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  一、工作原理
  水泵的工作原理:渣浆泵从物理学原理上讲属于离心泵的一种,从概念上讲指通过借助离心力(泵的叶轮的旋转)的作用使固、液混合介质能量增加的一种机械,将电能转换成介质的动能和势能的设备。渣浆泵的名称是从输送介质的角度来划分的一种离心泵。
  离心泵是从泵的工作原理上划分,是通过离心力作用来达到给输送介质增压的过程。另外还有常见的种类包括螺杆原理,柱塞原理等可以划分出不同于离心原理的泵。说完离心泵概念,再说渣浆泵,渣浆泵又是从另外一个角度来划分泵的,即从输送介质来划分的。顾名思义,渣浆泵输送的是含有渣滓的固体颗粒与水的混合物。但从原理上讲渣浆泵属于离心泵的一种。这样这两个概念就讲清楚了。
  离心泵的主要工作部件是叶轮和机壳,机壳内的叶轮装置位于轴上,并与原动机连接形成一个整体。当原动机机带动叶轮旋转时,叶轮中的叶片迫使流体旋转,即叶片对流体沿它的运动方向做功,从而迫使流体的压力势能和动能增加。与此同时,流体在惯性力的作用下,从中心向叶轮边缘流去,并以很高的的速度流出叶轮,进入压出室,再经扩散管排出,这个过程称为压水过程。同时,由于叶轮中心的流体流向边缘,在叶轮中心形成低压区,当它具有足够的真空时,在吸入端压强的作用下(一般是大气压强),流体经吸入室进入叶轮,这个过程称为吸水过程。由于叶轮连续的旋转,流体也就连续的排出、吸入,形成连续的工作。
  离心式的泵(包括渣浆泵)的工作过程,实际上是一个能量传递和转化的过程。它将电动机高速旋转的机械能,通过泵的叶片传递并转化为被抽升流体的压能和动能。
  二、水泵选型的原则与步骤
  2.1、选用原则
  水泵是一种面大量广的通用型机械设备,广泛地应用于石油、化工、电力冶金、矿山、选船、轻工、农业、民用和国防各部门,在国民经济中占有重要的地位。据79 年统计,我国泵产量达125.6万台。泵的电能消耗占全国电能消耗的21%以上。因此大力降低泵有能源消耗,对节约能源具用十分重大的意义。
  合理的选择水泵,要综合考虑泵机组和泵站的投资和运行费用等综合性的技术经济指标,使之符合经济、安全、适用的原则。具体来说,有以下几个方面:必须满足使用流量和扬程的要求,即要求泵的运行工次点(装置特性曲线 与泵的性能曲线的交点)经常保持在高效区间运行,这样既省动力又不易损坏机件。选择的水泵既要体积小、重量轻、造价便宜,又要具有良好的特性和较高的效率。 具有良好的抗汽蚀性能,这样既能减小泵房的开挖深度,又不使水泵发生汽蚀,运行平稳、寿命长。 按所选水泵建泵站,工程投资少,运行费用低。
  2.2、 选型步骤
  1)、列出基本数据:
  1、介质的特性:介质名称、比重、粘度、腐蚀性、毒性等。
  2、介质中所含因体的颗粒直径、含量多少。
  3、介质温度:(℃)
  4、所需要的流量
  ( 一般工业用泵在工艺流程中可以忽略管道系统中的泄漏量,但必须考虑工艺变化时对流量的影响。    农业用泵如果是采用明渠输水,还必须考虑渗漏及蒸发量。)
  5、压力:吸水池压力,排水池压力,管道系统中的压力降(扬程损失)。
  6、管道系统数据(管径、长度、管道附件种类及数目,吸水池至压水池的几何标高等)。
  7、如果需要的话还应作出装置特性曲线。
  8、在设计布置管道时,应注意如下事项:
  A、合理选择管道直径,管道直径大,在相同流量下、液流速度小,阻力损失小,但价格高,管道直    径小,会导致阻力损失急剧增大,使所选泵的扬程增加,配带功率增加,成本和运行费用都增加。    因此应从技术和经济的角度综合考虑。
  B、排出管及其管接头应考虑所能承受的最大压力。
  C、管道布置应尽可能布置成直管,尽量减小管道中的附件和尽量缩小管道长度,必须转弯的时候,弯   头的弯曲半径应该是管道直径的3~5倍,角度尽可能大于90℃。
  D、泵的排出侧必须装设阀门(球阀或截止阀等)和逆止阀。阀门用来调节泵的工况点,逆止阀在液体   倒流时可 防止泵反转,并使泵避免水锤的打击。(当液体倒流时,会产生巨大的反向压力,使泵损    坏)
  2)、确定流量扬程
  a、如果生产工艺中已给出最小、正常、最大流量,应按最大流量考虑。
  b、如果生产工艺中只给出正常流量,应考虑留有一定的余量。
  对于ns>100的大流量低其不意扬程泵,流量余量取5%,对ns<50的小流量高扬和泵,流量余           量取10%,50≤ns≤100的泵,流量余量也取5%,对质量低劣和运行条件恶劣的泵,流量余量应取10%。
  c、如果基本数据只给重量流量,应换算成体积流量。
  三、水泵选型常用术语及公式
  ①扬程是指水泵在单位重量的液体通过泵后所获得能量。其值等于泵的吐出口总水头与吸入口总水头的数量。以符号H表示,单位为米液柱(m)。
  H=Hd-Hs
  式中:Hd=吐出口总水头(m) Hs=吸入口总水头(m)
  HS=Z1-HfL1-Hi1
  式中:HfL1=吸入口管段沿程水头损失(m) Hi1=吸入口管段总局部水头损失(m)Z1=吸入口液面高度(m)Hd=Z2+HfL1+Hi2+ HV
  式中:Z2=吐出口管段沿程水头损失(m) HfL2=吐出口管段总局部水头损失(i2=吐出口液面高度(m) V=吐出口水头扩散损失
  式中:V2=管路平均流速(m/s) D=管路内径(m) g=重力加速度 f=阻力系数  L=管路当量长度(包括弯头和阀门损失当量)
  F值可由公式计算得出,其中K为绝对粗糙度(mm),Re为雷诺数(纯数值)。
  管路中的当量长度L由直管长度和弯管的当量长度组成,弯管当量长度见下表:
                               
  当弯管的当量长度无法由表中查得时,可按公式计算得出。
  式中ξB为弯管损失系数,当ξB=90°时取ξB=0.2-0.3。120°时损失系数为0.6ξB。135°时系数为0.5ξB。
  其它管路损失如扩散损失、收缩损失、阀门损失等因通常数量较少、损失较小在最初选型时可以忽略。但当管路中阀门或扩散管、收缩管数量较多时也应计算在内。
  闸阀的水头损失按其中ξT为闸阀损失系数,它随着阀门的开度大小的变化而变化,对于全开4-12英寸的闸阀ξT值按下表查取:
   

    阀的公称直径(英寸)

   
   

    4

   
   

    6

   
   

    8

   
   

    12

   
   

    ξT

   
   

    0.16

   
   

    0.15

   
   

    0.10

   
   

    0.05

   
   
    对吐出口有压力要求,如压虑机给料,水力旋流器给料等情况的,需要将下游设备所需要的压力值计算到泵的扬程内。
    ②流量
    流量是指泵在单位时间内排出液体的数量。以符号Q表示,单位I/s或m3/h、m3/s.
    ③汽蚀余量
    汽蚀余量的意思是在泵吸入口处单位重量的液体所具有的超过汽化压力的富裕能量。以NPSH表示,单位为米液注(m)。
    Hatm=泵安装地点的大气压力。当进料箱为密闭容器时,应为容器内液面的绝对压力(m)
    Hvap=泵输送浆体的汽化压力(m)
    NPSHr为必需汽蚀余量,由泵生产厂家根据试验得出。泵在输送灌注满意常温渣浆时,泵汽蚀性能对泵的使用没有影响。但对于输送高温或高海拔地区或有吸上要求(且吸上高度较大时)泵的汽蚀性能就是一个必须要考虑的参数。通常要满足 。
    ④功率
    功率分为泵有效轴功率和原动机轴功率。
    其中效轴功率 式中γ=浆体密度
    反之则轴功率
    原动机功率队 KP为功率系数,通常P小于55Kw时取1.2,大于55Kw进取1.1。
    ⑤沉降流速
    平均流速指管道内的平均流速 (吸入管路和吐出管路应单独计算)
    ⑥沉降流速
    固体颗粒在管道中(一般指水平管道)随着浆体平均流速的减小而分布越来越不均匀,当流速减小到某一值后,管道底部出现固定的或滑动的床面。颗粒开始形成床面时的流速称为淤积流速。为保证浆体在管道中正常流动,必须使流速超过某一给定的最小值,此最小速度称为临界沉降流速,通常简称沉降流速(Vt)。一般沉降流速大于淤积流速。
    计算沉降流速有两个常用公式:
    1、当管径≤200mm时用杜拉德公式
    式中FL=与粒径,浓度有关的速度系数可由下图查出:
 
  其余粒径时的系数值FL采用插值法求得。相同粒径时的FL值,随着体积浓度的增大而增大,当CV=30%时,FL达到最大值。浓度CV=35%时和25%时FL值相同,CV=40%时和CV=20%的FL值相同。以此类推,我厂现生产的渣浆泵系列推荐使用范围,。超过此数值时使用寿命和可靠性将下降。
  FL值也可由公式计算得出,其中A值可由下表查出:

D50,mm A值计算公式 相关系数 备注
0.01-0.6 0.472 —— D50∈(0.01-3)
CV∈(0.05-0.4)
0.8 =0.417-0.028InCV 0.971156
1 =0.038-0.028InCV 0.9942
2 =0.234-0.07InCV 0.9977
3 =0.130-0.092 InCV 0.99987
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