效率值在0.85~0.95。 (2)水力損失 由于液體流經(jīng)葉片、蝸殼的沿程阻力,流道面積和方向變化的局部阻力,以及葉輪通道中的環(huán)流和旋渦等因素造成的能量損失。這種損失可用水力效率ηh來反映。額定流量下,液體的流動(dòng)方向恰與葉片的入口角相一致,這時(shí)損失最小,水力效率最高,其值在0.8~0.9的范圍。 (3)機(jī)械效率 由于高速旋轉(zhuǎn)的葉輪表面與液體之間摩擦,泵軸在軸承、軸封等處的機(jī)械摩擦造成的能量損失。機(jī)械損失可用機(jī)械效率ηm來反映,其值在0.96~0.99之間。 離心泵的總效率由上述三部分構(gòu)成,即
η=ηvηhηm (2-14)
離心泵的效率與泵的類型、尺寸、加工精度、液體流量和性質(zhì)等因素有關(guān)。通常,小泵效率為50~70%,而大型泵可達(dá)90%。 4、軸功率N 由電機(jī)輸入泵軸的功率稱為泵的軸功率,單位為W或kW。離心泵的有效功率是指液體在單位時(shí)間內(nèi)從葉輪獲得的能量,則有
Ne = HgQρ (2-15)
式中
Ne------離心泵的有效功率,W; Q--------離心泵的實(shí)際流量,m3/s; H--------離心泵的有效壓頭,m。
由于泵內(nèi)存在上述的三項(xiàng)能量損失,軸功率必大于有效功率,即
\ (2-16)
式中
N ----軸功率,kW。
(二)離心泵的特性曲線 離心泵壓頭H、軸功率N及效率η均隨流量Q而變,它們之間的關(guān)系可用泵的特性曲線或離心泵工作性能曲線表示。在離心泵出廠前由泵的制造廠測定出H-Q、N-Qη-Q等曲線,列入產(chǎn)品樣本或說明書中,供使用部門選泵和操作時(shí)參考。各種型號(hào)的離心泵都有其本身獨(dú)有的特性曲線,且不受管路特性的影響。但它們都具有一些共同的規(guī)律: \(1)離心泵的壓頭一般隨流量加大而下降(在流量極小時(shí)可能有例外),這一點(diǎn)和離心泵的基本方程式相吻合。 (2)離心泵的軸功率在流量為零時(shí)為最小,隨流量的增大而上升。故在啟動(dòng)離心泵時(shí),應(yīng)關(guān)閉泵出口閥門,以減小啟動(dòng)電流,保護(hù)電機(jī)。停泵時(shí)先關(guān)閉出口閥門主要是為了防止高壓液體倒流損壞葉輪。 (3)額定流量下泵的效率最高。該最高效率點(diǎn)稱為泵的設(shè)計(jì)點(diǎn),對(duì)應(yīng)的值稱為最佳工況參數(shù)。離心泵銘牌上標(biāo)出的性能參數(shù)即是最高效率點(diǎn)對(duì)應(yīng)的參數(shù)。離心泵一般不大可能恰好在設(shè)計(jì)點(diǎn)運(yùn)行,但應(yīng)盡可能在高效區(qū)(在最高效率的92%范圍內(nèi),如圖中波折號(hào)所示的區(qū)域)工作。 (三)影響離心泵性能的因素分析和性能換算 影響離心泵的性能的因素很多,其中包括液體性質(zhì)(密度ρ和粘度μ等)、泵的結(jié)構(gòu)尺寸(如D2β2)、泵的轉(zhuǎn)速n等。當(dāng)這些參數(shù)任一個(gè)發(fā)生變化時(shí),都會(huì)改變泵的性能,此時(shí)需要對(duì)泵的生產(chǎn)廠家提供的性能參數(shù)或特性曲線進(jìn)行換算。 1.液體物性的影響 (1)密度的影響 離心泵的流量、壓頭均與液體密度無關(guān),效率也不隨液體密度而改變,因而當(dāng)被輸送液體密度發(fā)生變化時(shí),H-Qη-Q曲線基本不變,但泵的軸功率與液體密度成正比。此時(shí),N-Q曲線不再適用,N需要用式2-16重新計(jì)算。 (2)粘度的影響 當(dāng)被輸送液體的粘度大于常溫水的粘度時(shí),泵內(nèi)液體的能量損失增大,導(dǎo)致泵的流量、壓頭減小,效率下降,但軸功率增加,泵的特性曲線均發(fā)生變化。當(dāng)液體運(yùn)動(dòng)粘度γ大于20cSt(厘沲)時(shí),離心泵的性能需按下式進(jìn)行修正,即
\ \ \ (2-17)
式中
cQcH、——分別為離心泵的流量、壓頭和效率的校正系數(shù),其值從圖2-13、2-14查得; Q、Hη——分別為離心泵輸送清水時(shí)的流量,壓頭和效率; Q’、H’、η——分別為離心泵輸送高粘度液體時(shí)的流量,壓頭和效率。
粘度系數(shù)換算圖是在單級(jí)離心泵上進(jìn)行多次試驗(yàn)的平均值繪制出來的,用于多級(jí)離心泵時(shí),應(yīng)采用每一級(jí)的壓頭。兩圖均適用于牛頓型流體,且只能在刻度范圍內(nèi)使用,不得外推。圖2-13中的QS表示輸送清水時(shí)的額定流量,單位為m3/min。粘度系數(shù)換算圖的使用方法見例2-3。 \\ 2.離心泵轉(zhuǎn)速的影響 由離心泵的基本方程式可知,當(dāng)泵的轉(zhuǎn)速發(fā)生改變時(shí),泵的流量、壓頭隨之發(fā)生變化,并引起泵的效率和功率的相應(yīng)改變。當(dāng)液體的粘度不大,效率變化不明顯,不同轉(zhuǎn)速下泵的流量、壓頭和功率與轉(zhuǎn)速的關(guān)系可近似表達(dá)成如下各式,即
\ \ \ (2-18)
式中
Q1、H1、N1------轉(zhuǎn)速為n1時(shí)泵的性能; Q2、H2、N2------轉(zhuǎn)速為n2時(shí)泵的性能;
式2-18稱為離心泵的比例定律。其適用條件是離心泵的轉(zhuǎn)速變化不大于±20%。 3.離心泵葉輪直徑的影響 當(dāng)離心泵的轉(zhuǎn)速一定時(shí),泵的基本方程式表明,其流量、壓頭與葉輪直徑有關(guān)。對(duì)于同一型號(hào)的泵,可換用直徑較小的葉輪(除葉輪出口其寬度稍有變化外,其它尺寸不變),此時(shí)泵的流量、壓頭和功率與葉輪直徑的近似關(guān)系為
\ \ \ (2-19)
式中
Q’、H’、N’------轉(zhuǎn)速為D2’時(shí)泵的性能; Q、H、N------轉(zhuǎn)速為D2時(shí)泵的性能;
式2-19稱為離心泵的切割定律。其適用條件是固定轉(zhuǎn)速下,葉輪直徑的車削不大于±5%D2

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