以动力工业中的火力发电厂为例说明泵的应用,如图2-5所示。发电厂是一个汽水循环过程,锅炉把水烧成蒸汽推动汽轮机旋转带动发电机发电。其中,从加热器向锅炉供水所用的是锅炉给水泵。从汽轮机出来的废气到冷凝器冷凝结成水,需要冷凝泵将冷凝水打入加热器进行再次循环。冷凝器用的冷却循环水是由循环水泵供给的。锅炉排灰用的泵为灰渣泵,锅炉烟中含有SO2,需要用脱硫泵轴送石灰浆液进行脱硫。
工业磁力泵主要性能的参数有以下几个。
1.流量Q
流量是泵在单位时间内输送出去的液体量(体积或质量)。
体积流量用Q表示,单位是m3/s,m3/h,L/s等。
质量流量用Qm表示,单位是t/h,kg/s等。
质量流量和体积流量的关系为
Qm=ρQ
ρ:液体的密度,kg/m3有时也取t/m3,常温下清水ρ一般取kg/m3。
2.扬程H
扬程是泵所抽送的单位重量液体从泵进口处(泵进口法兰)到泵出口处(泵出口法兰)能量的增值。也就是1kg液体通过泵获得的有效能量,其单位是N?m/N=m,即泵抽送液体的液柱高度(指泵轴送的那种液体的液柱高度),习惯简称为米。
根据定义,泵扬程可以写为
H=Ed-Es
Ed:在泵出口处单位重量液体的能量,m;
Es:在泵进口处单位重量液体的能量,m。
泵的扬程表征泵本身的性能,只和泵进、出口法兰处的液体的能量有关,而和泵装置无直接关系。但是,利用能量方程,可以用泵装置中液体的能量表示泵的扬程。
3.转速
转速是泵轴单位时间的转数、用符号n表示,单位是r/min。
4.汽蚀余量
汽蚀余量又叫净正吸头,是表示汽蚀性能的主要参数,用符号NPSH表示,汽蚀余量国内以前曾用△h表示。
5.功率和效率
泵的功率通常指输入功率,即原动机传到泵轴上的功率,又称轴功率,用P表示。泵的有效功率又称输出功率,用Pe表示。它是单位时间内从泵中输出去的液体在泵中所获得的有效能量。
因为扬程是泵输出的单位质量液体从泵中获得的有效能量,所以扬程和质量流量及重力加速度的乘积,就是单位时间内从泵输出的液体所获得的有效能量,也即泵的有效功率。
工业磁力泵内的各种损失及泵的效率
泵在把机械能转化为液体能量过程中,伴有各种损失,这些损失用相应的效率表示。为了提高泵的效率,必须分析泵功率的分配情况,弄清其来龙去脉,为减少损失,提高泵效率指明方向。
下面按能量在工业磁力泵内的传递过程,逐一介绍泵内能量输入和输出情况。
机械损失和机械效率
原动机传到泵轴上的功率(轴功率),首先要花费一部分去克服轴承和密封装置的摩擦损失,剩下的轴功率用来带动叶轮旋转。但是叶轮旋转的机械能并没有全部传给通过叶轮的液体,其中一部分消耗于克服叶轮前、后盖板表面与壳体间(泵腔)液体的摩擦,这部分损失功率称为圆盘摩擦损失。泵中的能量损失原理如下图所示。
上述轴承损失功率Pml、密封损失功率Pm2和圆盘摩擦损失功率Pm3之和称为机械损失功率Pm,其大小用机械效率ηm来表示。
轴功率去掉机械损失功率剩余的功率用来对通过叶轮的液体作功,称为输入水力功率,用P’表示。机械效率为输入水力功率和轴功率之比,即
容积损失和容积效率
输入水力功率用来对通过叶轮的液体作功,因而叶轮出口处液体的压力高于进口处液体的压力。出口和进口的压力差,使得通过叶轮的一部分液体从泵腔经叶轮密封环(口环)间隙向叶轮进口逆流。这样,通过叶轮的流量Qt(也称泵的理论流量)并没有完全输送到泵的出口,其中泄漏量q这部分液体把从叶轮中获得的能量消耗于泄漏的流动过程中,即从高压(出口压力)液体变为低压(进口压力)液体。所以容积损失的实质也是能量损失,容积损失的大小用容和批率ηv来计算。容积效率为通过叶轮除掉泄漏之后的液体(实际流量Q)的功率和通过叶轮液体(理论流量Qt)功率(输入水力功率)之比,即
Qt:泵的理论流量(通过叶轮的流量),Qt=Q+q
Ht:泵的理论扬程(指叶轮传给单位质量液体的能量);
q:漏量。
单级泵的泄漏量主要发生在密封环处,多级泵除此之外,还有级间泄漏。另外泵平衡轴向力装置、密封装置等的泄漏量也应算在泵的容积损失之中。
水力损失和水力效率
通过叶轮的有效液体(除掉泄漏)从叶轮中接收的能量Ht,也没有完全输送出去,因为液体在泵过流部分(从泵进口到出口的流道)的流动中伴有水力摩擦损失(沿程阻力)和冲击、脱流、速度方向及大小变化等引起的水力损失(局部阻力),从而要消耗掉一部分能量。单位质量液体在泵过流部分流动中损失的能量,称为泵的水力损失,用h表示。由于存在水力损失,单位质量液体经过泵增加的能量H,要小于叶轮传给单位重量液体的能量Ht,即H=Ht-h。
泵的水力损失其大小用泵的水力效率ηn来计量。水力效率为去掉水力损失液体的功率和未去水力损失液体功率之比,即
泵内各种损失总和用总效率(简称泵效率)来表示。总效率为有效输出功率Pe和输入功率(轴功率)P之比,即
泵的总效率等于机械效率、容积效率和水力效率的乘积。
关于工业磁力泵的用途和基本参数的分析就到这里了,也欢迎大家留言讨论工业磁力泵的技术问题。