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，對應尺寸的比值相同，葉片數(shù)、對應角相等。

    2)運動相似：兩臺泵內對應點的液體流動相仿，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：兩臺泵內對應點的液體慣性力、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輸送介質的密度。

    2.輸送粘性流體時的性能修正

    當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。適用于一般水力設計且在正常操作范圍以內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，可能產生截然不同的結果。

    (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計流量、設計揚程、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)所對應的位置。在二者的交點處水平向左或者向右找到與對應的粘度曲線的交點。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的修正因子的值。用粘性液體的流量(Qvis)除以相應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來確定的。然而對于大多數(shù)情況，其精確度還是足夠的。當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。這一選擇應當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)所對應的位置，縱坐標上找到此流量所對應的水的揚程(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的修正因子的值。找出Cη和CQ以及四種流量所對應的CH的數(shù)值。

    用揚程修正因子分別乘以與其對應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。粘性流體的關死點和水的關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該是一樣并且是平行的。