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流体输送的泵的选型.doc

流体输送的泵的选型

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2019-01-26 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《流体输送的泵的选型doc》,可适用于工程科技领域

大发快三大小单双口诀机械/仪表频道提供流体输送的泵的选型.doc文档免费下载,数万用户每天上传大量最新资料,数量累计超一个亿!

前言流体输送流体输送是指流体以一定流量沿着管道(或明渠)由一处送到另一处是一种属于流体动力过程的单元操作。化工生产处理的物料(包括原料、中间产物、产品和载体等)多数为流体按工艺要求在各化工设备和机器之间输送这些物料是实现化工生产的重要环节。化工生产中物料的种类很多被输送流体的性质如密度、粘度、毒性、腐蚀性、易燃性与易爆性等各不相同而且流体的温度从低于℃至高于℃压力从高真空到MPa每小时的输送量从m到m以上,所以输送流体所用的流体输送机械有多种形式制作材料也是多种多样的。当送料点的流体能位足够高时流体能够按所要求的输送量自行流至低能位的受料点否则就需用流体输送机械对流体补给能量。流体从输送机械取得机械能用来补偿受料点和送料点间的能位差并克服流体在管道或渠道内流动时所受到的流动阻力。由于流动阻力随流速的增大而增大因此要求流体输送机械加给单位重量流体的机械能随流速的增大而增加。化工生产中流体大都用密闭的管道输送。为调节流量改变流向以及实现流体的分流或合流管道中装有阀门、弯头和三通等管件。管道和管件由碳钢、铸铁、不锈钢、铜、铝和铅等金属材料或塑料、陶瓷、玻璃和石墨等非金属材料制成其中以碳钢和铸铁应用最广。流体输送的总费用包括管道、输送机械的折旧费和输送机械的能耗费用。对一定的输送量采用大口径的管道时流动阻力减小能耗量下降但管道的投资和折旧费增加采用小口径管道时投资和折旧费减少但能耗费用增加。因此,选用的管道口径过大或过小,使管内流速过小或过大都是不经济的。对于长距离大流量的输送管路应通过多方案计算来确定经济上最合理的流速(或管径)而工厂内部的短距离输送可参照各种流体在管道内的常用流速范围(见表)来确定管内流速据以计算所需管径。水泵的分类原理及选型一、水泵的分类水泵一般多以泵的结构和作用原理来分类有时根据需要也按使用部门、用途、动力类型和泵的水力性能等进行分类。()按使用部门分  有农业用泵(农用泵)、工作用泵(工业泵)和特殊用泵等。()按用途分  有水泵、砂泵、泥浆泵、污水泵、污物泵、井用泵、潜水电泵、喷灌泵、家用泵、消防泵等。()按动力类型分  有手动泵、畜力泵、脚踏泵、风力泵、太阳能水泵、电动泵、机动泵、水轮泵、内燃水泵、水锤泵等。()按工作原理分  有离心泵、混流泵、轴流泵、旋涡泵、射流泵、容积泵(螺杆泵、活塞泵、隔膜泵)、链条泵、电磁泵、液环泵、脉冲泵等。二、水泵的工作原理(一)离心泵的工作原理及特点  、离心泵的工作原理水泵开动前先将泵和进水管灌满水水泵运转后在叶轮高速旋转而产生的离心力的作用下叶轮流道里的水被甩相四周压入蜗壳叶轮入口形成真空水池的水在外界大气压力下沿吸水管被吸入补充了这个空间。继而吸入的水又被叶轮甩出经蜗壳而进入出水管。由此可见若离心泵叶轮不断旋转则可连续吸水、压水水便可源源不断地从低处扬到高处或远方。综上所述离心泵是由于在叶轮的高速旋转所产生的离心力的作用下将水提相高处的故称离心泵。、离心泵的一般特点()水沿离心泵的流经方向是沿叶轮的轴向吸入垂直于轴向流出即进出水流方向互成°。()由于离心泵靠叶轮进口形成真空吸水因此在起动前必须相泵内和吸水管内灌注引水或用真空泵抽气以排出空气形成真空而且泵壳和吸水管路必须严格密封不得漏气否则形不成真空也就吸不上水来。()由于叶轮进口不可能形成绝对真空因此离心泵吸水高度不能超过米加上水流经吸水管路带来的沿程损失实际允许安装高度(水泵轴线距吸入水面的高度)远小于米。如安装过高则不吸水此外由于山区比平原大气压力低因此同一台水泵在山区特别是在高山区安装时其安装高度应降低否则也不能吸上水来。(二)轴流泵的工作原理及特点、轴流泵的工作原理轴流泵与离心泵的工作原理不同它主要是利用叶轮的高速旋转所产生的推力提水。轴流泵叶片旋转时对水所产生的升力可把水从下方推到上方。轴流泵的叶片一般浸没在被吸水源的水池中。由于叶轮高速旋转在叶片产生的升力作用下连续不断的将水向上推压使水沿出水管流出。叶轮不断的旋转水也就被连续压送到高处。、轴流泵的一般特点()水在轴流泵的流经方向是沿叶轮的轴相吸入、轴相流出因此称轴流泵。()扬程低(~米)、流量大、效益高适于平原、湖区、河网区排灌。()起动前不需灌水操作简单。(三)混流泵的工作原理及特点、混流泵的工作原理由于混流泵的叶轮形状介于离心泵叶轮和轴流泵叶轮之间因此混流泵的工作原理既有离心力又有升力靠两者的综合作用水则以与轴组成一定角度流出叶轮通过蜗壳室和管路把水提向高处。、混流蹦的一般特点()混流泵与离心泵相比扬程较低流量较大与轴流泵相比扬程较高流量较低。适用于平原、湖区排灌。()水沿混流泵的流经方向与叶轮轴成一定角度而吸入和流出的故又称斜流泵。三、常用的农用泵离心泵、混流泵、轴流泵、长轴深井泵、井用潜水电泵、小型潜水电泵四、水泵的参数及性能()水泵的主要参数水泵参数是指泵工作性能的主要技术数据包括流量、扬程、转速、效率和比转数等。、流量(Q)泵的流量是指单位时间内所排出的液体的数量。通常泵的流量用体积计算以Q表示单位为米时(mh)、米秒(ms)、升秒(s)也可用重量计以G表示单位为吨时(th)、吨秒(ts)、千克秒(kgs)。G与Q的关系:G=r×Q  r液体重度(千克米)因水的重量近似千克米故升秒=米时=吨时、扬程(H)泵的扬程是指单位重量的液体通过泵所增加的能量。以H表示实质上就是水泵能够扬水的高度又叫总扬程或全扬程。单位为米液柱高度习惯上省去“液柱”以米(m)表示。泵的总扬程由吸水扬程与出水扬程两部分组成因此总扬程=吸水扬程=出水扬程但由于水流经过管路时受到各种阻力而减少了泵的吸水扬程和出水扬程因此吸水扬程=实际吸水扬程吸水损失扬出水扬程=实际出水扬程出水损失扬程损失扬程=吸水损失扬程出水损失扬程总扬程=实际扬程损失扬程由于水泵铭牌上标明的扬程是上述水泵的总扬程因此不能误认为铭牌上的扬程是实际扬程数值水泵的实际扬程都比水泵铭牌上的扬程数值小。因此在确定水泵扬程时这一点要特别注意。否则如果只按实际扬程来确定水泵的扬程订购来的水泵扬程就低了那可能会降低水泵的效率甚至打不上水来。损失扬程与管路上的水管和附件种类(低阀、闸阀、逆止阀、直管、弯管)、数量、水管内径、管长、水管内壁粗糙程度以及水泵流量等都有密切关系这一点在管路设计和选配水管和附件时也应注意。、允许吸上真空高度(Hs)允许吸上真空高度是指真空表读数吸水扬程也就是泵的吸水扬程(简称泵的吸程)包括实际吸水扬程与吸水损失扬程之和。以Hs表示单位为米(m)。允许吸上真空高度是安装水泵高度的重要参数安装水泵时应使水泵的吸水扬程小于允许吸上真空高度值否则安装过高就吸不上水或生产气蚀现象。如生产气蚀不仅水泵性能变坏而且也可能使叶轮损坏。、转速(n)转速是指泵叶轮每分钟的转数以n表示单位为转分(rmin)。每台泵都有一定的转速不能随意提高或降低这个固定的转素称为额定转速水泵铭牌上标定的转速即为额定转速。如泵运转超过额定转速不但会引起动力机超载或转不动而且泵的零部件也容易损坏转速降低泵的效率就会降低影响水泵的正常工作。、比转数(ns)在前述水泵型号中有些型号的组成部分有比转数这个参数。比转数与转速是两个概念水泵的比转数简称比速常用符号为ns。水泵的比转数是指一个假想的所谓标准水泵叶轮的转数这个假想的水泵与真实水泵的叶轮各部分都几何相似而在消耗功率为千瓦、扬程为米、流量为立方米秒时所具有的转数。叶轮形状相同或相似的水泵比转数相同叶轮形状不相同或不相似的水泵比转数不相同。如轴流泵比转数比混流泵大混流泵比转数也是反映水泵特性的综合性指标。此外要注意比转数大的水泵其转速不一定高比转数小的转速不一定低。大流量、低扬程的水泵比转数大反之则小。一般比转数较低的离心泵其流量小、扬程高而比转数较高的轴流泵其流量大、扬程低。、功率功率是指机组在单位时间内作功的大小。水泵功率可分为有效功率、轴功率和配套功率三种。()有效功率  它是除掉水泵内部分损失功率后纯用于扬水所消耗的功率因此又称为净功率、输出功率或水马力。常用符号为N效单位为千瓦(或马力)。有效功率值可用水泵的流量和扬程计算得出:流量(千克秒)×总扬程(米)有效功率率(千瓦)=()轴功率  它是动力机传给水泵轴上的功率因此称为轴功率或输入功率。常用符号为N轴。它是水泵有效功率与水泵损失功率之和。水泵的损失功率主要包括泵体内轴承的摩擦、水泵轴与填料的摩擦、水与叶轮、泵壳间的摩擦以及泵内高压水的回漏等所消耗的功率。()配套功率  它是指水泵应选配的动力机的功率因此又称用功率。常用符号为N配它比轴功率大。这是因为动力机把动力传递给水泵的过程中有传动损失同时还要考虑水泵工作时流量及扬程有波动而可能出现动力机超载因此动力机需有比水泵轴功率大的功率储备。配套功率可按下式求得:动力安全系数×(千克秒)×扬程(米)配套功率(千瓦)=×水泵效率×传动效率动力安全系数(或称备用系数)可根据水泵轴功率大小确定轴功率小时取大值。动交率要根据传动类型和传动方式确定。采用联轴器直接传动时取。采用皮带传动时开口式传动取交叉传动取半交叉传动取~三角带传动取。、效率(n)效率是指有效功率与轴功率的比值因此它是反映泵对动力所给予的功率利用程度的技术经济指标。常用符号为n其大小用百分数表示。可用下式表达:有效效率水泵效率=×轴功率由于有效功率小于轴功率因此水泵效率永远小于。但水泵效率值越大说明有效功率越大泵内损失功率越小。我们选择水泵时应尽量选择效率高的水泵。铭牌上的效率是指水泵可能达到的最高效率一般农用水泵的最高效率为~有些大型水泵超过了。(二)水泵性能参数之间关系水泵的参数较多但它们都不是孤立存在而是相互关联相互影响的。掌握它们之间的关系对正确选购和使用水泵具有一定的指导意义。、水泵转速一定时流量与扬程、功率、效率的关系即其扬程、功率和效率均随流量变化而按一定规律变化。、水泵转速改变时流量与扬程、功率、效率的关系。六、水泵的管路及附件水泵为了完成抽水工作不仅必须配备动务机而且还要配备管路及其附件。管路的种类规格较多附件也较多。以离心泵抽水站与套的管路及其附件为例有底阀、滤阀、进水管、弯管、真空表、压力表、出水管、逆止阀、闸阀及相应的连接法兰、垫片、螺钉、螺母等。七、水泵的选型配套水泵的选型和配套在我们经营部门的购货、销售、技术服务等项工作中是经常遇到的问题它应包括水泵的选型、动力机的配套、传动装置的选择、管路及附件的选配等四个内容。(一)水泵的选型影响水泵的选型的因素虽然很多但主要是看流量的扬程是否能达到要求。因此选型的步骤一般首先是根据“需要”来确定所需的流量的扬程。、水泵流量的确定、所需水泵扬程的确定如前所述水泵的扬程系指总扬程即实际扬程加上损失扬程。所需实际扬程可通过各种方法实地测量出来。所需损失扬程可通过以下步骤确定:()根据前述计算出的所需流量查水泵性能表选定所需水泵的口径并根据水泵的口径选定水泵进、出管直径。()水泵型号的确定当所需的流量和扬程确定之后即可根据水泵性能表选定水泵的型号。在查水泵性能表时先查找出与所需流量和扬程相接近的水泵然后再确定型号。上面介绍了水泵选型的步骤和计算方法虽然比较麻烦但比较准确这样可以选到既可靠又经济的水泵。我们经营部门应该掌握这些内容在订货、销售中应为用户服务当好用户的参谋提高经营水平。(二)管路及附件的选配、管路的选配管路选配主要是选用合适的管路直径采用合理的布置方案以减少管路地扬程损失节省功率。、管路附件的选配管路附件的选配应贯彻既安全又经济的原则。也就是说既能保证机组的正常运行又要选配最简单的管路附件以减少扬程损失。如滤网在水源清洁无杂物的情况下可不设置。底阀在用真空能够抽气充水或用其它方法充水时也可不用。出水管路上如能用拍门代替逆止阀就尽量用拍门。除离心泵和混流泵采用闸阀外进水管路和轴流泵出水管路都不应安装闸阀。此外进、出水管路都要尽量减少弯管。对一个排灌站来说究竟应设置哪些管路附件应根据具体情况选配。流量计的种类和选型一、电磁流量计根据电磁感应定律在非磁性管道中利用测量导电流体平均速度而显示流量的流量计。可用于测量各种酸、碱、盐等腐蚀液体各种易燃、易爆介质各种工业污水、纸浆和泥浆等。优点:无压力损失测量范围大电磁流量变送器的口径从mm到m不受流体的温度、压力、密度和粘度的影响缺点:电磁流量计不能用于测量气体、蒸汽以及含有大量气体的液体不能用来测量电解率很低的液体介质不能测量高温高压流体电磁流量计的安装与调试比其它流量计复杂且要求更严格用来测量带有污垢的粘性液体时粘性物或沉淀物附着在测量管内壁或电极上使变送器输出电势变化带来测量误差电极上污垢物达到一定厚度可能导致仪表无法测量。二、涡街流量计在流体中安放一个非流线型旋涡发生体使流体在发生体两侧交替地分离释放出两串规则地交错排列的旋涡且在一定范围内旋涡分离频率与流量成正比的流量计。主要用于工业管道介质流体的流量测量如:气体、液体和蒸汽等多种介质。优点:是压力损失小量程范围大精度高受流体温度、密度、压力、粘度影响小。缺点:对于存在两相流和振动的工况就不适合。三、浮子流量计在由下向上扩大的圆锥形内孔的垂直管子中浮子的重量由自下而上的流体所产生的力承受并由管子中浮子的位置来表示流量示值的变面积流量计。优点:用于液体、气体以及蒸汽的测量特别适宜低速小流量的介质流量测量结构简单价格低廉。缺点:浮子流量计不能应用于大管径最大管径mm使用流体和出厂标定流体不同时要作流量示值修正。四、科氏力质量流量计直接或间接测量在旋转管道中流动的流体所产生的科氏力就可以测得质量流量。这就是科里奥利质量流量计的基本原理。优点:可广泛应用于石化等领域是目前较先进的测量系统直接测量质量流量有很高的测量精确度可测量流体范围广泛包括高粘度液的各种液体、含有固形物的浆液、含有微量气体的液体、有足够密度的中高压气体。测量管的振动幅小。对应对迎流流速分布不敏感因而无上下游直管段要求。测量值对流体粘度不敏感流体密度变化对测量值得值的影响微小。缺点:质量流量计零点不稳定形成零点漂移不能用于测量低密度介质和低压气体无法测量气液两相流介质对于安装要求高。五、热式(气体)质量流量计热式流量计有两个温度传感器被置于介质中时其中一个传感器被加热到环境温度以上的的温度另一个温度传感器用于感应介质温度。介质流速增加介质带走的热量增多两个温度传感器的温度差将随介质的流速变化而变化根据温度差与介质流速的比例关系可得出流体的流量Q。优点:无活动部件无分流管的热分布式仪表无阻流件压力损失很小带分流管的热分布式仪表和浸入型仪表虽在测量管道中置有阻流件但压力损失也不大。缺点:响应慢被测气体组分变化较大的场所因cp值和热导率变化测量值会有较大变化而产生误差对于黏性液体在使用上亦受到限制。六、超声波流量计超声波流量计是通过检测流体流动对超声束(或超声脉冲)的作用以测量流量的仪表。优点:是一种非接触式测量仪表可用来测量不易接触、不易观察的流体流量和大管径流量它不会改变流体的流动状态不会产生压力损失且便于安装可以测量强腐蚀性介质和非导电介质的流量超声波流量计的测量范围大管径范围从mm~5m不受被测流体的温度、压力、粘度及密度等热物性参数的影响可以做成捆绑式、管道式和便携式两种形式。缺点:温度测量范围不高一般只能测量温度低于℃的流体抗干扰能力差易受气泡、结垢、泵及其它声源混入的超声杂音干扰、影响测量精度直管段要求严格为前D后D否则离散性差测量精度低测量管道因结垢会严重影响测量准确度带来显著的测量误差甚至在严重时仪表无流量显示可靠性、精度等级不高(一般为~级左右)重复性差使用寿命短(一般精度只能保证一年)。七、涡轮流量计涡轮流量计先将流速转换为涡轮的转速再将转速转换成与流量成正比的电信号。它在一些测量对象上得到了广泛的应用例如:石油、有机液体、无机液、液化气、天然气和低温流体等。优点:涡街流量计精度高重复性高无零点漂移抗干扰能力强量程范围宽结构紧凑。缺点:不适合长期使用它不能长期保持校准状态要求上游管道长度应有不小于D的等径直管段不适合脏污介质。八、差压式流量计差压式流量计是根据安装于管道中流体检测件产生的差压已知的流体条件和检测件与管道的几何尺寸来计算的仪表它属于孔板流量计。在封闭管道的流量测量中各种对象都有应用单相流、混相流、脏污流、黏性流等高压、真空、高温、低温等工作状态也能适用。优势:结构牢固性能稳定可靠使用寿命长应用范围广泛。劣势:测量精度低量程范围窄一般:或:现场安装条件要求高。九、容积式流量计容积式流量计利用机械测量元件把流体连续不断地分割成单个已知的体积部分,根据测量室逐次重复地充满和排放该体积部分流体的次数来测量流体体积总量。常应用于昂贵介质(油品、天然气等)的总量测量。 优点:计量精度高安装管道条件对计量精度没有影响可用于高粘度液体的测量范围度宽直读式仪表无需外部能源可直接获得累计、总量、清晰明了、操作简便。缺点:结果复杂,体积庞大 被测介质种类、口径、介质工作状态局限性较大 不适用于高、低温场合 大部分仪表只适用于洁净单相流体 产生噪声及振动。任务一:某工厂用泵将水从地面一储槽送到m高的水洗塔。已知当地环境温度为度大气压×Pa,重力加速度g是ms黏度μ为mPas密度ρ为kgm液体流量V为mh选择水的流速为ms。管子材质为新无缝钢管估设其总长为m。罐槽流体输送如下图。闸阀储水槽离心泵水洗塔文丘里流量计目录一、设计过程(一)管道设计、主管道规格确定、管道特性方程估算()管件阀门的压力损失()直管摩擦阻力引起的压力损失()管路特性方程(二)泵的设计、项目基础的数据及相关信息、泵型号确定及其基础特性参数、泵的工作点确定及其性能参数的校正、泵的安装高度估算二、收获与不足一、设计过程(一)管道设计、主管道规格确定管径的估算:由上式结果管径应大于故选择DN为mm的标准管。故主管雷诺数选的新无缝钢管的当量绝对粗糙度e=mm,故可得相对粗糙度由此查管流摩擦系数λ与Re及ed的关系图得主管摩擦系数为λ=可知液体处于湍流区。、管道特性方程估算()管件、阀门压力损失名称个数ζ备注°标准弯头 闸阀 标准三通直入旁出只出一边流入大容器的出口 入管口 其他的配套零件:底阀、滤阀、进水管、弯管、真空表、压力表、出水管、闸阀及相应的连接法兰、垫片、螺钉、螺母等。    其中文丘里流量计当量直径le=m其他阀门和弯头的局部阻力降为()直管摩擦阻力引起的压力损失=()管路特性方程机械能衡算△Z=ZZ==mP=P推出He=m(二)泵的选择和设计、基础数据的、及相关信息a、介质物性:输送对象为液态水ρ=kgm,μ为mPas,无固体颗粒。b、操作条件:液体温度为度大气压×Pa连续输送液体。、泵型号确定及其基础性能参数管路计算分析得需要对管路提供的压头H'=m,考虑到安全系数到泵的扬程定为H=H'=m,泵的流量至少为Q=mh。由上述信息查IS、IR型单级单吸离心水泵性能参数表和性能曲线图选择IS型号YS清水泵并获得泵的基础数据:所选泵为单吸离心式卧室清水泵(IS),吸入口直接为mm,单吸扬程m。原始性能参数如图所示。流量Q扬程H转速n轴功率N电机功率N效率η汽蚀余量△hmhmrminkwkwm       、泵的性能参数的校正及工作点的确定()工作点的确认()校正因为本项目输送的液体是清水因此不需要对泵的参数进行校正。()电机功率核算实际所需功率为:kw<kw故泵符合所需操作条件、泵的安装高度估算泵的安装高度其中Pa=P*=kPaρ=kgm,△h=m,罐泵间的动压头损失:其中:所以安装高度Hg=m结果表示泵应安装在低于水罐液面m处。、总结相关施工过程(一)管路安装应符合下列要求: 、管子内部和管端应清洗干净清除杂物密封面和螺纹不应损坏 、相互连接的法兰端面或螺纹轴心线应平行、对中不应借法兰螺栓或管接头强行连接、管路与泵连接后不应再在共上进行焊接和气割如需焊接或气割时应拆下管路或采取必要的措施防止焊渣进入泵内和损坏泵的零件 、管路的配置宜按参考资料进行复检。(二)启泵前应作下列检查:、原动机的转向应符合泵的转向要求、各紧固连接部位不应松动 、润滑油脂的规格、质量、数量应符合设备技术文件的规定有预润要求的部位应按设备技术文件的规定进行预润。、润滑、水封、轴封、密封冲洗、冷却、加热、液压、气动等附属系统的管路应冲洗干净保持通畅、安全、保护装置应灵敏、可靠。、盘车应灵活、正常 、泵起动前泵的出入口阀门应处于下列开启位置:入口阀门:全开 出口阀门离心泵全闭其余泵全开(混流泵真空引水时出口阀全闭)。(三)管子和流量计、阀门、管件的连接、管子与容器之间用焊接联接、流量计在管路中用法兰联接方便清理拆洗、阀门、各管件与管道用螺纹联接方式。

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