船舶辅机第四章离心泵

1、复习复习 1.1.往复泵的概念？往复泵的概念？ 2.2.回转泵的概念？回转泵的概念？ 3.3.往复泵和回转泵都属于那种泵？往复泵和回转泵都属于那种泵？ 4.4.泵按其工作原理可分为那些泵？泵按其工作原理可分为那些泵？ 5.5.叶轮式泵主要有哪些泵？叶轮式泵主要有哪些泵？ 学习目标：学习目标： 一、掌握离心泵的基本结构、工作原理一、掌握离心泵的基本结构、工作原理 二、了解离心泵的分类、性能特点及用途二、了解离心泵的分类、性能特点及用途 三、掌握离心泵的工况调节方法三、掌握离心泵的工况调节方法 第四章第四章 离心泵离心泵 第一节第一节 离心泵的工作原理离心泵的工作原理 第二节第二节 离心泵主要部件

2、的结构离心泵主要部件的结构 第三节第三节 离心泵的性能特点离心泵的性能特点 第四节第四节 离心泵实例离心泵实例 一一. .离心泵的工作原理离心泵的工作原理 1.1.叶轮叶轮 2. 2. 叶片叶片 3. 3. 泵壳泵壳 4.4.吸入接管吸入接管 5. 5. 扩压管扩压管 6.6.泵轴泵轴 第四章第四章 离心泵离心泵 无自吸能力，启动前需加引水无自吸能力，启动前需加引水 一一. .离心泵的工作原理离心泵的工作原理 第四章第四章 离心泵离心泵 说明说明 一一. .离心泵的工作原理离心泵的工作原理 第四章第四章 离心泵离心泵 泵轴带动叶轮一起旋转，充满叶片之间的液体泵轴带动叶轮一起旋转，充满叶片之间的

3、液体 也随着旋转，在惯性离心力的作用下液体从叶轮中也随着旋转，在惯性离心力的作用下液体从叶轮中 心被抛向外缘的过程中便获得了能量，使叶轮外缘心被抛向外缘的过程中便获得了能量，使叶轮外缘 的液体静压强提高，同时也增大了流速，一般可达的液体静压强提高，同时也增大了流速，一般可达 151525m/s25m/s。 液体离开叶轮进入泵壳后，由于泵壳中流道逐液体离开叶轮进入泵壳后，由于泵壳中流道逐 渐加宽，液体的流速逐渐降低，又将一部分动能转渐加宽，液体的流速逐渐降低，又将一部分动能转 变为静压能，使泵出口处液体的压强进一步提高。变为静压能，使泵出口处液体的压强进一步提高。 液体以较高的压强，从泵的排出口

4、进入排出管路，液体以较高的压强，从泵的排出口进入排出管路， 输送至所需的场所输送至所需的场所 一一. .离心泵的工作原理离心泵的工作原理 第四章第四章 离心泵离心泵 单级离心泵单级离心泵 工作原理工作原理 多级离心泵多级离心泵 工作原理工作原理 二、离心泵的分类二、离心泵的分类 第四章第四章 离心泵离心泵 1.1.按泵轴的方向分：立式泵、卧式泵按泵轴的方向分：立式泵、卧式泵 2.2.按液体进入叶轮的方式分：单吸泵、双吸泵按液体进入叶轮的方式分：单吸泵、双吸泵 3.3.按叶轮的数目分：单级泵、多级泵按叶轮的数目分：单级泵、多级泵 总结：总结： 1.1.离心泵的工作原理离心泵的工作原理 2.2.离

5、心泵无自吸能力离心泵无自吸能力 第四章第四章 离心泵离心泵 第二节第二节 离心泵主要部件的结构离心泵主要部件的结构 一一. .叶轮和压出室叶轮和压出室 叶轮的型式：开式、叶轮的型式：开式、闭闭 式式、半开式半开式 1.1.叶轮叶轮 将原动机的机械能传递给被输送液体的工作部件。将原动机的机械能传递给被输送液体的工作部件。 形式形式 叶轮的型式：单侧吸入式、叶轮的型式：单侧吸入式、 双侧吸入式双侧吸入式 第四章第四章 离心泵离心泵 第二节第二节 离心泵主要部件的结构离心泵主要部件的结构 一一. .叶轮和压出室叶轮和压出室 1.1.叶轮叶轮 2.2.压出室压出室 主要任务是要以最小的水力损失汇聚主要

6、任务是要以最小的水力损失汇聚 在从叶轮中流出的高速液体中，将其引向在从叶轮中流出的高速液体中，将其引向 泵的出口或下一级并使液体流速降低，将泵的出口或下一级并使液体流速降低，将 大部分动能转换为压力能。大部分动能转换为压力能。 离心泵的压出室主要有蜗壳式和导轮式两种。离心泵的压出室主要有蜗壳式和导轮式两种。 第四章第四章 离心泵离心泵 第二节第二节 离心泵主要部件的结构离心泵主要部件的结构 一一. .叶轮和压出室叶轮和压出室 作用：汇集由叶轮甩出的液作用：汇集由叶轮甩出的液 体，又是一个能量转换装置。体，又是一个能量转换装置。 第四章第四章 离心泵离心泵 第二节第二节 离心泵主要部件的结构离心

7、泵主要部件的结构 一一. .叶轮和压出室叶轮和压出室 扩压管是渐扩截面，将扩压管是渐扩截面，将 大部分动能转换成压力大部分动能转换成压力 能。能。 包括螺线形涡室和扩压管。包括螺线形涡室和扩压管。 第四章第四章 离心泵离心泵 第二节第二节 离心泵主要部件的结构离心泵主要部件的结构 一一. .叶轮和压出室叶轮和压出室 作用：减少液体自叶作用：减少液体自叶 轮甩出的液体与蜗壳轮甩出的液体与蜗壳 间撞击而产生的摩擦间撞击而产生的摩擦 损失损失 多级离心泵采用导多级离心泵采用导 轮做能量转换装置。轮做能量转换装置。 第四章第四章 离心泵离心泵 第二节第二节 离心泵主要部件的结构离心泵主要部件的结构 一

8、一. .叶轮和压出室叶轮和压出室 导轮由圆环形盖板及导轮由圆环形盖板及4848片导叶和后盖板的反导片导叶和后盖板的反导 叶构成。导叶数与叶轮叶片数互为质数，以防共振，叶构成。导叶数与叶轮叶片数互为质数，以防共振， 导叶外径为叶轮外径导叶外径为叶轮外径1.31.51.31.5倍倍 第四章第四章 离心泵离心泵 第二节第二节 离心泵主要部件的结构离心泵主要部件的结构 一一. .叶轮和压出室叶轮和压出室 导轮式和压出室导轮式和压出室 二、离心泵的密封装置二、离心泵的密封装置 1-泵壳 2-叶轮 在叶轮与泵壳或泵盖间设密封环；在泵轴穿出泵壳在叶轮与泵壳或泵盖间设密封环；在泵轴穿出泵壳 出设密封装置。出设

9、密封装置。 ( (阻漏环 阻漏环) ) 第四章第四章 离心泵离心泵 第二节第二节 离心泵主要部件的结构离心泵主要部件的结构 作用：作用：叶轮进口处叶轮进口处 的径向间隙对容积效率的径向间隙对容积效率 影响最大。影响最大。使用密封环使用密封环 可使泵壳和叶轮进口处可使泵壳和叶轮进口处 的径向间隙很小，磨损的径向间隙很小，磨损 后容易修复。后容易修复。 二、离心泵的密封装置二、离心泵的密封装置 密封环图例密封环图例 1.1.密封环密封环 第四章第四章 离心泵离心泵 第二节第二节 离心泵主要部件的结构离心泵主要部件的结构 二、离心泵的密封装置二、离心泵的密封装置 密封环多为铜合金，也有不密封环多为铜

10、合金，也有不 锈钢或酚醛树脂等。叶轮锈钢或酚醛树脂等。叶轮动环、动环、 泵壳泵壳静环，可成对使用，或只静环，可成对使用，或只 设静环。设静环。 密封环的位置：只设静环时，在叶轮入口与泵壳之间密封环的位置：只设静环时，在叶轮入口与泵壳之间 成对使用时，叶轮处：动环成对使用时，叶轮处：动环 泵壳处：静环泵壳处：静环 1.1.密封环密封环 第四章第四章 离心泵离心泵 第二节第二节 离心泵主要部件的结构离心泵主要部件的结构 二、离心泵的密封装置二、离心泵的密封装置 密封环有平环、曲径环两种。平环使密封环有平环、曲径环两种。平环使 用较多，可用铜套自己加工用较多，可用铜套自己加工( (车床车床) )。曲

11、径。曲径 环多用于压头较高的离心泵，密封效果好。环多用于压头较高的离心泵，密封效果好。 1.1.密封环密封环 第四章第四章 离心泵离心泵 第二节第二节 离心泵主要部件的结构离心泵主要部件的结构 二、离心泵的密封装置二、离心泵的密封装置 2.2.轴封轴封 填料是由植物纤维、人造纤维、石棉纤填料是由植物纤维、人造纤维、石棉纤 维等的编制物或以有色金属为基体，辅以浸维等的编制物或以有色金属为基体，辅以浸 渍材料或充填材料制成的绳状物，常见的是渍材料或充填材料制成的绳状物，常见的是 方形截面的石棉盘根。一般方形截面的石棉盘根。一般0.5MPa0.5MPa时时3434圈，圈， 0.51MPa0.51MP

12、a时时4545圈。填料密封应该适当泄漏，圈。填料密封应该适当泄漏， 不超过不超过6060滴滴/ /分钟，可通过轴封压盖调整压紧分钟，可通过轴封压盖调整压紧 度。度。 1 1）填料密封式轴封）填料密封式轴封 第四章第四章 离心泵离心泵 第二节第二节 离心泵主要部件的结构离心泵主要部件的结构 二、离心泵的密封装置二、离心泵的密封装置 2.2.轴封轴封 水封环由断水封环由断 面呈面呈H H形的两个半形的两个半 圆合成圆合成, ,其作用主其作用主 要是防止空气从要是防止空气从 轴封处进入泵内，轴封处进入泵内， 其次也可冷却、其次也可冷却、 润滑泵轴。润滑泵轴。 1 1）填料密封式轴封）填料密封式轴封

13、第四章第四章 离心泵离心泵 第二节第二节 离心泵主要部件的结构离心泵主要部件的结构 二、离心泵的密封装置二、离心泵的密封装置 2.2.轴封轴封 机械密封机械密封 是借助于动是借助于动 环和静环精密配环和静环精密配 合来密封的。合来密封的。 第四章第四章 离心泵离心泵 第二节第二节 离心泵主要部件的结构离心泵主要部件的结构 二、离心泵的密封装置二、离心泵的密封装置 2.2.轴封轴封 第四章第四章 离心泵离心泵 第二节第二节 离心泵主要部件的结构离心泵主要部件的结构 三、离心泵的轴向力三、离心泵的轴向力 产生轴向力的原产生轴向力的原 因因: :叶轮两侧的液叶轮两侧的液 压力不等压力不等 第四章第四

14、章 离心泵离心泵 第二节第二节 离心泵主要部件的结构离心泵主要部件的结构 轴向力的危害：引起叶轮轴向串动轴向力的危害：引起叶轮轴向串动, ,叶轮与泵体摩擦叶轮与泵体摩擦, , 破坏轴封破坏轴封 1.1.止推轴承法止推轴承法 三、离心泵的轴向力三、离心泵的轴向力 常用轴向力的平衡方法：常用轴向力的平衡方法： 仅用它作为平衡措施的补充手段，承受少数仅用它作为平衡措施的补充手段，承受少数 剩余的轴向推力。剩余的轴向推力。 第四章第四章 离心泵离心泵 第二节第二节 离心泵主要部件的结构离心泵主要部件的结构 2.双吸叶轮或叶轮对称布置双吸叶轮或叶轮对称布置 三、离心泵的轴向力三、离心泵的轴向力 液体从两

15、侧同时液体从两侧同时 吸入，使叶轮两吸入，使叶轮两 侧的液压分布基侧的液压分布基 本对称。本对称。 第四章第四章 离心泵离心泵 第二节第二节 离心泵主要部件的结构离心泵主要部件的结构 三、离心泵的轴向力三、离心泵的轴向力 3.3.平衡孔或平衡管 平衡孔或平衡管 第四章第四章 离心泵离心泵 第二节第二节 离心泵主要部件的结构离心泵主要部件的结构 三、离心泵的轴向力三、离心泵的轴向力 4.4.平衡盘法平衡盘法 第四章第四章 离心泵离心泵 第二节第二节 离心泵主要部件的结构离心泵主要部件的结构 总结总结 1.1.叶轮的分类叶轮的分类 2.2.离心泵压出室的主要形式离心泵压出室的主要形式 3.3.密封

16、环的安装位置密封环的安装位置 4.4.离心泵轴向力的平衡方法离心泵轴向力的平衡方法 作业：作业：P46 2P46 2 一、离心泵的扬程方程式一、离心泵的扬程方程式 1.1.液体在叶轮中的流动液体在叶轮中的流动 为简化液体在叶轮内的复杂运动，作两点假设：为简化液体在叶轮内的复杂运动，作两点假设： 叶轮内叶片的数目为无穷多，即叶片的厚度叶轮内叶片的数目为无穷多，即叶片的厚度 为无限薄，从而可以认为液体质点完全沿着叶片的为无限薄，从而可以认为液体质点完全沿着叶片的 形状而运动，亦即液体质点的运动轨迹与叶片的外形状而运动，亦即液体质点的运动轨迹与叶片的外 形相重合；形相重合； 输送的是理想液体，由此在

17、叶轮内的流动阻输送的是理想液体，由此在叶轮内的流动阻 力可忽略。力可忽略。 第四章第四章 离心泵离心泵 第三节第三节 离心泵的性能特点离心泵的性能特点 圆周运动圆周运动 速度速度u u： 叶轮带动叶轮带动 液体质点液体质点 作圆周运作圆周运 动的速度。动的速度。 相对运动速度相对运动速度：它：它 是以与液体一起作等是以与液体一起作等 角速度的旋转坐标为角速度的旋转坐标为 参照系，液体质点沿参照系，液体质点沿 叶片从叶轮中心流到叶片从叶轮中心流到 外缘的运动速度，即外缘的运动速度，即 相对于旋转叶轮的相相对于旋转叶轮的相 对运动速度对运动速度。 绝对运动速度绝对运动速度c c： 它是以固定于它是

18、以固定于 地面的静止坐地面的静止坐 标作为参照系标作为参照系 的液质点的运的液质点的运 动，称为绝对动，称为绝对 运动，绝对运运动，绝对运 动速度用动速度用c c表示。表示。 一、离心泵的扬程方程式一、离心泵的扬程方程式 1.1.液体在叶轮中的流动液体在叶轮中的流动 第四章第四章 离心泵离心泵 第三节第三节 离心泵的性能特点离心泵的性能特点 液体质点在叶轮内的速度有三个：液体质点在叶轮内的速度有三个： 三者关系：三者关系： 一、离心泵的扬程方程式一、离心泵的扬程方程式 1.1.液体在叶轮中的流动液体在叶轮中的流动 第四章第四章 离心泵离心泵 第三节第三节 离心泵的性能特点离心泵的性能特点 速度

19、三角形如图示：三个速度构成了速度速度三角形如图示：三个速度构成了速度，表示表示c c 与与u u之间的夹角，之间的夹角，表示表示与与u u反方向延长线之间的夹反方向延长线之间的夹 角，角，称为流动角，其大小与叶轮的结构有关。称为流动角，其大小与叶轮的结构有关。 一、离心泵的扬程方程式一、离心泵的扬程方程式 1.1.液体在叶轮中的流动液体在叶轮中的流动 第四章第四章 离心泵离心泵 第三节第三节 离心泵的性能特点离心泵的性能特点 一、离心泵的扬程方程式一、离心泵的扬程方程式 2.2.扬程方程式扬程方程式 第四章第四章 离心泵离心泵 第三节第三节 离心泵的性能特点离心泵的性能特点 HpHp用于克服用

20、于克服 装置中的流阻、装置中的流阻、 液位差和反压。液位差和反压。 要求要求HpHp大于这三大于这三 者之和。者之和。 HcHc表现为液流的表现为液流的 绝对速度增加。要求绝对速度增加。要求 HcHc不宜过大，因为不宜过大，因为HcHc 大流阻大。大流阻大。 g cc gg uu H T 222 2 1 2 2 2 2 2 1 2 1 2 2 离心力的作用下离心力的作用下 叶轮旋转所增加叶轮旋转所增加 的静压头的静压头 叶片间通道面积逐渐叶片间通道面积逐渐 加大使液体的相对速加大使液体的相对速 度减少所增加的静压度减少所增加的静压 头头 液体流经叶轮液体流经叶轮 后所增加的动后所增加的动 压头

21、（在蜗壳压头（在蜗壳 中其中一部分中其中一部分 将转变为静压将转变为静压 能）能） 一、离心泵的扬程方程式一、离心泵的扬程方程式 第四章第四章 离心泵离心泵 第三节第三节 离心泵的性能特点离心泵的性能特点 H Hp p（静压头）（静压头） H Hc c( (动压头动压头) ) 2.2.扬程方程式扬程方程式 离心泵的定速特性曲线：在既定的转速离心泵的定速特性曲线：在既定的转速 下，离心泵的扬程、功率、效率等参数与流下，离心泵的扬程、功率、效率等参数与流 量的函数关系曲线。量的函数关系曲线。 二、离心泵的定速特性曲线二、离心泵的定速特性曲线 1.1.理论定速特性曲线分析理论定速特性曲线分析 第四章

22、第四章 离心泵离心泵 第三节第三节 离心泵的性能特点离心泵的性能特点 二、离心泵的定速特性曲线二、离心泵的定速特性曲线 H H-Q -Q 当泵转速当泵转速n n一定时，一定时， 由实验可测得由实验可测得H HQ Q，P P Q Q，Q Q，这三条曲线，这三条曲线 称为性能曲线，由泵制称为性能曲线，由泵制 造厂提供造厂提供, ,供泵用户使用。供泵用户使用。 1.1.理论定速特性曲线分析理论定速特性曲线分析 第四章第四章 离心泵离心泵 第三节第三节 离心泵的性能特点离心泵的性能特点 P P-Q 1 1）扬程流量曲线）扬程流量曲线 (1)(1)陡降型陡降型_ _曲线曲线1 1 流量稍变化扬程有大变化

23、，流量稍变化扬程有大变化， 扬程有大变化流量变化不大扬程有大变化流量变化不大 1 2 3 Q H 二、离心泵的定速特性曲线二、离心泵的定速特性曲线 2.2.对定速特性曲线的分析对定速特性曲线的分析 第四章第四章 离心泵离心泵 第三节第三节 离心泵的性能特点离心泵的性能特点 二、离心泵的定速特性曲线二、离心泵的定速特性曲线 2.2.对定速特性曲线的分析对定速特性曲线的分析 第四章第四章 离心泵离心泵 第三节第三节 离心泵的性能特点离心泵的性能特点 1 1）扬程流量曲线）扬程流量曲线 (2)(2)平坦型平坦型_ _曲线曲线2 2 流量变化较多静压头变化不流量变化较多静压头变化不 大大 (3)(3)

24、驼峰型驼峰型_ _曲线曲线3 3 在相同压力下会出现两种流在相同压力下会出现两种流 量量 1 2 3 Q H 2)2)功率流量功率流量(P-Q)(P-Q)曲线曲线 P PQ Q，QPQP，当，当Q=0Q=0，P P最小最小 3)3)效率流量效率流量( _Q)( _Q)曲线曲线 Q Q，Q Q 先先后后， 二、离心泵的定速特性曲线二、离心泵的定速特性曲线 2.2.对定速特性曲线的分析对定速特性曲线的分析 第四章第四章 离心泵离心泵 第三节第三节 离心泵的性能特点离心泵的性能特点 管路特性曲线：流体管路特性曲线：流体 流过某一既定管路时流过某一既定管路时 所需的扬程和流量间所需的扬程和流量间 的函

25、数关系。的函数关系。 离心泵的工作点（工况离心泵的工作点（工况 点）：离心泵的性能曲线点）：离心泵的性能曲线 （H HQ Q曲线）与管路特性曲线）与管路特性 曲线的交点，即在曲线的交点，即在H HQ Q坐坐 标上的标上的M M点。点。 第四章第四章 离心泵离心泵 第三节第三节 离心泵的性能特点离心泵的性能特点 应尽量使泵在额定应尽量使泵在额定 工况点附近工作。工况点附近工作。 泵的特性曲线泵的特性曲线 （提供能量）（提供能量） 管路特性曲线管路特性曲线 （消耗能量）（消耗能量） Q Q 第四章第四章 叶轮式泵与喷射泵叶轮式泵与喷射泵 第三节第三节 离心泵的性能特点离心泵的性能特点 离心泵工况调

26、节是指改变泵的工况点。离心泵工况调节是指改变泵的工况点。 第四章第四章 叶轮式泵与喷射泵叶轮式泵与喷射泵 第三节第三节 离心泵的性能特点离心泵的性能特点 1 1节流调节法节流调节法 改变出口阀的开改变出口阀的开 度，实际改变了管路度，实际改变了管路 特性曲线。特性曲线。 阀门关小，管路阀门关小，管路 阻力增大，管路特性阻力增大，管路特性 曲线上移，工作点由曲线上移，工作点由 MMMM点，流量减小。点，流量减小。 第四章第四章 叶轮式泵与喷射泵叶轮式泵与喷射泵 2 2）回流调节法）回流调节法 打开旁通阀并调节其打开旁通阀并调节其 开度，实际改变了管路特开度，实际改变了管路特 性曲线。性曲线。 打开旁通阀，管路阻打开旁通阀，管路阻 力减小，管路特性曲线变力减小，管路特性曲线变 平，工作点由平