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即单 位重量液体所具有的总能量

时间:2019-07-28 06:05来源:未知 作者:admin 点击:
6-3 往复泵的压头、功率和效率_工学_高等教育_教育专区。石油钻采机械 6-3 往复泵的压头、功率和效率 一、往复泵的有效压头 二、往复泵的功率 三、往复泵的效率 一、往复泵的有效压

  §6-3 往复泵的压头、功率和效率_工学_高等教育_教育专区。石油钻采机械

  §6-3 往复泵的压头、功率和效率 一、往复泵的有效压头 二、往复泵的功率 三、往复泵的效率 一、往复泵的有效压头 ? 位置水头、压力水头和速度水头:分别表示单位 重量液体所具有的位能、压能及动能的大小。 ? 以上3项水头之和是液体的总水头或总比能,即单 位重量液体所具有的总能量,以J/N(或m液柱) 表示。 泵的有效压头或扬程: ? 由于泵对液体作功,把机 械能传给液体,液体本身 的能量将增加。 ? 单位重量液体由泵获得的 能量,称作泵的有效压头 或扬程H,单位为J/N (重量单位N,能量单位 N.m(J)) 泵的有效压头或扬程H : 2 2 pk ? pa u4 ? u1 H ?Z? ? ? ?h ?g 2g ? ? H Z -泵的有效压头,J/N -吸入池与排出池液面 的总高度差,m Z ? Z1 ? H 0 ? Z 2 ? -吸入管2-2断面处至 吸入池液面的高度差,m Z 2 -排出管3-3断面处至 Z1 ? ? 排出池液面的高度差,m H 0-断面2-2与3-3的高 度差,即真空表与压力表 安装位置的高度差,m。 泵的有效压头或扬程H : 2 2 pk ? pa u4 ? u1 H ?Z? ? ? ?h ?g 2g p ? pa 、 k -吸入池、排出池液面 上的压力,MPa; u ? ua 、 k -吸入池、排出池液面 上液体的流速,m/s; ? ? h -吸入管和排出管段内 总的水头损失(J/N) ?h ? ?h ? ?h s d 泵的有效压头或扬程H : 2 2 pk ? pa u4 ? u1 H ?Z? ? ? ?h ?g 2g ? 上式表明: ? 泵的有效压头H等于排出 池液面与吸入池液面的总 比能差,加上吸入与排出 管路中的水头损失。 ? 即泵供给单位重量液体的 能量,被用于提高液体的 总比能和克服全部管线中 的液体流动损失。 泵的有效压头或扬程H : 2 2 pk ? pa u4 ? u1 H ?Z? ? ? ?h ?g 2g ? 往复泵用于钻井时,吸入 池与排出池往往是公用的, 即 pk ? pa ,1 ? u4 ? 0 , ? 0 u Z ? 因而泵的有效压头为: H ? ?h ? 即,这时泵供给液体的能 量全部用于克服管路中的 阻力。 H ? ?h ? 由上式可知: ? 要想求得泵的有效压头,即液体在泵前与泵后能 量的变化,必须先求出全部管路中的阻力损失。 ? 但是,管路系统一般比较复杂,计算繁琐、也不 准确。 确定泵有效压头的直接、简便的方法: pv H? ? ? H0 ?g ?g pg ? pg-表压力,泵排出口处 压力表的读数; ? pv-真空度,泵吸入口处 线 -泵的排出口所装压力 表与吸入口所装真空表的 高度差。 ? 实际计算中,考虑到泵的排出压力一般较高,表 压力高达数十MPa,而真空度及高度差相对较小 ? 因此,通常用表压力代表泵的有效压头,即 H? pg ?g §6-3 往复泵的压头、功率和效率 一、往复泵的有效压头 二、往复泵的功率 三、往复泵的效率 二、往复泵的功率 ? 泵的输出功率N:即单位时间内液体由泵所获得 的总能量。 ? 表明泵的实际工作效果,因此又称作泵的水力功 率或有效功率。 ? 泵的输入功率Na:柴油机、电动机等动力机输送 到泵主动轴上的功率,又称为泵的传动轴功率。 ? 由于泵内存在功率损失,所以,N Na 。 ?泵输出功率的计算: N ? QG H QG ? Q?g , ? ?gH p ? 因此,泵的输出功率可以写为: N ? Q?gH ?10 =pQ?10 -3 ?3 ? ? ? ? H QG ρ Q -泵的有效压头,J/N; -重量流量,N/s; -被输送液体的密度,kg/m3; -泵的实际平均流量,m3/s §6-3 往复泵的压头、功率和效率 一、往复泵的有效压头 二、往复泵的功率 三、往复泵的效率 三、往复泵的效率 ? 泵的输出功率N与泵的输入功率Na的比值称作泵 的总效率,即: N ?? Na ? 泵内存在的功率损失: ? 机械损失; ? 容积损失; ? 水力损失。 1. 机械损失和效率 ? 机械损失是克服泵内齿轮传动、轴承、活塞、密 封和十字头等机械方面摩擦所消耗的功率。 ? 泵的输入功率减去这部分损失后所剩下的功率, 称作转化功率,是指单位时间内由机械能转化为 液体能的那部分功率,全部用于对液体作功,即 提高液体的能量,以Ni表示: Ni ? N a ? ?N m ? 单位时间内获得能量的液体称作转化流量Qi ,单 位重量液体所得到的能量称作转化压头Hi ,则 转化功率为: Ni ? HiQi ?g ?10?3 ? piQi ?10?3 ? 泵的转化功率Ni与输入功率Na的比值称作机械效 N 率: ? ? i m Na 2. 容积损失和效率 ? 泵实际输送的液体体积总要比理论输出体积小, ? 因为有一部分获得能量的高压液体会从活塞与缸 套间的间隙、缸套密封、阀盖密封及拉杆密封 (对双作用泵)等处漏失,造成一定的能量损失。 ? 实际流量Q与接受能量的转化流量Qi之比值,为 容积效率 : Q Q ?v ? ? Qi Q ? ?Qv ? 其中, ?Qv 为单位时间内漏失的液体体积。 说明: ? 容积效率反映因密封不严造成高能液体漏失对流 量的影响,属于能量损失。 ? 泵内接受能量的转化流量Qi往往低于泵的理论平 均流量Qth ,因为有时液缸内存在少量气体或泵 阀迟关造成液体回流,可能减少吸入的液体量。 ? 而由这两个原因所减少的流量,几乎不造成能量 损失。 3. 水力损失和效率 ? 液体在泵内流动时,为克服沿程和局部(包括泵 阀在内)阻力所消耗的各项水力损失之和为hh, ? 则有效压头H小于转化压头Hi,二者之比称为水 力效率: H H ?h ? ? H i H ? hh ? 泵的有效功率与泵通过活塞传给液体的转化功率 之比,称为泵的转化效率。 ?i ? N QH?g ? ? ?v?h N i Qth H i ?g ? 泵的总效率为: ? ? N N N ? i ? ? ? m?v? h N a N a Ni ? 往复泵转化效率的大小表示液力部分的完善程度; ? 而机械效率的大小则表示其机械传动部分的完善 程度。 Ni N N ? ? ? ? ? ? m?v? h N a N a Ni 复习题 1. 2. 3. 4. 5. 泵的有效压头或扬程H包括哪些内容? 何谓泵的输出功率? 何谓泵的输入功率? 为什么泵的输出功率小于输入功率? 泵内存在哪些功率损失?

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