(完整版)泵與泵站復習
1、泵是把原動機的機械能或其他外加的能量,轉(zhuǎn)換成流經(jīng)其內(nèi)部 的液體的動能和勢能的流體輸送機械。2、按工作原理泵一般可以分為:葉片泵(如離心泵、軸流泵和混 流泵)、容積泵(如往復式活塞泵、轉(zhuǎn)子泵),其他類型泵(射 流泵、氣升泵、水錘泵)三類。3、離心泵的主要部件包括葉輪、泵軸、泵殼、減漏坯銳承和填 料函等。4、葉輪通??煞譃椋洪]式、半開式和開式三種類型。5、軸流泵的主要零部件有:喇叭口、葉輪、導葉體、泵軸、軸 承、填料函等。6、水泵的流量 是指單位時間內(nèi)流出泵出口斷面的液體體積或質(zhì) 量,分別稱為體積流量 Q和質(zhì)量流量Qm。7、揚程,用符號H表示,是指被輸送的單位重量液體流經(jīng)水泵 后所獲得的能力增值,即水泵實際傳給單位重量液體的總能量。 其單位為m(N n / N m)。 &功率是指水泵在單位時間內(nèi)對流體所做功的大小,單位是 或kW。水泵的功率包含軸功率、有效功率、動力機配套功率、水功率和泵內(nèi)損失功率等五種。9、液體在葉輪內(nèi)的運動屬于復合運動。10、進口絕對流動角 1 90°。11、歐拉基本方程式的推導 ① 假定葉輪中的葉片數(shù)為無限多,葉片的厚度為無限薄。 ② 假定通過葉輪的液體為理想液體。 ③ 假定液體在葉輪內(nèi)的運動狀態(tài)是穩(wěn)定均勻流動。12、葉片泵基本方程式,或稱為基本能力方程式:
的變化率等于作用在該流體質(zhì)量上的所有外力對同一點的力矩之 和。14、離心式葉輪葉片形狀有 :后彎式葉輪、徑向式葉輪、前彎式 葉輪三種。 對三種不同葉片型式葉輪的特點歸納如下: 前彎式葉輪的特點是在 D、n相同的情況下,產(chǎn)生的理論揚程 HU最 大,或者說產(chǎn)生相同揚程時可以有較小的葉輪外徑或轉(zhuǎn)速,但泵內(nèi)的流動損 失較大,泵的效率較低。這是因為:①在 D2、n、Q都相同的情況下,前彎式 葉輪出口的絕對速度 V2最大,因此,流體流過葉輪及蝸殼時的能量損失也最 大;②由于其反作用度TV 1/2,葉輪傳遞給液流的總能量中,動能所占比 例大于壓能,而流體的輸送主要是靠壓能來克服流動過程中的阻力損失,為 此需要將液流的部分動能在蝸殼中轉(zhuǎn)換為壓能,這種轉(zhuǎn)換將造成很大的能量 損失;③流道較短,過流斷面的擴散較急劇,葉輪內(nèi)的流動損失較大;④流 道稱曲折狀,即流道有兩個方向不同的彎曲,造成較大的流動損失,流道所 以有曲折,是因為進口附近的葉片必需后彎,以避免進口處產(chǎn)生漩渦。 徑向式葉輪在 D、n相同的情況下,產(chǎn)生的理論揚程 Hk居中,反作用 度T =1/2,葉槽內(nèi)過流斷面的擴散較前彎式葉輪緩和,泵內(nèi)的流動損失也較 前彎式葉輪的小。 后彎式葉輪在 D、n相同的情況下,產(chǎn)生的理論揚程 Hk最小,,但由 于葉輪內(nèi)的流道較長,流道截面的變化較緩和,所以葉輪內(nèi)的流動損失也較
小。此外,由于產(chǎn)生的總揚程中壓能所占比例大于動能(即T> 葉輪出口的絕對流速較低,使得液體在泵內(nèi)流動的能力損失也較小。因此, 后彎式葉輪具有較高的效率。 通過以上定性的比較分析可以得到如下結(jié)果 ⑴在相同的條件下,前彎式葉輪內(nèi)的能力損失大于后彎式葉片的能力 損失。 ⑵前彎式葉片所需要的軸功率隨著流量增大而增大,容易導致動力機 負荷不足或嚴重超載等現(xiàn)象,而后彎式葉片則反之。 ⑶后彎式葉片葉輪傳給液體的總能量中勢能所占的比例大于動能,泵 內(nèi)的流動損失較小,因此相應的效率要比前彎式葉片的葉輪要高。 綜上所述,后彎式葉片的優(yōu)點顯而易見,所以,通常離心泵
度多在P b2=15°?30°的范圍內(nèi),相應的反作用度T =0.70?0.75
A ? J ? Stepanof 在某種條件下推得的葉片出口最佳安放角為p b2=22.515、應用葉片泵的相似理論可以解決以下三個方面的問題: ① 借助模型試驗設計新泵; ② 運行相似泵之間的性能轉(zhuǎn)算;
等)改變時,水泵性能的變化。16、兩臺水泵內(nèi)部的流動相似,必需滿足幾何相似,運動相似和 動力相似三個條件。17、相似率 第一相似率一一流量相似率
上式即為流量相似率的表達式,它指出兩臺幾何相似的水泵,在運動 相似的條件下,其流量與泵葉輪出口直徑 D (—般采用葉輪出口直徑 D)的 三次方成正比,與轉(zhuǎn)速 n和容積效率n v的一次方成正比。 第二相似率一一揚程相似率H D2n2H m D^M nM hM 上式即為揚程相似率的表達式,它指出兩臺幾何相似的水泵,在運動 相似的條件下,其揚程與泵葉輪出口直徑 C2和轉(zhuǎn)速n的平方成正比,與水力 效率n h的一次方成正比。 第三相似率一一功率相似率 Pm M D2M n3M m 上式即為功率相似率的表達式,它指出兩臺幾何相似的水泵,在運動 相似的條件下,其功率與泵葉輪出口直徑 C2的五次方、轉(zhuǎn)速n的三次方及液
18、相似率的特例
當兩臺幾何尺寸相同的水泵在不同轉(zhuǎn)速下輸送相同的液體時
比例率公式表明:當葉片泵的轉(zhuǎn)速變化時,它的流量與轉(zhuǎn)速 的一次方、揚程與轉(zhuǎn)速的二次方、功率與轉(zhuǎn)速的三次方成正比。19、水泵的動力比轉(zhuǎn)數(shù) ns ^/Q ns 3.65蘆ns的物理意義可以這樣來理解:將水泵的葉輪按比例縮放成某一標準葉 輪,使其在輸送常溫清水時產(chǎn)生的揚程 H=1m有效功率 Pes=1 PS=0.7355kW(相應的流量 Q=0.75m3/s )。該標準葉輪稱為動力比葉輪,動力比葉輪的 轉(zhuǎn)速ns即為水泵的動力比轉(zhuǎn)數(shù)。20、比轉(zhuǎn)數(shù)的應用 比轉(zhuǎn)數(shù)是葉片泵分類的基礎(chǔ) ,利用比轉(zhuǎn)數(shù)ns可以對水泵進行 分類和根據(jù)比轉(zhuǎn)數(shù)的大小決定葉片泵的泵型。 從比轉(zhuǎn)數(shù)表達式可以看出,比轉(zhuǎn)數(shù) ns的大小與泵的轉(zhuǎn)速、揚 程及流量有關(guān)。在一定的轉(zhuǎn)速下,揚程 H越大,流量Q越小,水 泵的比轉(zhuǎn)數(shù) ns就越低,即高揚程小流量的離心泵,其比轉(zhuǎn)數(shù)較 低;而低揚程大流量的軸流泵,其比轉(zhuǎn)數(shù)就較高。 隨著比轉(zhuǎn)數(shù)ns從小到大的變化,泵型也就從離心泵過度至混 流泵,最終變?yōu)檩S流泵。21、理論性能曲線Page73 22、流量與效率關(guān)系曲線(Q? 曲線) 有了流量與揚程、流量與軸功率關(guān)系曲線后,可查出同一流 量Q下相應的揚程H和軸功率P,然后按下列公式計算泵的效率: gQh P 由該公式可知,水泵的效率曲線有兩個零點:當 Q=0時,H
23、葉片泵性能曲線隨比轉(zhuǎn)數(shù) ns的變化規(guī)律: 隨著比轉(zhuǎn)數(shù)ns的增大,Q?H曲線逐漸變陡;Q?P曲線由 隨流量增加軸功率變大的上升曲線變?yōu)楸容^平坦,繼而變?yōu)檩S功 率隨流量的增加而減小的下降曲線。24、水泵的氣蝕現(xiàn)象 水泵在運行期間,若由于某種原因使泵內(nèi)局部壓力降低到水 的氣化壓力時,水就會產(chǎn)生氣化而形成的液流。從水中離析出來 的大量氣泡隨著水流向前運動,到達高壓區(qū)時收到周圍液體的擠 壓而潰滅,氣泡內(nèi)的氣體又重新凝結(jié)成水,同時產(chǎn)生很高的水錘 壓力,使材料的邊壁遭受侵蝕和破壞。通常把這種現(xiàn)象,稱為泵的氣蝕現(xiàn)象。和氣蝕余量,前者常用于離心泵和中、小型泵,后者常用于軸流 泵和大型混流泵。 所謂水泵的 吸上真空高度 是指水泵進口 s-s斷面上的真空 度,其大小以換算到水泵基準面的米水柱數(shù)來表示,即 H Pa Ps s g g
式中:Pa標準大氣壓,Pa 101.3kPa ; Ps為泵進口 s-s
吸上真空高度 式中:Hg為進水池水面的位置高度,即水泵的安裝高度, m;
hw為吸水管路水力損失,26、產(chǎn)生氣蝕的原因分析: ⑤水泵過流部件材料抗氣蝕能力差; ⑥泵本身抗氣蝕能力較差。27、氣蝕的危害 ① 水泵性能惡化;②水泵過流部件發(fā)生破壞;③產(chǎn)生噪音和
振動。
保證水泵不發(fā)生氣蝕應滿足:
29、氣蝕余量 氣蝕余量是國際上通常采用的標準水泵氣蝕性能參數(shù),用NPSH或^ h表示。氣蝕余量是指在水泵進口斷面,單位重量的液 體具有的超過氣化壓頭的剩余能量,其大小以換算到水泵基準面 的米水柱數(shù)來表示。 通常用必需氣蝕余量來描述水泵本身的氣蝕性能;用有效氣 蝕余量,又稱裝置氣蝕余量,來描述裝置吸入條件對水泵氣蝕的 影響。必需氣蝕余量用符號 NPSHr或^ hr表示,有效氣蝕余量用 符號NPSHa或^ ha表示。30、氣蝕相似率 對轉(zhuǎn)速變化的同一臺水泵,則有hri n2hr 2 n| 該公式說明,同一臺水泵的必需氣蝕余量與轉(zhuǎn)速的平方成正 比,即當轉(zhuǎn)速增加后,必需氣蝕余量成平方的增加,而水泵的抗 氣蝕性能大大下降。31、氣蝕比轉(zhuǎn)數(shù)
氣蝕比轉(zhuǎn)數(shù)的定義式: C 5.62鳴 hr4 式中:n為額定轉(zhuǎn)速,r/min ; Q為對應于單吸泵最高效率點的流量,
量,m。32、水泵安裝咼度最大值 氣化壓頭。33、水泵的并聯(lián)運行是指兩臺或兩臺以上的水泵向同一條出水管 路的工作方式。34、水泵的串聯(lián)運行是指幾臺水泵順序連接,前一臺水泵的出口 向后一臺水泵的進口供水的運行方式。35、節(jié)流調(diào)節(jié) 通過改變閥門開度的工況調(diào)節(jié)方法稱為節(jié)流調(diào)節(jié)。36、分流調(diào)節(jié) 在水泵出水管上接裝一條支管或旁通管,引去部分水流,來 改變水泵的工作點,稱為分流調(diào)節(jié)。 灌溉、供水泵站進水池水位 ① 防洪水位; ②設計水位; ③最高運行水位; ④ 最低運行水位; ⑤評價運行水位。
①設計揚程;②平均揚程;③最高揚程;④最低揚程。
⑴確定灌排保證率; ⑵制定泵站排灌流量及揚程變化過程圖; ⑶計算泵站設計揚程和設計流量; ⑷從水泵綜合性能圖或表中,查出符合設計揚程要求的幾種 不同型號的水泵; ⑸根據(jù)選型原則,確定最適宜的水泵(包括型號和臺數(shù))。
①主泵類型的選擇;②主泵臺數(shù)的確定;③水泵的結(jié)構(gòu)形 式。43、進水建筑物 Page225