第4章 两相流泵

第四章固液两相流泵
第一节、概 述
泵是我国三大机械产品(汽车、机床、水泵)之一,其用电量占我国总用电量的25%。固液泵属泵类中的耗电大户。在工农业各部门中得到广泛应用,主要应用在矿山、冶金、电力、煤炭、化工、轻工、食品等工业和污水处理,其它行业如建材、环保、水利及大洋采矿等部门均有应用。
本书主要介绍抽送磨料的固液泵,即渣浆泵、泥泵和污水泵。目前国内使用的离心式磨料固液泵(也叫渣浆泵)主要有:
⑴ P型泵:包括PH、PS、PB型等渣浆泵,是我国80年代初朔主要使用的渣浆泵。这类泵多数效率低、寿命短,能源和材料浪费严重,属于淘汰产品。
⑵ 沃曼泵:我国于1980年购买了沃曼国际设备有限公司全系列渣浆泵的许可证制造技术,包括重型、轻型和液下渣浆泵。这些澳大利亚70年代生产技术的引进,提高了我国渣浆泵的制造水平。沃曼泵的性能优于P型泵,但效率有待提高。
⑶ 固液两相流泵:按照两相流水流的畸变速度场进行水力设计的渣浆泵,始于70年代中期。该设计方法称为两相流畸变速度设计法,已设计制造出一定数量的两相流泵,并已在国内占有少量市场,效率等指
标优于上述两种泵。
⑷ X型固液泵:按固液速度比场进行设计的渣浆泵,始于80年代末。该设计方法称为两相流速度比设计法,已开始在国内推广,性能优于上述三种泵。
污水泵输送介质与渣浆泵略有不同,主要是以纤维状为主的介质,如污水污物、泥浆纸浆、粮食淀粉、甜菜水果、鱼虾贝壳等等。对输送这类介质的泵主要要求是无堵塞,无堵塞主要取决于叶轮的结构形式。目前作为无堵塞泵叶轮的结构形式有:⑴开式或半开式叶轮,⑵旋流式叶轮,⑶单(双)流道式叶轮,⑷螺旋离心式叶轮。了解各种形式叶轮(见图3-30)特征之后,可根据不同应用场合选择不同形式叶轮的无堵塞泵。目前国内使用的无堵塞泵型式有卧、立式污水泵、潜水排污泵和长轴立式污水泵。
第二节 固液泵的分类、应用
一固液泵的分类
固液泵种类繁多,在不同的行业有不同的名称,其结构形式也不尽相同。
固液泵可根据所输送介质的性质、泵的作用原理、结构形式、过流件材质等方面来进行分类。
1、按所输送介质的性质分类
固液泵作为水泵家族中一类特殊产品,与普通清水泵的最明显区别就是所输送的介质一般不是清水,而是含有固体物料的固液混合物。
在不同场合使用的固液泵,其输送介质的性质有所不同,因而按输送介质性质,固液泵可分为污水泵、料浆泵、渣浆泵,以及沙砾泵。中频淬火变压器
⑴ 污水泵
污水所指的范围很广,包括生活污水和工业废水等。
生活污水多含较大尺寸的固体悬浮物、纤维,水质成分相对简单。
而工业废水的种类极多,包括各工业部门的生产废水、缓解污染的稀释废水。工业废水的成分极其复杂,根据其来源的不同而性质差异较大。工业废水一般含油、碱、硫、磷、有机酸、酚、醚等污染物中的一种或若干种,进行处理时要区别对待。
污水泵的使用范围遍及各行各业。随着国家环保法规的进一步实施,人们的环保意识进一步增强,污水泵的用途也越来越广。
污水泵在应用中应注意腐蚀和流道堵塞等问题。
⑵ 料浆泵
我国原有的泵类产品分类中,常将用于工业生产流程中输送料浆的固液泵划归污水泵。但随着我国国民经济的高速发展,工业生产的规模化、自动化程度越来越高,在大多数工业生产部门往往都需要用泵来输送生产流程中的固液混合物,即料浆。因此料浆输送泵的使用面越来越广,需求量和实际使用量也越来越大。
料浆可以指以粘稠液相为主,内含固相物质的混合物,也可以指含一定量固
体颗粒的悬浮液或混合液。
输送料浆的固液泵就称料浆泵。
星型下料阀料浆泵主要用于生产流程中为相邻工艺之间输送料浆,为混合物料加压。如化肥制造流程的复肥料浆泵、造纸流程的纸浆泵、食品加工的食品流程泵、制糖流程的糖浆泵等都属于料浆泵。在实际运行中,料浆泵的过流件磨损一般较轻,依据使用场合主要面临堵塞、高温、高碱性、高酸性等问题。
⑶ 渣浆泵
所谓渣浆是指含有一定粒径、硬度的固体物料与水组成的固液混合物。这类混合物中固相和液相在泵内的运动特性通常有较大差异,在理论分析上须将固相、液相分别列出运动方程,而不能简单地以一种混合相代替或仅考虑液相的运动。
实际应用中输送渣浆的固液泵统称渣浆泵,如用于黑或有矿山抽送矿石、矿浆的泵(又称矿浆泵),在火电厂抽送灰渣的泵(又称灰浆泵),用于水力采煤流程输送煤浆的泵(又称煤水泵),在铝厂用于氧化铝流程输送料浆的泵(又称铝浆泵)等。相对清水泵而言,渣浆泵的过流件和填料密封存在严重磨损问题。
⑷ 沙砾泵
沙砾泵亦称泥泵。主要用于江、河、湖、海的清淤疏浚,以及港口、码头和道路的土石方输送。同时沙砾泵是挖泥船上输送泥砂的关键设备。一般沙砾泵所抽送的介质含有较多的沙砾、泥土和杂草等,因此要求泵过流件的流道宽阔、有较大的通流能力。故沙砾泵叶片数目较少、叶片较宽、叶轮的开口大,可以起到防堵塞的目的。
对沙砾泵而言,过流部件磨损亦十分严重。
2、按泵的作用原理分类
无论是清水泵还是固液泵,从能量的转化原理来看,都是将原动机的能量转变为所输送介质的动能和压能。由于固相不能传递压能,所以固液泵主要是对液相施加作用,再由液相与固相交换能量。因此固液泵与清水泵的作用原理基本相同。按作用原理,固液泵可分为叶片式固液泵、容积式固液泵等。
⑴ 叶片式固液泵
叶片式固液泵是固液泵中最普遍的一种,在固液泵的市场使用总量中占绝对多数,其过流件由叶轮、护套和护板组成。叶片式固液泵是利用叶轮的叶片与流体相互作用,固液混合物在旋转的叶片间流道中运动时获取能量,来达到输送固
液混合物的目的。如同叶片式清水泵一样,叶片式固液泵根据流动介质在叶轮出口的运动方向分为离心式、轴流式和混流式三种,其中离心式固液泵占叶片泵的绝大部分。叶片式固液泵的叶轮有单吸式和双吸式,叶片数根据所输送介质的性状来定,有单叶片和多叶片。
⑵ 容积式固液泵数控机床防护罩
容积式固液泵是通过泵内过流容积的周期性变化来传递能量的。容积式固液泵有两种基本形式:
回转式和往复式。此外还有一种往复式容积作用装置,称为隔膜泵,其作用原理与往复式容积泵一致,但是结构特点却相差很大,因此与一般往复式容积泵分开叙述。
① 回转式容积固液泵
vb连接sql数据库又可称转子泵。当泵工作时,物料在转子的两个料箱之间或一组转子之间传送。固液混合物在高压与低压区的密封,要靠转子与泵体壁面接触或者转子与转子的点接触形成移动隔膜。
使用中泵存在磨损问题,过流件需采用耐磨材料制作,而且要防止较大的硬质颗粒进入流道,避免转子卡死或流道堵死。
回转式容积泵有单转子泵(如图3-1)、双转子泵(如图3-2)、螺杆泵(如图3-3)等具体泵型。
(a) 单叶片  (b) 双叶片  (C) 柔性叶片
图3-1  几种单转子泵的结构
图3-2  三叶片双转子泵
图3-3 单螺杆泵
此外还有一种软管泵,通过旋转的轮子压迫软管来改变浆体的压力,从而达到输送物料的目的,如图3-4。
图3-4  软管泵
② 往复式容积固液泵
往复式容积泵由柱塞、活塞作往复运动,在吸入冲程将物料吸入工作室,在排出冲程将物料排出,使固液混合物的压能增加。
往复泵的最普遍形式是柱塞泵和活塞泵。订舱系统
③ 隔膜泵
往复式容积固液泵中的隔膜泵广泛应用于浆体管道输送。隔膜泵的作用原理与柱塞泵和活塞泵相同,但结构形式却不同。隔膜泵按隔离媒介的形式分成活塞隔膜泵、油隔离泵、水隔离泵和膜隔离泵等。
⑶ 其它作用形式的固液泵
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射流泵是利用高速运动的部分液体的能量在泵内形成负压,待输送物料进入混合室与高速液流会合后组成混合流体,混合流体以一定能量输出。
3、按结构型式分类
根据固液泵的基本结构,可分为普通结构固液泵、液下固液泵和潜水固液泵。
⑴ 普通结构固液泵
绝大多数的叶片式固液泵都采用普通结构,泵头部件和机架部件一般采用卧式固定安装在底座上,原动机和泵由联轴器直联或用皮带传动。

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