化工泵特性曲线和几何参数对泵特性的影响
工业生产常用到化工泵,其中耐腐蚀磁力泵就是常见的一种,泵的特性曲线能够全面、综合、直看地表达泵的性能,耐腐蚀磁力泵的特性曲线和几何参数都会对泵有影响,详情就跟我们一起看看吧!
一、耐腐蚀磁力泵的特性曲线
耐腐蚀磁力泵内运动参数之间存在着一定的联系。由叶轮内液体的速度三角形可知,对既定的泵在一定转速n下,µu(表达扬程)随着µm(表达流量)增加而减小。因此,运动参数的外部表达形式——性能参数,其间也必然存在着相应的联系。假如用曲线的形式表达泵性能参数之间的关系,称为泵的性能曲线(也喊特性曲线)。通常用横坐标表达流量Q,纵坐标表达扬程H、效率η、轴功率P、汽蚀余量NPSHr,(净正吸头)等。图3-24是泵特性曲线示例。
假如流量、扬程、轴功率、效率分别用对应最高效率点值的百分比表达,所画出的曲线称为无因次待性曲线。无因次特性曲线的外形和有因次特性曲线的外形相同。
耐腐蚀磁力泵特曲线全面、综合、直看地表达了泵的性能,因而有多方面的用途。用户可以依据特性曲线抉择要求的泵,确定泵的安装高度(详见汽蚀部分),依据耐腐蚀磁力泵的运转情状,制造厂在泵制造完了以后,通过试验作出特性曲线,并依据特性曲线外形的转变,分析泵几何参数对泵性能的影响,以便设计制造出符合要求性能的泵。
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鉴于耐腐蚀磁力泵内流动的复杂性,正确的泵特性曲线只能通讨试验作出。但是,依据泵的理论可以对泵特性曲线作定性地分析,以便了解特性曲线的外形和影响特性曲线的因素。
二、耐腐蚀磁力泵特性曲线的理论分析
1.流量扬程曲线
按Ht∞→Qt→Ht→Qt→H→Q的顺序进行分析并作出相应的曲线。
(1)假定叶片为无穷多,作Ht∞-Qt曲线为简化问题,为简化问题,设µu1=0。由变速三角形(图3-25),得
式中F2——叶轮出口有效过流面积(F2=2πR2b2ф2)。
将上式带进基本方程式。
(3)考虑泵内的水力缺失,作H-Q曲线
耐腐蚀磁力泵的实际扬程H等于泵的理论扬程减往泵内的水力缺失,即H=Ht-h。泵内的水力缺失为从泵进口(吸进法兰处)到出口(排出法兰处)间全部过流部分的水力缺失。其中主要是叶轮和压水室中的水力缺失,泵中的水力缺失可以分为3种:
1)从泵进口到出口流道的摩擦缺失;
2)叶轮、导叶或涡壳内流动的扩散和弯曲缺失;
3)叶轮、导叶(涡壳)等的冲击。
前两项缺失用hf表达,它和流速(流量)平方成正比,即
hf=KQt²
hf与Qf的关系如图3-26中的ht一Qt曲线所示。
冲击缺失用hj表达。泵的过流部件是按设计流量进行设计的,泵在设计流量下运转时,泵内液体的流动情状与过流部件的几何外形相符合,这时不会产生冲击缺失,但当泵运转的流量偏离设计值时,过流部件的外形就与共流动情状不相适应了,从而产生冲击缺失,偏离设计流量越大,冲击缺失越大。
泵的冲击缺失主要产生在叶轮和压水室(导叶、涡室)。叶片进口处和叶轮中的缺失主要与相对速度有关。叶片进口安放角等于设计流量下的相对液流角加上一个不大的正冲角,即β=β1’+△β2,这时相对速度方向和叶片方向是近于一致的,不致产生冲击缺失(图3-27)。
当偏离设计流量时,叶片进口处相对速度的大小和方向都发生转变,而叶片的方向是固定不变的,因此,在叶片进口处产生冲击。流量大于设计流量时,形成负冲角(液流角大于叶片角),在叶片工作面产生脱流;流量小于设计流量时,形成很大的正冲角,在叶片背面产生脱流(图3-27)。
压水室的水力缺失和绝对速度有关,压水室的过流面积和外形也是按设计流量设计的。在设计流量下叶轮出口(出口稍后)绝对速度的大小和方向与压水室进口流速的大小和方向一致(叶轮出口绝对速度大于压水室中的平均流速)(图3-27),当偏离设计流量时就不一致了。流量增加时,压水室中的流速增加,而流动的方向是由压水室外形决定的,不随流量而转变。
另一方而,从叶轮流出液体的速度与此恰恰相反,大流量时速度、减小,小流量时增加,方向也发生转变。以小流量时为例,从叶轮中流出的高速液体与压水室中的低速液流汇合,这两股速度大小和方向不同的液体相汇,必然产生旋涡、即发生冲击缺失。导叶式压水室的情状也是一样[图3-27 (a)]。
冲击缺失和流量与设计流量的偏离值△Q的平方成正比,在设计流量近似为零,即
hj= K△Q²
它是一条以设计流量为原点的抛物线(图3-26) 从Ht-Qt曲线对应流量的纵坐标中减出相应的hf,和hj,则得H一Q曲线。
(4)考虑容积缺失,作H一Q曲线
容积缺失在单级泵中主要是叶轮密封环处的泄漏,该泄漏和叶轮的理论扬程成正比,图3一26中表达了q一H,曲线示意图。
从图可知,当理论扬程Ht为某一值时,耐腐蚀磁力泵泄量漏的方向变为相反方向,即从叶轮进口经将封环向出口泄漏。这是因为理论扬程往掉水力缺失才是实际扬程,所以Ht,为某一值时,实际扬程H=Ht-h已为负值了。在H-Qt曲线横坐标上减掉对应Ht,的q值,则得曲线H-Q,即是欲求的耐腐蚀磁力泵的实际流量扬程曲线。