1、离心泵的工作原理及主要部件性能参数离心泵生产中应用最为广泛，着重介绍。 2.1.1 离心泵 （Centrifugal Pumps）一 离心泵的工作原理及主要部件1工作原理如左图所示，离心泵体内的叶轮固定在泵轴上，叶轮上有若干弯曲的叶片，泵轴在外力带动下旋转，叶轮同时旋转，泵壳中央的吸入口与吸入管相连接，侧旁的排出口和排出管路 9 相连接。启动前，须灌液，即向壳体内灌满被输送的液体。启动电机后，泵轴带动叶轮一起旋转，充满叶片之间的液体也随着旋转，在惯性离心力的作用下液体从叶轮中心被抛向外缘的过程中便获得了能量，使叶轮外缘的液体静压强提高，同时也增大了流速，一般可达 1525m/s。液体离开叶轮进
2、入泵壳后，由于泵壳中流道逐渐加宽，液体的流速逐渐降低，又将一部分动能转变为静压能，使泵出口处液体的压强进一步提高。液体以较高的压强，从泵的排出口进入排出管路，输送至所需的场所。当泵内液体从叶轮中心被抛向外缘时，在中心处形成了低压区，由于贮槽内液面上方的压强大于泵吸入口处的压强，在此压差的作用下，液体便经吸入管路连续地被吸入泵内，以补充被排出的液体，只要叶轮不停的转动，液体便不断的被吸入和排出。泵离心泵旋转泵漩涡泵往复泵由此可见，离心泵之所以能输送液体，主要是依靠高速旋转的叶轮，液体在离心力的作用下获得了能量以提高压强。气缚现象：不灌液，则泵体内存有空气，由于 空气所需 Q阀门关小，管路阻力增大
3、，管路特性曲线上移，工作点由 MM点，流量减小。 改变泵的转速或叶轮直径实际改变泵的 HQ 曲线nn，MM点，Qn，MM点，QDD，MM点，Q比较，两种流量调节措施可知：）用阀门调节流量快速方便，且流量可以连续变化，化工生产中应用最广。其缺点是阀门关小时，流动阻力增加，要额外多消耗一部分功率，且使泵在低效率点工作，经济上不合理。）方法不额外增加流动阻力，变化前后泵效率几乎不变，能量利用经济。但调节不方便，且变速装置或变速电动机价格贵，一般只有在调节幅度大，时间又长的季节性调节中才使用。八 离心泵的组合操作实际工作中，有时遇到这种情况，即仓库现有的离心泵不满足输送任务的要求，比如：要求的扬程与流
4、量分别为 H=110m，Q=80m3/h。而库存的泵性能为： 1H=100m，Q=50 m3/h，若干台。 2H=60m，Q=80 m3/h，若干台。 显然，单台泵工作时无法达到要求的流量和扬程。为弥补单泵工作时这种不足，引出了泵的组合操作，即泵的串，并联。现以两台特性相同的泵为例来介绍：1 泵的并联1） 两泵并联的合成特性曲线设有两台型号相同的离心泵并联工作，并且各自的吸入管路相同，则两泵的流量和扬程必相同。因此，在同样的扬程下，并联泵的流量为单泵的两倍。在 HQ 坐标上将单泵特性曲线的横坐标加倍而纵坐标不变，得到的这条曲线叫做两泵并联的合成特性曲线。2） 两泵并联系统的工作点对于两泵并联系
5、统而言，管路特性曲线保持不变。两泵并联的合成特性曲线与管路特性曲线的交点 M 即为工作点，对应的坐标值 Q，H 即为两泵并联工作时的 Q 并，H 并。由图可知：Q 并Q 单，但 Q 并2Q 单，这是因为 Q 并增大导致管路阻力损失增加（H=KCQ2，QH）的缘故。Q 并=2Q 单，两泵并联时单泵在 b 点状态下工作。3） 并联泵的总效率与每台泵在 b 点工作所对应的单泵效率相同。2 泵的串联1） 两泵串联的合成特性曲线设有两台型号相同的离心泵串联工作，每台泵的流量和扬程也必然相同。因此在同样的流量下，串联泵的压头为单台泵的两倍。在 HQ 标绘出两泵串联的合成特性曲线，将单泵的特性曲线纵坐标加倍
6、，而横坐标不变。 2） 两泵串联系统的工作点同理，管路特性曲线也是不变的。两线交点为工作点，两坐标值为 H 串和 H 单。由此可见，H 串H 单，Q 串Q 单 ，但 H 串2H 单。 3） 串联泵的总效率与每台泵在 b 点工作所对应的单泵效率相同3 组合方式的选择1） 如果管路中（单泵提供的最大扬程）则，必须采用串联操作，增加压头。2） 实际情况多数属于单泵可以输液，只是流量达不到指定要求。因此，若以增大流量为目的，则泵的串，并联的选择取决于管路特性曲线。由图可知：）对管路特性曲线而言，Q1 并=Q1 串，并、串联相同。）对管路特性曲线而言，Q2 并Q2 串，采用并联。（低阻管路）对管路特性曲
7、线而言，Q3 并Q3 串，采用串联。（高阻管路）例 2-7上面介绍的是两台型号相同的离心泵的串、并联操作。现在提出两个问题：三台或三台以上离心泵的串或并联操作时的流量、扬程如何确定？如果两台型号不同的离心泵能否串或并联操作？和两台型号相同的串、并联操作问题是否有区别？解答接下来提出三个问题供同学课后讨论。在流量 Q=0QA 段，并联系的合成曲线怎样作？泵有无液体流出？在流量 Q=0QA 段，如泵无液体流出，那么，泵输出的液体是否会反作用于泵的泵体，冲击叶轮使泵反转？如果上述使泵反转有可能，不同型号泵并联使用时，安装与操作上应采取什么措施？九 离心泵的类型和选择1 离心泵的类型各种类型的离心泵按
8、照其结构特点各自成为一个系列，并以一个或几个字母作为系列代号。各类型系列泵可从泵标本或机械产品目录手册查到。现对常用的离心泵的类型作简单介绍。1） 水泵（IS 型，D 型，S 型）IS 型单级单吸离心泵，结构如图所示。该系列泵是我国第一个按国际标准（ISO）设计，研制的新产品。全系列共有 29 个品种。化工生产中广泛应用。泵输液温度80，吸入压力0.3Mpa，口径为 40200mm。性能范围： Q 6.3400m3/h H 5125m IS 型系列可从泵样本或机械产品目录手册中查到。D 型多级离心泵，在同一根轴上串联多个叶轮。性能范围： Q 6.3580m3/h H 501800m S 型双吸
9、泵，在同一泵壳内有背靠背的两个叶轮，从两侧同时吸液。由同一管道流出。双吸泵可自动消除轴向推力。见图。性能范围： Q 5014000m3/h H 8.7250m 2） 耐腐蚀泵（F 型）输送酸、碱及浓氨水等腐蚀性液体时，需用耐腐蚀泵。长期以来 F 型泵是典型的耐腐蚀泵，现在又新开发了 IH 型泵。IH 泵是节能产品，比 F 型泵平均效率提高 5%。IH 泵的扬程为5125m，流量为 6.3400m3/h。我国耐腐蚀泵所用材料、代号及使用液体种类简述于下：灰口铸铁“H”，用于浓硫酸。高硅铸铁“G”，用于硫酸。铬镍合金钢“B”，用于常温、低浓度硝酸、氧化性酸、碱液等。铬镍钼钛合金钢“M”，用于常温、
10、高浓度硝酸。聚三氟氯乙烯塑料“S”，用于 90以下的硫酸、硝酸、盐酸及碱液。3） 油泵（Y 型）用以输送不含固体颗粒、无腐蚀性的油类及石油产品。该类型泵要求密封好，可防止易燃液体外漏。典型的油泵为 Y 型泵，扬程为 51740m，流量为 5.51270m3/h，输送介质温度为-20400。4） 杂质泵（P 型）用于输送悬浮液，一般采用敞式或半蔽式叶轮。杂质泵中 M 型煤水泵用于混浊煤水的输送，PW 型污水泵用于 80以下带纤维的悬浮液输送，WGF 型污水泵是用于输送含有酸、碱的腐蚀型污水或化学浆液。IFV 型卧式无堵塞泵是 1986 年从日本引进的，可输送污水、泥水等，液体中所含最大颗粒不得大
11、于出口口径，输送介质温度为 080。IFZ 型螺旋涡流无堵塞泵亦是 1986 年从日本引进的用于输送污水、污物、纸浆及含纤维液体，最大颗粒粒径为28150mm。2 离心泵的选型1） 确定输液系统的流量与扬程。Q 一般为输送任务，如 Q 变化，则取 Qmax 考虑。根据输液管路的安排，用 Bs eg 确定 He。2） 选择泵的类型与型号。类型确定：依据被输液体的性质及操作条件而定。型号确定：依据 Q，He 从泵样本中的性能特性曲线或性能表来确定合适的型号。3） 核算泵的轴功率例 2-82.1.2 其它类型泵一 往复泵1 工作原理（与离心泵的不同）如图所示，往复泵不需灌液，具有自吸能力。2 流量
12、Q：Q=Q（活塞面积，冲程活塞左右移动距离，往复频率）单动泵：理论流量 QT=Asn/60 m3/s （n l/min）实际流量会小于 QT（吸入阀和排出阀启闭不及时，液体漏损等）3 He 与 Q 无关（这又与离心泵不同），He 受管路的承压能力限制。4 流量调节采用旁路调节，不能用出口阀来调节。（这也与离心泵不同）5 汲上真空高度也随大气压（pa），密度（）和液温变化而变化，所以往复泵的汲上真空高度也有一定限制。例 2-9正位移性泵的排液能力只与泵的几何尺寸，而与管路情况无关，又压头与流量无关，受管路的承压能力所限制，这种特性称为正位移性。这种泵称为正位移泵。往复泵是正位移泵之一。二 漩涡泵
13、旋涡泵是一种特殊的离心泵。这种泵的叶轮有一金属圆盘与四周铣出凹槽而成。余下未铣去的部分形成辐射状的浆叶。泵壳内壁亦是圆形。在叶轮与泵壳内壁之间有一引水道。其汲入口与压出口靠近，二者间以“挡壁”相隔。压出管并非沿泵壳切向引出。挡壁与叶轮间的缝隙很小以期阻止压出口压强高的液体漏回汲入口压强低的部位。在操作时，叶轮高速旋转，叶轮各叶片间的液体在高速旋转中受到离心惯性力，于是，叶片外缘的液体修正压强高于叶片内缘液体的修正压强。这时，存在着三种流动，即短促的叶片促使叶片间液体产生强烈的与叶轮转向相反的回旋流动， 转动的叶轮带动引水道液体顺叶轮转向的流动以及引水道的液体与叶片间液体的交流。后一种流动藉液体旋涡把叶轮内压强高的液体送入引水道同时把引水道液体卷进叶片内缘。每经过一次这样的交换，引水道的液体压强得到一次提高。液体从进口沿引水道至出口，经叶轮“拍打”次数愈多，压强愈高。在流量小时，因液体经“拍打”的次数多，扬程高，轴功率大，故这种泵启动时应开大阀门，使启动功率低些。旋涡泵适用于流量小、压头高且粘度不大的液体的输送。旋涡泵启动前同样需要灌泵。这种泵虽属离心式，但亦需用旁路阀调流量，因引水道窄，泵的压头较高，若关闭出口阀运转，高压液体强行越过挡壁漏回低压端时摩阻大，泵体震动，叶片易受损。
