第四章总结与作业

1、重点内容 主要内容： 1、离心泵的结构 2、离心泵的理论计算 3、离心泵的吸入特性 4、离心泵的性能及调节 5、相似理论，其他泵1、离心泵的结构（一）（一）. .离心泵的工作原理离心泵的工作原理 靠叶轮的高速旋转，由叶片拨动液体旋转液体旋转，使液体产生产生离心力离心力，离心力使液体产生动能和压动能和压能能，实现机械能向液压能（液力能）的转化。，实现机械能向液压能（液力能）的转化。吸入原理： 叶轮中心被吸空后，形成真空，液体在外界大气压力的作用下，推动液体沿吸入管进入泵轮。灌泵（二）（二） 离心泵的主要结构离心泵的主要结构 普通离心泵结构：普通离心泵结构： 泵壳泵壳蜗壳蜗壳轴轴叶轮叶轮盘根密封盘

2、根密封吸入管吸入管排出管排出管轴支架。轴支架。（1）.叶轮：叶轮： 闭式叶轮闭式叶轮清水泵清水泵 半开式叶轮半开式叶轮污水泵、稠油泵、砂泵、高速泵、部分流泵污水泵、稠油泵、砂泵、高速泵、部分流泵 开式叶轮开式叶轮轴流泵。轴流泵。 双吸叶轮双吸叶轮双吸清水泵。双吸清水泵。一 泵的结构及工作原理1、透平式泵主要包括（吸入式 ）、（ 蜗壳 ）、（ 叶轮 ）和（ 轴 ）。2、往复泵包括（ ）、（ ）和（ ）。3、回转泵包括（ ）、（ ）和（ ）。4. 离心泵的基本部件包括（ ）5.叶轮是离心泵的能量转换元件，它的结构形式有（ ）。一 泵的结构及工作原理 7.离心式水泵有哪过流部件？各起什么作用？叶轮，

3、吸入式，压水室，导流器。 叶轮： 是能量转换的元件【液体获能】 吸入室：向叶轮提供具有合适大小的均匀分布的入流速度。【吸液（入口）】 压水室: 将叶轮内流出的介质收集起来送到出口管路或下一级，将圆周速度对应的动能转化为压力能。【转能排液（泵壳）】 导流器：用于工况调节 2、 离心泵的主要性能参数 主要参数：q、H、N、n（1） 流量流量 q： 定义：泵在单位时间内输送出去的液体量。定义：泵在单位时间内输送出去的液体量。 体积流量： 有效流量（排出流量） 单位： 理论流量（吸入流量） 单位： 质量流量: 单位： 吸入流量： 式中：q单位时间内泵的泄漏量（内、外泄漏）),min(slmsm33ht

4、kgskg,min,vmqqvqtqqqqvt（2）扬程）扬程 H 定义：每单位重量液体从叶轮上所获得的有效能量。定义：每单位重量液体从叶轮上所获得的有效能量。 用液柱高度表示的称扬程：H 单位：米，m 用压力表示的称为压头（能量头）：p 单位：MPa ， 液体重度：泵的出口扬程，即泵的实际扬程为：H 由伯努利方程：理论扬程：Ht = H + hhyd 式中：hhyd 泵内液体摩擦阻力损失和冲击损失的总和。2mmNpHHp)(1000)(81. 933mkgfmkgfg水： mg2cczzgppH21221212伯努利方程：伯努利方程： 式中：式中： mhCCg21ZgppHAB2A2BABm

5、hsmCCmZPppABBAaBA管路流动损失，从吸液面到排液面整个速度，吸液面，排液面的升降吸排液面的高差，力，吸液面、排液面上的压,（3）功率）功率 N 泵的功率 N 通常指泵轴上的输入功率，即：轴功率、铭牌功率、额定功率。 轴功率轴功率 N 定义：单位时间内原动机传递给泵主轴上的功。 N=Ni +Nm = Ne / 式中：Nm 机械损失功率，包括机械摩擦损失和轮阻损失 有效功率：有效功率：Ne 泵的输出功率，即单位时间内泵出口液体所获得的能量。)(PS735pqNkW10gHq10pqNve3v3ve马力 内功率内功率 Ni： 也叫：水力功率、叶轮功率。单位时间内叶轮传给液体的能量。kW

6、10qgHN3ttiNi Ne N（5） 转速转速 n 泵主轴转速，即叶轮的转速。 直联电机时，泵转速及为电机转速。 常用电机：n=18002900 r/min (转/分，rpm）（6）允许汽蚀余量）允许汽蚀余量NPSH 衡量泵吸入性能的抗汽蚀能力，用来标定泵的安装高度。(7)泵叶轮进、出口速度三角形 c1=u1+w1w1u1c111C1rC1u（2）离心泵的性能参数 6. 离心泵的主要参数有：H，N,效率，Q，n 7泵的扬程是指：每千克单位质量液体通过叶轮所获得的有效能量 8理论扬程是指 9. 用简单语言来说明离心泵的工作原理 叶轮旋转获能，转能排液。入口吸液。ZKZsu从吸入液面到泵内流道

7、低压区K点列伯努利方程3、离心泵的吸入特性、离心泵的吸入特性3 3、离心泵的吸入特性、离心泵的吸入特性 离心泵叶轮吸入口的吸入压力：离心泵叶轮吸入口的吸入压力： 一般低于一个大气压叫吸入真空一般低于一个大气压叫吸入真空度。度。 吸入压力吸入压力最低不得小于最低不得小于所吸液所吸液体体的的饱和蒸汽压饱和蒸汽压 （汽化压力），（汽化压力），否则，泵吸入口会否则，泵吸入口会发生汽蚀现象发生汽蚀现象。kpvpkp泵的吸入特性：研究泵的允许吸入泵的吸入特性：研究泵的允许吸入真空度，确定泵的安装高度。真空度，确定泵的安装高度。 某温度下液体的饱和蒸汽压（汽化压力）为：某温度下液体的饱和蒸汽压（汽化压力）为

8、： 当吸入口最低压力小于此液体的饱和蒸汽压时，便出现汽蚀。当吸入口最低压力小于此液体的饱和蒸汽压时，便出现汽蚀。 发生汽蚀的条件：发生汽蚀的条件： 汽蚀特征：汽蚀特征： vKppvp 离心泵工作时出现特殊的噪音、震动、伴随排量和压头离心泵工作时出现特殊的噪音、震动、伴随排量和压头 下降，严重时排量中断。这种现象通常是泵内出现了汽蚀下降，严重时排量中断。这种现象通常是泵内出现了汽蚀 现象。现象。叶轮气蚀位置： 汽蚀过程（原理）： 当当 时，部分液体发生汽化，形成气泡；小时，部分液体发生汽化，形成气泡；小气泡凝结在一起形成大气泡。气泡随液流进入高压区，液气泡凝结在一起形成大气泡。气泡随液流进入高压

9、区，液体压缩气泡产生气泡击溃现象（水击现象），水击时的瞬体压缩气泡产生气泡击溃现象（水击现象），水击时的瞬时压力能达到几十个兆帕（时压力能达到几十个兆帕（30MPa)，对金属表面产生很大，对金属表面产生很大的爆炸冲击作用；同时伴随电化学腐蚀。这一综合过程为的爆炸冲击作用；同时伴随电化学腐蚀。这一综合过程为汽蚀过程。汽蚀过程。 即：液体汽化即：液体汽化气泡凝结气泡凝结高压水击高压水击电化学腐蚀。电化学腐蚀。vKpp 泵的安装高度过高，即吸入高度过高。泵的安装高度过高，即吸入高度过高。 吸入管汇不合理，阻力太大。吸入管汇不合理，阻力太大。 如如:管路太细、弯管路太细、弯 头、闸阀多等。头、闸阀多等

10、。 液面压力太低。液面压力太低。 液体温度高或易挥发液体。液体温度高或易挥发液体。 防止汽蚀的充要条件防止汽蚀的充要条件： 泵吸液的必要条件：泵吸液的必要条件： 泵正常工作的充分和必要条件泵正常工作的充分和必要条件： 造成汽蚀的主要原因造成汽蚀的主要原因：vKppAKppAKvppP（二）（二） 泵的汽蚀余量、安装高度泵的汽蚀余量、安装高度 液体被吸入泵内是由于：液体被吸入泵内是由于： 即：即： 克服吸入管阻力损失，推动液体进入泵内。克服吸入管阻力损失，推动液体进入泵内。 从液面从液面A到泵叶轮吸入口到泵叶轮吸入口S 建立伯努利方程：建立伯努利方程：()AKpp液面压力大于叶轮进口压力真ppp

11、pKAp2222ssAAAsASpcpcZHZhgggg,0,0,ASsAAZZZcH其中：式中：式中：Cs、ps 泵叶轮吸口处液体流速和此处压力。泵叶轮吸口处液体流速和此处压力。 ZAs 泵吸入高度（即泵安装高度）。泵吸入高度（即泵安装高度）。 hAs 泵吸入管内流动阻力损失。泵吸入管内流动阻力损失。上式可写为：上式可写为： 令：令： 22AvsvsASASppppcZhgggAS2sASsAhg2cZgpgp即：mg2cgppNPSH2svsa 上式：上式： 称为汽蚀余量（有效汽蚀余量）称为汽蚀余量（有效汽蚀余量） NPSHa ： 从叶轮吸入口压力从叶轮吸入口压力Ps 到饱和蒸汽压到饱和蒸

12、汽压 Pv 之间的范围宽度之间的范围宽度加上流动动能影响，被称为汽蚀余量或有效汽蚀余量，用：加上流动动能影响，被称为汽蚀余量或有效汽蚀余量，用：NPSHa表示。表示。 汽蚀余量的意义汽蚀余量的意义：mg2cgppNPSH2svsa 标志泵抗汽蚀性能的好坏，它与吸入管特性和液体的标志泵抗汽蚀性能的好坏，它与吸入管特性和液体的汽化压力有关；与泵本身无关。汽化压力有关；与泵本身无关。2.工作特性 11.什么是气蚀现象？它对泵的工作性能有何危害？在工作中会产生噪音一级震动，排出液下降，扬程下降，严重时会使泵排量中断。 12. 简述气蚀现象发生的原因及防止气蚀发生的有效措施。 13有效汽蚀余量数值的大小

13、与（吸入口压力一级速度 ）有关，而与（ 介质 ）等无关，故又称其为泵吸入装置的有效汽蚀余量。二 汽蚀 14提高离心泵抗汽蚀性能有两种措施，一种是改进泵本身的结构参数或结构型式，使泵具有尽可能小的（ ）；另一种是合理地设计泵前装置及其安装位置，使泵入口处具有足够大的（ ），以防止发生汽蚀。 15有效汽蚀余量与 有关。 A.吸液管路特性 B.当地大气压力 C.离心泵结构 D.离心泵转速 6必需汽蚀余量与 有关。 A.泵本身的结构 B.吸液管路特性 C.当地大气压力 D.液体汽化压力 7泵发生汽蚀的条件是_。 A.NPSHaNPSHr B. NPSHaNPSH C.Hs Hmax 16.已知某化肥厂

14、所选用的一台离心泵的性能如表1所示。该厂当地的大气压头为10.35mH2O,查得年平均25下清水的饱和蒸汽压力pv=3168Pa，泵前吸入装置是储水池至泵的高度5m，吸入管径250mm，管长20m，沿程阻力系数为=0.02，其中有带滤网底阀一个=8，闸板阀一个=0.12，90弯管4个=0.88，锥形渐缩过渡接管一个=0.05。该泵的使用流量范围在80-120m3/h，试问该泵在使用时是否发生汽蚀？如果发生汽蚀，建议用户对吸入装置的设计应作什么改进，方可使其避免发生汽蚀？ 选择最大流量120工况作计算，因为最大流量工况下的最小，而最大。如果该工况下不发生汽蚀，则在比它小的流量下工况更不会发生汽蚀

15、。2244 1200.68 /36000.25vqvm sd 由管路沿程阻力系数=0.02，局部阻力系数如下：带滤网底阀=8，闸板阀=0.12，90弯管4个，=0.88，锥形渐缩过度接管=0.0522200.68()(0.028 0.12 0.88 4 0.05)0.3120.252 9.81316810.355 0.31 4.729810avaglvHmdgppNPSHHHmrr 由已知条件 知在工况下的NPSH=5.0m，则 ， 泵 在时发生汽蚀 建议将由储水池至泵的高度由5m改为4m。则： 这样泵在运行时就不会发生汽蚀了。3120/vqmhraNPSHNPSH3120/vqmh5.725

16、.0arNPSHNPSHm 17 水泵吸水管内径d=50mm，总长L=6m，吸水高度H=3m,泵的流量Q=15m3/h，管路中有弯头一个局部损失系数为0.5，底阀一个5.0，且沿程阻力系数0.03。试求泵入口处的表压力。 解：取自由液面和泵的入口处分别为1-1，2-2截面，对二截面列伯努利方程： 其中，v1=0，v2= p1=pa, Z1=0 Z2=3m 代入方程得：p2=49160paHHvpZvpZjfgggg2222222111smQd/12.222gdlvHf222ggvvHj222222213. 联合特性曲线联合特性曲线 泵与管路联合工作，遵守质量守恒和能量守恒原理。泵与管路联合工作

17、，遵守质量守恒和能量守恒原理。 稳定工况：稳定工况：q泵泵 = q管管 H泵泵 = H管管 稳定工况点为：稳定工况点为：A点。点。 此时的压头、流量此时的压头、流量：HA、qA。 AqAqHHA3 3 离心泵的相似原理及应用离心泵的相似原理及应用离心泵的相似定率及比例定律离心泵的相似定率及比例定律 几何相似几何相似 三大相似条件：三大相似条件： 运动相似运动相似 动力相似动力相似泵输送的是液体，泵输送的是液体，为不可压缩体，温度、密度可认为不变化。为不可压缩体，温度、密度可认为不变化。所以，只要满足所以，只要满足几何相似和运动相似几何相似和运动相似， 则动力相似自然满足。则动力相似自然满足。3

18、 泵的特性曲线 1. 离心泵标牌上写上Peqe表示，qe，HeQe表示。 功率曲线，效率曲线，扬程曲线。 2. 离心泵的工作点是如下两条曲线的交点：_，_。 泵特性曲线H-Q； 管路特性曲线H-Q. 3. 调节离心泵流量的方法有：_，_，_。 改变管路特性曲线；改变泵的特性；离心泵的串并联 4改变泵特性曲线的常用调节方法有（转速调节）调节、（切割叶轮外）调节、（改变前置导叶叶片角度）的调节、改变半开式叶轮叶片端部间隙的调节和泵的并联或串联调节。 5改变装置特性曲线的常用调节方法有（闸阀）调节、（液位 ）调节和（ 旁路分流 ）调节。图图 I I- -4 4- -2 2 5下图为泵和泵并联后的装置

19、性能曲线，请在横线处注明个工作点的意义。 1并流后的流量与扬程点；2并联后泵2的工作点；3并联后泵1的工作点；4泵一的单独工作作用点；5泵2的单独工作作用点 1 并联后管路中的流量和扬程 2 ，3 并联后两泵各自的工作点 4，5，单独使用泵1或2时的工作点 两台离心泵并联工作时，管路中的流量将小于在同一管路中两泵单独工作时的流量之和 6下图为泵和泵串联后的装置性能曲线，请在横线处注明个工作点的意义。1；2；3；4；5图图I I - - 4 4 - - 4 4 相似理论 1两台离心泵流动相似应具备的条件是（ 几何 ）和（ 运动 ），而（运动 ）仅要求叶轮进口速度三角形相似。 2相似工况的比转数（ 相等 ）。 3如果泵几何相似，则比转数相等下的工况为（相似 ）工况。 4由比转数的定义式可知，比转数大反映泵的流量（ ）、扬程（ ）。