宁夏大学化学化工学院 化工原理电子教案 4、叶轮直径的影响 当叶轮直径变化不大、叶轮外径的减小变化不大于20%的情况下,转速不变时,叶轮直径和 流量、压头、轴功率之间的近似关系为 H'D O D, HD2 称为切割定律,此式只有在叶轮直径的 N 变化不大于20%时才适用 Q、H、N—一叶轮直径为D2时泵的性能 Q、H、N-—叶轮直径为D2时泵的性能 某离心泵输送水的特性曲线已由泵的生产厂家标出来了,现在是用输送水的泵输送 p=90kg/m]粘度为22-]的油 液体的性质发生了改变,由前分析可知:离心泵的压头、流量、效率均与密度无关,只是轴功 率随密度的增加而增加。代入N9HP[kw中计算。 102 粘度的影响当U>20c]离心泵的性能必须按下式Q=CQ H=CH n2=C,n进行计算 查本讲义,清水20C、p=982|kg/m]、=1005×10{Pas」 _10050×10 1.007×10 又因为山]=10-1=10四1」m]=10 D=1007×100×106=1007c] 油U=220c]U-U水=20-1007=21899c 当U)>20]时,离心泵性能就须校正即0>2水oo必须校正 必须用20C的清水最高效率点对应的流量一额定流量Qs,查有关图以求取Co、CB、C 四、离心泵的气蚀现象与允许吸上高度 1、离心泵内的压强变化F=mO2RmO常数R↑F离↑p↑H↑ F离 出7c=CN"==CPC一常数-输液体积m 泵的工作原理:通过叶轮带动液体匀速旋转将离心力转变为静压头的过程,当然流体由静即动也产
宁夏大学化学化工学院 化工原理电子教案 6/24 4、 叶轮直径的影响 当叶轮直径变化不大、叶轮外径的减小变化不大于 20%的情况下，转速不变时，叶轮直径和 流量、压头、轴功率之间的 近似关系为： 2 2 ' ' D D Q Q = 2 2 2 ' ' = D D H H 3 2 2 ' ' = D D N N 称为切割定律，此式只有在叶轮直径的 变化不大于 20%时才适用。 Q'、 H'、 N' ——叶轮直径为 2 D' 时泵的性能； Q 、 H 、 N ——叶轮直径为 D2 时泵的性能； 某离心泵输送水的特性曲线已由泵的生产厂家标出来了，现在是用输送水的泵输送 3 = 900 kg m ，粘度为 220cst 的油。 液体的性质发生了改变，由前分析可知：离心泵的压头、流量、效率均与密度无关，只是轴功 率随密度的增加而增加。代入 102 QH N = [kw]中计算。 粘度的影响 当 > 20cst 离心泵的性能必须按下式 Q' = CQQ H' = CH H ' = C 进行计算。 查本讲义， 清水 C 0 20 、 3 = 998.2 kg m 、 100.50 10 Pa.s −5 = m s 6 2 5 1.007 10 998.2 100.50 10 − − = = = 又因为 st cst m s 4 2 1 100 10− = = m s cst 2 6 1 =10 D 1.007 10 10 1.007cst 6 6 = = − 油 = 220cst 油 − 水 = 220 −1.007 = 218.993cst 当 > 20cst 时，离心泵性能就须校正 即 > 水（200C） 2 必须校正。 必须用 C 0 20 的清水最高效率点对应的流量——额定流量 QS ，查有关图以求取 CQ 、CH 、C 。 四、离心泵的气蚀现象与允许吸上高度 1、 离心泵内的压强变化 F m R 2 = m 常数 R F离 p H 由 c CV g A F p = = = 离 C V g p H = = ' ' C —常数 V —输液体积 3 m 泵的工作原理：通过叶轮带动液体匀速旋转将离心力转变为静压头的过程，当然流体由静即动也产
宁夏大学化学化工学院 化工原理电子教案 生部分动压头,二者之和为总压头,即∑=Px28 叶轮出口处即泵壳由于流道面积变大,u变小、速度头变小,所以部分动压头转化为静压头, 使泵排出口的总压头高于叶轮输出口静压头。而泵壳内面积大,流体突然扩大等局部阻力造成的能 量损失又使泵排出口的总压头低于叶轮出口的总压头。 2、离心泵的气蚀现象 (1)未饱和气:将一种液体引入装同种液体的空间中,还能够继续蒸发。 饱和气:如果气跟产生它的液体处于动态平衡,这种气体叫饱和气,它所具有的气压 称饱和蒸气压 饱和蒸气压是在真空中测量的与外界大气压无关是温度的单值函数。饱和 蒸气压随温度升高而变大,随温度降 低而变小。 2)汽化液体变为气体的过程。 液体气化时需要热量,在任何温度下,液 体表面都在蒸发。(蒸发是液体表面发生 的汽化现象。)即在同一时间内从液面逸 出的分子数多于气体进入液体的分子数, 在任何温度下都能进行,温度越高蒸发越 快。(当温度升高至沸点时液体开始沸腾, 饱和蒸汽压 这时汽化不仅发生在液体表面,而且发生 在液体内部,在液体内部生成许多气泡,升腾于液面。)沸腾是液体表面和内部同时进行的汽化现象。 沸腾时,它的饱和蒸汽压与外部压强相等。 (3)离心泵的气蚀现象 当叶片入口附近的最低压强等于或小于输送温度下液体的饱和蒸气时,该处发生气化并产生气 泡,为什么会产生气泡呢?水里溶解大量空气,这些空气正常情况下一般会被壁面吸附,固体分子 对气体分子的吸引力大于液体分子对气体分子的吸引力,若温度升高时,这些空气受热膨胀为气泡, 周围的液体也向该气泡内蒸发,所以气泡内水蒸气很快达到饱和,气泡密度小,所以上升。当叶片 附近的最低压强等于或小于输送温度下液体的饱和蒸汽时,说明液体还可以继续汽化并产生大量气 泡。气泡随同液体从低压区到高压区时,在高压的作用下,气泡迅速凝结或破裂,瞬间内周围的液 体以极高的速度冲向原气泡所占据的空间,在冲击点处形成高达几万kPd的压强,冲击频率可高达 每秒几万次之多。这种现象称为气蚀现象。气蚀发生时,产生噪音和震动,叶轮局部地方在巨大的 冲击力的反复作用下,材料表面被侵蚀成为蜂窝状空洞,使叶片受到损坏。此外,气蚀严重时,由 于产生大量的气泡,占据液体流动的一部分空间,导致泵的流量、压头与效率显著下降 为保证离心泵能正常运转,应避免发生气蚀现象。一般使最低压强大于输送温度下液体的饱和 蒸气压。但实际操作中不易测出最低压强的位置,而往往是测泵入口处的压强,然后考虑一个安全 量即为泵入口处允许的最低绝对压强以P1表示,单位[Pd],习惯上常把p1为真空度,并以被输送 液体的液柱高度为计量单位,称为允许吸上真空度,以H表示。Hs是指压强为P1(参看讲义有 关图)处可允许的达到的最高真空度,其表达式为:H=P-BP-p1=真空度[Pa Hs一离心泵的允许吸上真空度,[米液柱]
宁夏大学化学化工学院 化工原理电子教案 7/24 生部分动压头，二者之和为总压头。即 g u g p H 2 2 = + 叶轮出口处即泵壳由于流道面积变大， u 变小、速度头变小，所以部分动压头转化为静压头， 使泵排出口的总压头高于叶轮输出口静压头。而泵壳内面积大，流体突然扩大等局部阻力造成的能 量损失又使泵排出口的总压头低于叶轮出口的总压头。 2、 离心泵的气蚀现象： （1） 未饱和气：将一种液体引入装同种液体的空间中，还能够继续蒸发。 饱和气： 如果气跟产生它的液体处于动态平衡，这种气体叫饱和气，它所具有的气压 称饱和蒸气压。 饱和蒸气压是在真空中测量的与外界大气压无关是温度的单值函数。饱和 蒸气压随温度升高而变大，随温度降 低而变小。 （2）汽化 液体变为气体的过程。 液体气化时需要热量，在任何温度下，液 体表面都在蒸发。（蒸发是液体表面发生 的汽化现象。）即在同一时间内从液面逸 出的分子数多于气体进入液体的分子数， 在任何温度下都能进行，温度越高蒸发越 快。（当温度升高至沸点时液体开始沸腾， 这时汽化不仅发生在液体表面，而且发生 在液体内部，在液体内部生成许多气泡，升腾于液面。）沸腾是液体表面和内部同时进行的汽化现象。 沸腾时，它的饱和蒸汽压与外部压强相等。 （3）离心泵的气蚀现象 当叶片入口附近的最低压强等于或小于输送温度下液体的饱和蒸气时，该处发生气化并产生气 泡，为什么会产生气泡呢？水里溶解大量空气，这些空气正常情况下一般会被壁面吸附，固体分子 对气体分子的吸引力大于液体分子对气体分子的吸引力，若温度升高时 ，这些空气受热膨胀为气泡， 周围的液体也向该气泡内蒸发，所以气泡内水蒸气很快达到饱和，气泡密度小，所以上升。当叶片 附近的最低压强等于或小于输送温度下液体的饱和蒸汽时，说明液体还可以继续汽化并产生大量气 泡。气泡随同液体从低压区到高压区时，在高压的作用下，气泡迅速凝结或破裂，瞬间内周围的液 体以极高的速度冲向原气泡所占据的空间，在冲击点处形成高达几万 kPa 的压强，冲击频率可高达 每秒几万次之多。这种现象称为气蚀现象。气蚀发生时，产生噪音和震动，叶轮局部地方在巨大的 冲击力的反复作用下，材料表面被侵蚀成为蜂窝状空洞，使叶片受到损坏。此外，气蚀严重时，由 于产生大量的气泡，占据液体流动的一部分空间，导致泵的流量、压头与效率显著下降。 为保证离心泵能正常运转，应避免发生气蚀现象。一般使最低压强大于输送温度下液体的饱和 蒸气压。但实际操作中不易测出最低压强的位置，而往往是测泵入口处的压强，然后考虑一个安全 量即为泵入口处 允许的最低绝对压强以 1 p 表示，单位 Pa，习惯上常把 1 p 为真空度，并以被输送 液体的液柱高度为计量单位，称为允许吸上真空度，以 ' HS 表示。 ' HS 是指压强为 1 p （参看讲义有 关图）处可允许的达到的最高真空度，其表达式为： g p p H a S ' − 1 = pa − p1 = 真空度 Pa ' HS —离心泵的允许吸上真空度，[米液柱] 饱和蒸汽压
宁夏大学化学化工学院 化工原理电子教案 Pa-大气压强[Pa] P一被输送液体的密度[kg/m3] 3、离心泵的允许吸上高度 离心泵的允许吸上高度又称为允许安装高度,是指泵的吸入口与吸入贮槽液面间可允许达到的 最大垂直距离,以符号H。表示 0--0(基准面) P0=P1 Pg 2 ∑h PI g pg H=Pa-Pi-->h 2 f0-1② 将H=PP代入 得H=H-2 g 为何H随Q增大而减小?Q大,在泵入口瞬间甩出去的液体多,造成真空度大,液体容易气化 液体的饱和蒸气压P大,而P≥P,则P大H=Pn-BH小即Q↑H↓ 因为Hs=f(液体物理性质,当地大气压强,泵的结构,流量)。而制造泵的工厂是在大气
宁夏大学化学化工学院 化工原理电子教案 8/24 a p —大气压强[ Pa ] —被输送液体的密度 [ 3 kg m ] 3、 离心泵的允许吸上高度 离心泵的允许吸上高度又称为允许安装高度，是指泵的吸入口与吸入贮槽液面间可允许达到的 最大垂直距离，以符号 H g 表示。 0 − −0' (基准面) 1− −1' z1 = 0 Hg z2 = − − − − = ,0 1 2 0 1 1 2 g hf g u g p p H ① g p 0 g p 1 p0 = pa 0 2 2 0 = g u g u 2 2 1 − − − − = ,0 1 2 1 1 2 f a g h g u g p p H ② 将 g p p H a S ' − 1 = 代入 ② 得 ,0 1 2 ' 1 2 g = S − − H f − g u H H ③ 为何 ' HS 随 Q 增大而减小？ Q 大,在泵入口瞬间甩出去的液体多，造成真空度大，液体容易气化， 液体的饱和蒸气压 v p 大,而 p1 pv 则 1 p 大 g p p H a S ' − 1 = ' HS 小 即 Q ' HS 因为 H f S = ' （液体物理性质，当地大气压强，泵的结构，流量）。而制造泵的工厂是在大气