1.離心泵相似理論

    (1)相似條件

    1)幾何相似：兩臺泵在幾何上完全相仿，對應(yīng)尺寸的比值相同，葉片數(shù)、對應(yīng)角相等。

    2)運動相似：兩臺泵內(nèi)對應(yīng)點的液體流動相仿，速度大小的比值、相同方向一致(即速度三角形相似)。

    3)動力相似：兩臺泵內(nèi)對應(yīng)點的液體慣性力、粘性力等的比值相同。滿足以上三條，兩臺泵即為相似。通常兩臺泵只要滿足幾何相似和運動相似，就認為滿足相似條件。

    (2)相似定律  符合相似條件的兩臺泵，可以近似地認為兩相似泵的容積效率、水力效率、機械效率相等，這時有以下各式成立，稱為相似定律。

       Q2/Q1=n2D₂³/n1D₁³

        H2/H1=n₂²D₂²/n₁²D₁²

         P2/p1=n₂³D₂⁵ρ₂/ n₁³D₁⁵ρ₁

  式中  Q1、Q2—泵1、泵2的流量；

        n1、n2—泵1、泵2的泵軸轉(zhuǎn)速；

         D1、D2—泵l、泵2的葉輪外徑；

         P1、P2—泵1、泵2的軸功率；

         P1、P2—泵l、泵2輸送介質(zhì)的密度。

    2.輸送粘性流體時的性能修正

    當(dāng)輸送粘性流體時離心泵的性能將會受到影響。在中、高粘度下會引起離心泵軸功率的迅速增加、揚程以及輸送能力的減小。   

    圖7-4提供了在已知一般離心泵輸送凈水性能的情況下，來確定其輸送粘性液體能力的一種方法。同時此圖在選擇水泵時也可以給我們提供幫助。圖7-4所示的數(shù)據(jù)是在單級、DN50～DN200離心泵輸送石油時所得出的結(jié)果。修正曲線對每一種泵并不是都精確。如果需要精確的數(shù)據(jù)，需要做泵與被輸送粘性液體的實驗來得出。

 

    (1)使用粘性液體修正曲線的局限性  只適用于所列出的范圍，不能擴展。適用于一般水力設(shè)計且在正常操作范圍以內(nèi)的具有開式或閉式葉輪的離心泵。對于混流泵、軸流泵或粘性以及非常規(guī)液體而特別設(shè)計的泵不適用。為避免汽蝕現(xiàn)象的發(fā)生，只適用于具有足夠NPSH的情況。只對牛頓型流體適用。膠體、泥漿、造紙材料和其他非牛頓型流體依據(jù)它們的各自特點，可能產(chǎn)生截然不同的結(jié)果。

    (2)在研究輸送粘性流體對泵性能影響時所使用的符號和定義

    Q_vis—粘性液體的流量(m3／h)

    H_vis—輸送粘性流體時的揚程(m)；

   bhp_vis—在粘性情況下泵需要的軸功率(kW)

    E_vis—輸送粘性流體時的效率；

    Qw—水的流量(m3／h)；

    H_W—輸送水時的揚程(m)；

    E_W—輸送水時的效率；

    ρ—粘性液體的密度(k9／m3)；

    C_Q—流量修正因子；

    C_H—揚程修正因子；

    C_η—效率修正因子；

    Q_W——最大效率時的水流量。

    下面的等式是在已知離心泵輸水性能的情況下，來確定其輸送粘性流體的

  性能：

    Qvis=C_QQ_W     

    H_vis=C_HH_W   

    E_vis=CηE_W     

   bhp_vis=Q_visH_visρg/3.6×10⁶E_vis   

    C_Q、C_H和C_η的數(shù)值來自于圖7-4。

    下面的等式可以在已知粘性流體的流量和揚程，而又必須根據(jù)Q_vis和H_vis用圖7-4來估計離心泵輸水時的C_Q和C_H的情況下使用。

   Q_W=Q_vis/C_Q

   H_W=H_vis/C_H

    (3)在給定揚程、流量和粘性流體粘度的條件下，化工泵的初步選擇  在給定粘性流體的設(shè)計流量、設(shè)計揚程、粘性大小以及工作溫度下的密度時，圖7-4可以用來查找在相同條件下輸送水時的流量和揚程。在圖的橫坐標上找到已知粘性液體的流量(Qvis)所對應(yīng)的位置，縱坐標上找到已知粘性液體的揚程(H_vis)(多級泵采用平均每級的揚程)所對應(yīng)的位置。在二者的交點處水平向左或者向右找到與對應(yīng)的粘度曲線的交點。然后在交點處繼續(xù)向上就可找到與各個修正因子曲線所對應(yīng)的修正因子的值。用粘性液體的流量(Qvis)除以相應(yīng)流量的流量修正因子(CD)就得到近似的純水的流量(約q形)。用從“1.0Q_w形”的曲線上得到的揚程修正因子(CH)除以粘性液體的揚程得到近似的純水的揚程(約H_W)。然后就可以根據(jù)常規(guī)的方法利用這個新的等價的純水揚程一流量點來進行水泵的選擇。也可以對粘性流體的效率和軸功率進行相應(yīng)的計算。

    這個方法之所以得到的數(shù)據(jù)不夠精確，是因為圖7-4流量和揚程的范圍是基于水的性質(zhì)來確定的。然而對于大多數(shù)情況，其精確度還是足夠的。當(dāng)需要進行進一步的修正時，可以運用下面的方法來進行選擇。

    例：要求選擇一臺流量為170m3／h，揚程為30m，輸送流體的運動粘度為4.62×10^-3m2／s，在工作溫度下密度為900Kg／m3的多級泵。

    查圖7.4得

        C_Q=0.87

    CH=0.90(1.0Qnw)

    Cη=0.515   

    Qw=170m3／h=189 m3／h

    H_W=30/0.87m=34.5 m

    選擇一個輸水量為l 89m3／h、揚程為34.5 m的泵。這一選擇應(yīng)當(dāng)在或者接近輸水時的最大效率點。如果所選泵的輸水效率在1 89m3／h時是8 1％，那么其輸送粘性流體時的效率可以計算如下：

    E_vis=0.515×81％=41.7％

    輸送粘性流體時的軸功率將是：

    bhp_vis=38.3kw

    對于已選擇的泵，可以對水的性能曲線進行如下的修正。

    (4)在已知泵輸水的性能時，如何來確定其輸送粘性流體時的性能  已知泵輸水的各項性能指標，來決定其輸送特定粘性流體時的性能。

    首先從效率曲線上找出最大效率時的輸水能力(10QW)，然后從最大效率時的輸水流量確定出粘性流體的流量(0.6 QW)(0.8 QW)和(1.2 QW)。

    在圖7-4的橫坐標上找到離心泵最大效率時的輸水能力(1.0QW)所對應(yīng)的位置，縱坐標上找到此流量所對應(yīng)的水的揚程(單級的揚程)(日形)。在兩者的交點處水平向左或者向右找到粘度流體的粘性數(shù)值。然后在此點處繼續(xù)向上就可找到與各個修正因子曲線所對應(yīng)的修正因子的值。找出Cη和CQ以及四種流量所對應(yīng)的CH的數(shù)值。

    用揚程修正因子分別乘以與其對應(yīng)的揚程得到修正后的揚程。用Cη乘以與每一個修正過后的流量相對應(yīng)的效率值得到修正過后的效率。

    將在圖上描出修正后的揚程、效率點，然后分別用圓滑曲線連起來。粘性流體的關(guān)死點和水的關(guān)死點基本上是一樣的。

    用上面給出的公式計算粘性流體的軸功率。同樣在圖上描出這些點，然后用平滑曲線連起來。所得到粘性流體的軸功率曲線和水的軸功率曲線應(yīng)該是一樣并且是平行的。