水环离心旋涡喷射泵解读.ppt

§2- 4 水环泵 水环泵也称液环泵(属于容积式泵) ：利用叶轮与壳体的偏心布置，叶轮旋转时壳体中的水在离心力的作用下形成水环，使叶片间容积作周期变化以产生吸排作用的泵 一．水环泵的种类 1．按作用数分：单作用和双作用 2．按流体进入叶轮的流向分：轴向单作用、轴向双作用和径向双作用 3．按叶轮的结构形式分：开式和闭式、径向叶片和前弯叶片 图示,二.水环泵的结构原理 1.基本组成：由叶轮（转子）、泵壳（定子）、端盖等组成 2.装配关系：端盖上开有两半月牙形吸、排口叶轮有若干径向叶片或前弯叶片(叶片不象叶片泵的叶片能滑动)，当叶轮旋转时，积存在偏心泵壳里的液体受离心力作用，在泵壳内形成水环（以水环作为定子）水环、叶轮轮毂和叶片之间被围成封闭空间3.吸排原理：水环泵的工作原理(以单作用为例)当叶轮回转时，泵壳内的工作水被带动回转，形成一个紧贴泵壳内壁的水环水环内表面与叶轮轮毂表面及两侧盖之间形成一个月牙形的工作腔室，并由叶片分隔成若干个互不相通的工作小腔由于叶轮和泵壳是偏心布置，这些封闭空间的容积在回转一周中经历着由小到大，又由大到小的变化，遂从端盖上的吸、排液口进行吸入和排出图示 除上述单作用水环泵外，如将泵腔做成椭圆，并将叶轮同心地安装在椭圆形泵壳中，则叶轮每转一周就会产生两次吸、排作用，这就构成了一 双作用水环泵。

初次起动前，应先打开引水漏斗上的旋塞，向水环泵内灌水4.水环泵的应用场合：水环泵属容积型泵，它主要用来排送气体或气液混合物，因具有抽真空的能力，故常用为自吸离心泵的引水装置 三、水环泵的工作（性能）特点 图示 1. 理论流量主要取决于叶轮的尺寸和转速 2.抽吸能力强单级泵可达最高极限真空压力为30mmHg 3. 效率低抽送气体时约30％～50％，若抽送液体不大于20％，故一般不用来输送液体 当 x （压力比） = xr （临界压力比）时，效率最高 4. 水环真空泵的流量和所能产生的真空度随工作水温增加而减小原因是工作水温度高水易汽化，反之则相反5. 所能达到的压力比 x（排出与吸入绝对压力之比）取决于叶轮的尺寸和转速 工作时: 当 x≤xr（临界压力比）时，理论流量不变，实际流量随x增加而减少； 当 x ＞ xr 时，流量迅速减少； 当x ＝xmax （极限压力比）时，流量为0见图 ∴无需设安全阀 6. 结构简单，维护方便，工作平稳，噪声小，工作过程接近等温压缩，无直接摩擦的零部件，宜输送易燃易爆与高温下易分解的气体，以及气液混合物，但不宜输送含颗粒杂质的混合液四、水环泵的管理要点 1)叶轮与端盖间的端面间隙直接影响泵的容积效率，一般应维持在0.1—0.25mm； 2)水环泵中水环起能量传递、密封、冷却等作用，工作水易汽化与泄漏，故在运行中应连续不断地补充工作水； 3)水环泵不宜长时间封闭运行，以防工作水温度升高发生过热。

第三章 离心泵 §3-1 离心泵的工作原理和性能特点,一． 定义与分类 二． 结构原理 三． 扬程与流量 四． 特性曲线 五． 额定流量和扬程的估算 六． 离心泵的特点 七． 相似原理和比转速,离心泵的定义和分类,定义：利用叶轮旋转时的离心力作用，吸入液体提高液体压力能获得压头的泵分类： 1. 立式和卧式 2. 单级和多级 3. 单吸和双吸 4. 闭式和开式及半开式 5. 涡壳式和导叶式 6.其他分类（按用途）,,图 立式离心泵,一、离心泵的基本结构与原理,1、基本结构: 由工作叶轮、泵轴、泵壳、轴封装置、吸入管和排出管等组成2.基本原理： 叶轮旋转之前，泵壳内部充满了液体(水泵先灌满水)，当叶轮迅速转动时，泵壳里的液体就被叶轮上的叶片带着一起转动，能量便传给液体因为液体各部分之间的相互作用力太小，不足以维持液体作圆周运动，所以液体在离心力的作用下，沿叶轮流道向外缘甩出，流到泵壳中，然后从排出管排出 这样，泵壳里转动泵轴附近的压强就要小于1个大气压，形成真空（其中心处则形成低压，不断吸进液体充满叶轮）于是在外面大气压力的作用下迫使外界的液体源源不断地被吸进并充满叶轮，代替已经排出的液体，然后又被叶轮甩出。

这就是离心泵能连续不断地输送液体的原理液体在叶轮流道中流过时，获得机械能，使其压力和速度均得到提高在蜗旋状泵壳中或在固定的扩压流道中，高速液体的动能部分转换为压力能，连续排出泵外离心泵的压头和排量有关，可能产生的最高压头是有限的，由其转速、叶轮直径尺寸、级数等多种因素决定二、离心泵的扬程与流量 1、叶轮中流体的速度三角形：见下图,U-圆周速度（也称牵连速度），随叶轮作圆周运动的速度 W-相对速度是相对于工作叶轮的速度 C-绝对速度是相对于泵壳的速度Cr,CU,,,2. 离心泵的扬程（压头）方程式 液体流过理想叶轮后所产生的理论压头HT∞： HT∞ = E2 — E1 E1= Z1+ p1/ρg + C12/2g E2 = Z2+ p2/ρg + C22/2g HT∞ = （Z2 —Z1）+（p2— p1） /ρg +（C22— C12）/2g （1） 以叶轮为参照物研究相对运动可得： Z1+ p1/ρg + w12/2g +W = Z2+ p2/ρg +w 22/2g （2） W——离心力对单位液体所做的功,代入式（2）得： （p2— p1） /ρg = （Z1 —Z2 ）+ p1/ρg + （w12— w 22 ）/2g +（u22—u12）/ 2g （3） 式（3）代入式（1） HT∞ = （Z2 —Z1）+（p2— p1） /ρg +（C22— C12）/2g 得： HT∞ =（u22—u12）/ 2g+（w12 —w 22）/2g +（C22— C12）/2g 上式称为欧拉方程式 （u22—u12）/ 2g +（w12 —w 22）/2g —— 液体在叶轮增加的静压头，其中（u22—u12）/ 2g 是离心力所做的功，占绝大部分： （w12 —w 22）/2g 是叶片流道截面变化引起相对速度变化的静压能，一般不大。

（C22— C12）/2g——液体在叶轮增加的速度能欧拉方程式的另一种表达方式： 从速度三角形可知： w12 = C12 + u12）—2C1u1cosα1 w22 = C22 + u22）—2C2u2cosα2 代入欧拉方程式得另一种欧拉方程式： HT∞ = （C2u2cosα2—C1u1cosα1）/g = u2C2u— u1C1u/g 考虑到多数离心泵都是使液体无预旋地径向进入叶轮，即： α1=90° 则C1u=0 而C2u=u2—C2rctgβ2 欧拉方程式可写成为： HT∞ = u22/g — u2C2rctgβ2/g （米） 见下图,欧拉方程式要点分析: （1）理论扬程输送流体性质无关，无自吸能力 （当抽空气产生的压力差很小，如；100m扬程的离心泵自吸时，只能把水提上12.9cm） （2）理论扬程随理论流量而变，并与叶片出口角β2有关 Qt=C2r A2 = C2r πD2 B2φ φ——排挤系数（0.75~ 0.95），与叶片厚度使流道截面积减少有关 ①采用后弯叶片，β2 ＜90°，理论扬程随理论流量的增加而增小，只有当Q=0时，Ht为最大值 ②采用前弯叶片，β2 ＞90°，理论扬程随理论流量的增加而增大，只有当Q=0时，Ht为最小值。

③采用径向叶片， β2 =90°，理论扬程与理论流量无关 见下图,离心泵叶轮的安装角 1、采用后弯叶片，β2 ＜90°，理论扬程随理论流量的增加而增小，只有当Q=0时，H为最大值 2、采用前弯叶片，β2 ＞90°，理论扬程随理论流量的增加而增大，只有当Q=0时，H为最小值 3、采用径向叶片， β2 =90°，理论扬程与理论流量无关离心泵叶轮叶片安装角小结 β2＞90°时，为前弯，β2=150°～160°， C2大 通常用于通风机—动压大 β2 ＜90°时，为后弯， β2 =30°～40°，C2小 离心泵都采用后弯叶片—静压大 β2’=90°时，为径向叶片， C2处于两者之间 后弯叶片水力效率高，经济性好前弯叶片水力损失大，但要比后弯叶片获得更高的压头3）最高压头是有限的，由转速、叶轮尺寸、级数等多种因素决定 U2 = πD2 n/60 （4）离心泵产生的压头不可能太高，需要高扬程可采用多级离心泵三、离心泵的定速特性曲线 定速特性曲线定义： 离心泵在定速情况下和其他特定条件下，所得到的Q—H、Q—P、Q—η曲线称为离心泵的定速特性曲线是表述离心泵在一定转速下的主要性能参数间的关系曲线。

一般以Q为横坐标，压头、功率、效率等以各自的比例为纵坐标 见下图 曲线的测绘：在定速下，通过改变排出阀开度的方法，测出各工况下离心泵的流量、压头、功率并算出效率，在坐标系中找出各自相应的工况点，连成曲线即可得到泵的定速特性曲线离心泵的能量损失 离心泵的各种损失会造成离心泵特性曲线的变化 取得定速特性曲线的理论分析 见下图,1.流量——扬程曲线 Q —H 2.流量——功率曲线 Q —P,3.流量——效率曲线 Q —η,离心泵定速特性曲线实用意义与结论 曲线的实用意义： ①利用特性曲线可查出运行工况各参数值，判断泵的运行状态，指导管理人员选择合理的运行工况 ②借特性曲线来指导泵的选型 ③根据曲线的形状分析泵内液体运动状态 ④指导设计人员不断完善设计和进行新泵设计 由定速特性曲线可以得出以下结论： 1) H 随Q 的增大而下降 2) Q=0 时的扬程为最大扬程（闭死扬程），并且泵的功率较小，可封闭启动 3)η随 Q 增加而增大，有最大值，是泵的工况点离心泵外部管道 特性曲线和工况点,定义：流体流过某一管路所需的压头是与流过这一管路的流量有关的，表示这种关系的曲线即称为管路特性曲线。

工况点：管路的特性曲线和离心泵的Q—H曲线相交而决定了离心泵工况的点称为工况点H,H1,H2,HST,Q,Q2,Q1,A1,A2,,,H,HST,=,+ h,离心泵额定扬程和流量的估算公式： H = K n2 D22 m K—系数（1~1.5）10-4 D2（m） Q = 5 D02 m3 / h D0—泵吸口直径 （英寸）,四、离心泵的工作特点 ⑴ 离心泵的流量均匀连续，工作平稳，且流量调节方便，排量较大时效率很高； ⑵ 离心泵没有干吸能力需要引水设备预先将液体充满泵内及吸入管路才能工作 ⑶ 转速高，结构简单紧凑； ⑷ 对杂质不敏感，易损件少，管理维护方便; ⑸ 不适合于小流量，高压头； ⑹ 输液过程中，对液体有搅伴作用，故不易输送混合液体； ⑺ 对液体的粘性较敏感，粘性增加时泵的H、Q、η均下降，而P增加； ⑻ Q随H变化，一般H增加则Q减少，H的大小取决于泵的转速、叶轮外径及叶片出口安装角第二节 离心泵的一般结构 一、叶轮的作用及分类 1、离心泵叶轮的作用——带动液体转动并将机械能传给液体 2、离心泵叶轮的分类 1）闭式单级叶轮：叶瓣两侧均有圆盘连接的称闭式叶轮，其效率较高； 见下图 2）半开式单级叶轮：一侧有圆盘连接的称半开式叶轮； 见下第2图 3）开式叶轮：两侧均无圆盘连接的称开式叶轮。

叶轮也可按其吸入方向的不同而分为单侧吸入式和双侧吸入式两种见下第3图,离心泵的压出室 压出室的任务 以最小的撞击损失汇集叶轮甩出的液体，将其引向泵的出口或下一级；并以最小的水力损失使液体流速降低，将大部分动能转换为压力能，完成导流与扩压 压出室的种类 涡壳式和导叶（导轮）式两种 ⑴涡壳式作用：收集液体和转换能量见下2图 特点及运用：涡壳连同其后的扩压出口接管构成泵内液体速度能转换为压力能的能量转换机构这种能量转换机构，结构简单，流线平顺，泵内水力损失小，广泛应用但因其体积较大，流道过渡困难，多级离心泵除最后一级外不便采用,⑵导叶（轮）的作用 。