PDF《第二节 离心泵》

西北大学化工原理课件

第二节 离心泵 离心泵的外观 动画演示 西北大学化工原理课件

一、主要部件和工作原理 (1) 叶轮 叶片(+盖板) 1.

主要部件 动画演示 动画演示 西北大学化工原理课件 4-8个叶片(前弯、后弯,径向) ?液体通道 前盖板、后盖板,无盖板 闭式叶轮 半开式 开式 液体入口――中心(轴向) 截面积逐渐扩大的蜗牛壳形通道 液体出口――切线(径向) (3) 泵轴:垂直叶轮面,→叶轮中心. (2) 泵壳: 泵体的外壳,包围叶轮 按吸液方式不同,叶轮可以分为 单吸式和双吸式叶轮两种. 动画演示 动画演示 动画演示 西北大学化工原理课件 动画演示 西北大学化工原理课件 2. 离心泵的工作原理 (1)原动机――轴――叶轮,旋转 离心力→ 叶片间液体由中心→外围 ――液体被做功 →动能↑ →高速离开叶轮 动画演示 (2)泵壳: 液体的汇集与能量的转换装置 (动→静) 西北大学化工原理课件 (3)吸上原理与气缚现象 叶轮中心低压的形成 →Δp∝ρ 若泵内有气,则ρ↓ →泵入口压力↑ ∴液体不能吸上 ――气缚现象 故离心泵在启动前必须灌泵 →液体高速离开 (4)轴封的作用 (5)平衡孔的作用 ――消除轴向推力 (6)导轮的作用 ――减少能量损失 动画 工作视频 西北大学化工原理课件 西北大学化工原理课件 假设离心泵叶轮有无限多、无限薄的叶片,此时 旋转运动是等角速的.考察方法: (1)以静止坐标为参照系;

(2)以旋转坐标为参照系. 4. 离心力场中的静力学方程 3. 等角速旋转运动的考察方法 以旋转坐标为参照系,若qV=0 ) ( Zdz Ydy Xdx dp + + = ρ 设:叶轮水平放置,在叶轮内半径为r处对单位 重量的流体分析受力: 西北大学化工原理课件 体积力: 重力: Z=-g 惯性离心力: F=ω2r(X=ω2x,Y=ω2y) dp=ρ(ω2xdx+ω2ydy-gdz)=ρω2rdrDρgdz ) (

2 ) (

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2 r u C g u z g p C r gz p ? = = ? + = ? + ω ρ ρω ρ 积分得 离心力场和重力场共 同作用的静力学方程 或总势能方程 离心泵外缘处的势能高于内缘,其差值为

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2 1 ( ) ( )

2 2 u u p p z z g g g u u g g g ρ ρ ρ ρ ? + ? + = ? ? ? ? = 西北大学化工原理课件 以静止坐标为参照系考察流体总的机械能 内缘处总的机械能 外缘处总的机械能

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1 1

2 u E g g ρ ? = +

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2 u E g g ρ ? = + 5. 零流量下离心泵的理论压头 其中势能和动能各占一半,差值E2-E1是由离心 泵叶轮提供,即为零流量下的理论压头 获得的机械能

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2 u u u u u u u u E E g g g g g ρ g u u H

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0 , ? = ∞ 西北大学化工原理课件 6. 液体在叶片间的运动 绝对速度c是切向速度u和相对速度ω的向量和

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1 1

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2 1 cos

2 cos

2 α ω α ω u c u c u c u c ? + = ? + = 西北大学化工原理课件 若不计叶片的厚度,离心泵的流量为 7. 离心泵的理论压头 当qv≠0时,机械能守恒式为:

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1 1

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2 2

2 2

2 2 sin

2 sin

2 sin

2 sin

2 β ω π α π β ω π α π b r c b r q b r c b r q v v = = = = C g g u z g p = + ? +

2 )

2 (

2 2 ω ρ 对叶轮进出口截面列机械能守恒式

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1 1

1 2

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1 2

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2 1

1 2 ( ) ( )

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2 2 p u p u z z g g g g g g u u g g g ω ω ρ ρ ω ω ρ ? ?? ? ? = + 西北大学化工原理课件 HT为离心泵的理论压头.可见离心泵以势能和动 能两种形式向流体提供能量,把c、ω、u的关系式带 入得: 当α1=900时,理论压头最大, 离心泵叶轮对单位重量流体所提供的能量为(以 静止坐标为参照系):