在泵的叶轮转速一定时,一台泵在具体操作条件下所提供的液体流量和压头可用H—Q特性曲线上的一点来表示,这一点的具体位置,由泵前后的管路情况定,泵的工作特性由泵本身的特性和管路的特性共同决定。
1.管路特性曲线
当离心泵安装在特定的管路系统中时,泵应提供的流量和压头应依管路的要求而定。管路所需压头与流量的关系曲线称为管路特性曲线,管路特性曲线表示流体通过某一特定管路所需要的压头与流量的关系。
由伯努利方程导出外加压头计算式
当Q越大时,压头损失∑Hf越大,流动系统所需要的外加压头He也越大。上式中的压头损失可整理为:
若忽略上、下游截面的动压头差,则
令与管路的流量无关,是一个常数。后一项与管路的流量有关,若把λ看成常数,把常数项用B表示,则
2.离心泵的工作点
当泵安装在一定管路系统中时,泵的特性曲线与管路特性曲线的交点即为泵的工作点(图3-35)。工作点所示的流量与压头既是泵提供的流量和压头,又是管路所需要的流量和压头。离心泵只有在工作点工作,管中流量才能稳定。泵的工作点以在泵的效率最高区域内为宜。
图3-35 离心泵的工作点
3.离心泵的流量调节
对一台泵而言,特性曲线不会变,而管路特性曲线可变。当泵的工作点所提供的流量不能满足新条件下所需要的流量时,即应设法改变泵工作点的位置,即需要进行流量调节。
由于生产任务的变化,管路需要的流量有时是需要改变的,这实际上就是要改变泵的工作点。由于泵的工作点由管路特性和泵的特性共同决定,因此改变泵的特性和管路特性均能改变工作点,从而达到调节流量的目的。
(1)改变出口阀的开度。如图3-36所示,出口阀开度与管路局部阻力当量长度有关,与管路的特性有关。所以改变出口阀的开度实际上是改变管路的特性。关小出口阀,管路阻力增大,曲线变陡,工作点由C变为D,流量下降,泵所提供的压头上升;相反,开大出口阀开度,管路阻力减小,曲线变缓,工作点由C变为E,流量上升,泵所提供的压头下降。显然,当关小阀门时,一部分能量将额外地消耗在克服阀门的局部阻力上,且使泵在低效率点工作。这是不经济的,但由于它简单易行,在实际生产中被广泛采用。(www.xing528.com)
图3-36 改变出口阀开度
(2)改变叶轮转速。改变叶轮转速是改变泵的特性的方法,如图3-37所示,n3<n1<n2,转速增加,流量和压头均能增加。这种调节流量的方法合理,而且由于没有额外的能量损失,比用阀门调节较为经济,但是因为一般电动机的转速是固定的,要改变转速就必须增设变速装置,故一般很少采用。
图3-37 改变转速
(3)车削叶轮直径。车削叶轮直径也是改变泵的特性的方法,因为制造厂一般只配有两种直径不同的叶轮,调节范围不大,拆装也不方便,减小不当还会降低泵的效率,所以这种调节方法实施起来不方便。
二、离心泵的并串联操作
1.并联操作
当一台泵的流量不够时,可以用两台泵并联操作,以增大流量。
一台泵的特性曲线如图3-38中曲线1所示,两台相同的泵并联操作时,在同样的压头下,并联泵的流量为单台泵的两倍,故将单台泵特性曲线1的横坐标加倍,纵坐标不变,便可求得两泵并联后的合成特性曲线2。但需注意,对于同一管路,其并联操作时泵的流量不会增大一倍,因并联后流量增大,管路阻力也增大。
图3-38 离心泵并联操作
2.串联操作
当生产厂需要利用原有泵提高泵的压头时,可以考虑将泵串联使用。
两台相同型号的泵串联工作时,每台泵的压头和流量也是相同的。因此,在同样的流量下,串联泵的压头为单台泵的两倍。将单台泵的特性曲线 1的纵坐标加倍,横坐标保持不变,可求得两台泵串联后的合成特性曲线 2(图3-39)。由图中可知,单台泵的工作点为A,串联后移至C点。显然C点的压头并不是A点的压头H1的两倍。
图3-39 离心泵串联操作
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