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離心泵的基本原理

來源:北京樽祥科技有限責(zé)任公司   2021年12月14日 09:24  

  工業(yè)中的很多流程都需要將流體從一個(gè)位置輸送到另一個(gè)位置,扮演者重要的角色。涵蓋的工業(yè)很廣泛,從大型核電廠和普通電廠、輸油管線、石化廠、市政廢水處理廠、水廠,到大小型建筑物,到輪船和海上石油平臺(tái)等等。

  一般來說,泵在旋轉(zhuǎn)機(jī)械中是那種皮實(shí)、可靠的一類設(shè)備。但在很多流程中,泵是關(guān)鍵設(shè)備,一旦故障宕機(jī),后果往往是嚴(yán)重的,甚至是災(zāi)難性的。除直接經(jīng)濟(jì)損失外,安全問題也是不容小視,甚至超過經(jīng)濟(jì)損失,如泵失效導(dǎo)致放射性物質(zhì)或有毒液體泄露,會(huì)殃及工廠相關(guān)人員的生命,甚至包括周邊百姓。此外環(huán)保因素也一樣,有害流體因?yàn)楸玫男孤兜仁?,?huì)嚴(yán)重污染空氣、水和土壤,甚至導(dǎo)致環(huán)境的不可逆危害,治理起來費(fèi)時(shí)、費(fèi)力、費(fèi)錢。所以,雖然泵常常沒有歸入關(guān)鍵機(jī)組,但對(duì)它的重視,按關(guān)鍵機(jī)組對(duì)待并不為過。

  什么是泵?

  幾乎所有人都都熟悉泵及其基本原理,如汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻液通過泵在散熱器和水套中循環(huán)。泵克服流體的重力、摩擦力,將流體加速到一定的出口速度,送到一定的高度。

  克服重力的影響不難理解,但對(duì)于克服流體的阻尼 – 摩擦力的概念可能未必盡人皆知。流體流經(jīng)管道,流體分子間會(huì)產(chǎn)生“摩擦”,因?yàn)榉肿娱g在運(yùn)動(dòng)過程中速度不一樣,之間就會(huì)有相對(duì)運(yùn)動(dòng),摩擦自然就產(chǎn)生了。流體間運(yùn)動(dòng)速度不一樣可以通過特殊情況理解,在管道壁流體的流速為零,在管道中心的流速***大,也就是所謂的流場(chǎng)梯度。所以,重力和摩擦力是泵運(yùn)行中需要克服的阻力。

  摩擦力有流體和管壁間的摩擦力,以及分子間的摩擦力。因此,簡(jiǎn)言之,管壁光滑的摩擦力比粗糙的小,大直徑管比小直徑管摩擦力小;流體的特性影響摩擦力,內(nèi)聚力大的流體,也就是粘度大的流體摩擦力大。當(dāng)然實(shí)際情況可能要復(fù)雜得多,但足夠去理解泵的阻力了。

  泵是一種能量轉(zhuǎn)換設(shè)備,是將驅(qū)動(dòng)機(jī)械的旋轉(zhuǎn)動(dòng)能,轉(zhuǎn)換成所泵流體的能量。

  克服流體運(yùn)動(dòng)過程中的重力,提高揚(yáng)程、克服流體內(nèi)、外摩擦力。

  流體出口速度比入口速度提高。

  下圖是流體流過泵和管道,流體能量的變化圖

能量梯度線 (EGL) 顯示流體流經(jīng)管道和泵并送到一定的揚(yáng)程后的能量的變化

 

 能量梯度線 (EGL) 顯示流體流經(jīng)管道和泵并送到一定的揚(yáng)程后的能量的變化

  能量梯度線表示了能量的損失大小。是泵必須克服的。

  上圖并沒有討論流體凈增加的能量。

  泵作為一種能量轉(zhuǎn)換的設(shè)備,目標(biāo)是能量轉(zhuǎn)換效率高,耗能小。

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