叶片泵的基本理论

1、第二章第二章 叶片泵的基本理论叶片泵的基本理论2.1 叶片泵的基本性能参数叶片泵的基本性能参数2.2 液体在叶轮中的运动液体在叶轮中的运动2.3 叶片泵的基本方程叶片泵的基本方程2.4叶片泵的基本性能曲线叶片泵的基本性能曲线 2.5 水泵的相似理论水泵的相似理论 2.6 比转速比转速第一节第一节 叶片泵的基本性能参数叶片泵的基本性能参数一、流量一、流量二、扬程二、扬程三、功率三、功率四、效率四、效率 五、转速五、转速六、气蚀余量六、气蚀余量 D D型多级离心泵型多级离心泵一、流量一、流量( Q )u流量:水泵在单位时间内所输送的液体数量。 体积流量单位m3s， m3h，Ls。常用的重量流量单位

2、是th。1m3/s=1000L/s=3600m3/h一、流量一、流量( Q )每台水泵都可以在一定的流量范围内工作，称这个范围为工作区；最优流量：泵的效率最高时所对应的流量，也称设计流量、额定流量；实际流量：水泵在实际运行时的流量称实际工作流量；u泵所抽送的单位重量的液体从泵所抽送的单位重量的液体从泵进口泵进口（泵（泵进口法兰）到进口法兰）到出口出口（泵出口法兰）能量的增（泵出口法兰）能量的增值。也就是值。也就是水泵对单位重量液体所作的功水泵对单位重量液体所作的功。其单位为其单位为m m；二、扬程 ( H )n 根据定义，泵的扬程可以写为： n H = E2 E1 式中： E2在泵出口处单位重

3、量液体的能量，m； E1在泵进口处单位重量液体的能量，m。单位重量液体的能量在水力学中称为单位重量液体的能量在水力学中称为水头水头通常由通常由位置水头位置水头; ; 压力水头压力水头和和速度水头速度水头三部分组三部分组成，即：成，即：22pvEZgg式中：式中： Z1、Z2泵进口、出口处至测量基准面的距离，泵进口、出口处至测量基准面的距离，m； p1、p2泵进口、出口处液体的静压力，泵进口、出口处液体的静压力，Pa； v1、v2泵进口、出口处液体的速度，泵进口、出口处液体的速度，m/s； 液体密度，液体密度，kg/m3； g重力加速度，重力加速度，m/s2。211112222222pvEZgg

4、pvEZgg泵的扬程可以写为：泵的扬程可以写为：2221212121()2PPvvHEEZZgg离心泵抽水装置离心泵抽水装置压力表真空表轴流泵抽水装置轴流泵抽水装置泵的基准面l 卧式泵卧式泵通过叶轮叶片进口边的外端所描绘的圆的中心的水平面；l 多级泵多级泵以第一级叶轮为基准；l 立式双吸泵立式双吸泵以上部叶片为准。水泵基准面的确定：水泵基准面的确定：确定位置水头基准的水平面确定位置水头基准的水平面4 4、卧式轴流泵、卧式轴流泵 5 5、立式混流泵、立式混流泵 6 6、立式轴流泵、立式轴流泵7 7、斜式轴流泵、斜式轴流泵1 1、卧式单吸离心泵、卧式单吸离心泵3 3、立式双吸离心泵、立式双吸离心泵

5、2 2、立式单吸离心泵、立式单吸离心泵国家标准国家标准GB7021-86注意明确：注意明确：泵的扬程是泵的扬程是表征泵本身性能表征泵本身性能的，只和泵进口、的，只和泵进口、出口法兰处的液体能量有关，而出口法兰处的液体能量有关，而和泵装置无直接和泵装置无直接关系关系。但是，我们可通过装置中液体的能量表示。但是，我们可通过装置中液体的能量表示泵的扬程。泵的扬程。泵的扬程并不等于扬水高度，扬程是一个能量泵的扬程并不等于扬水高度，扬程是一个能量概念，既包括了概念，既包括了吸水高度吸水高度的因素，也包括了出口的因素，也包括了出口压水高度压水高度，还包括了管道中的，还包括了管道中的水力损失水力损失。水泵扬

6、程中没有包括水泵内部的能量损失，它是水泵扬程中没有包括水泵内部的能量损失，它是指实际传递给液体的能量。指实际传递给液体的能量。水泵铭牌上的所标出的扬程是该泵通过设计流量水泵铭牌上的所标出的扬程是该泵通过设计流量时的扬程，即这台水泵的额定扬程。时的扬程，即这台水泵的额定扬程。在一定条件下，当进出水池内流速较小，其内水在一定条件下，当进出水池内流速较小，其内水头损失不计时，出水池与进水池之间的垂直高差，头损失不计时，出水池与进水池之间的垂直高差，称为泵站净扬程，或称为装置扬程。称为泵站净扬程，或称为装置扬程。水泵在单位时间内所做的功的大小。水泵在单位时间内所做的功的大小。有效功率有效功率单位时间内

7、流过水泵的液体在单位时间内流过水泵的液体在泵中得到的能量叫做有效功率，又称输出功率，泵中得到的能量叫做有效功率，又称输出功率，以字母以字母Pu表示泵的有效功率为表示泵的有效功率为n轴功率（输入功率）轴功率（输入功率） 原动机传递给泵轴的功率称为轴功率，原动机传递给泵轴的功率称为轴功率， 以以P表示表示,单位以单位以kW表示。表示。P=P动动传传()uPgQ HW三、功率三、功率 ( P )四、效率四、效率 ( )n效率效率水泵的有效功率与轴功率之比水泵的有效功率与轴功率之比值，以值，以表示。表示。100100upgQHpP泵在把机械能转化为液体能量的过程中泵在把机械能转化为液体能量的过程中伴有

8、各种损失，这些损失用相应的效率伴有各种损失，这些损失用相应的效率来表示。来表示。水泵内的损失主要有三种，即机械损失、水泵内的损失主要有三种，即机械损失、容积损失和水力损失。这些损失的大小容积损失和水力损失。这些损失的大小可以用机械效率、容积效率和水力效率可以用机械效率、容积效率和水力效率来表达。来表达。( (一一) )机械损失与机械效率机械损失与机械效率机械损失是指由于机械摩擦所产生的能量消耗。水泵固定部件(轴承、轴封)与转动部件(泵轴)之间产生的摩擦损失(1)轴承摩擦损失功率(2)轴封摩擦损失功率叶轮前后盖板在水体旋转时与水的摩擦损失功率(3)圆盘摩擦损失(轮盘损失)机械损失功率占轴功率的1

9、%3%占轴功率的2%10%( (一一) )机械损失与机械效率机械损失与机械效率水功率为Pw=P-Pm=gQTHT泵的机械效率为m =Pw /P为减少机械损失，应使叶轮为减少机械损失，应使叶轮前后盖板光滑前后盖板光滑，水泵填料松紧适度水泵填料松紧适度，轴承润滑轴承润滑要经常处于要经常处于良好状态。良好状态。圆盘摩擦损失与转速圆盘摩擦损失与转速n n的三次方及叶轮直的三次方及叶轮直径径D D2 2的五次方成正比；轴承及轴封摩擦损的五次方成正比；轴承及轴封摩擦损失与转速失与转速n n的一次方成正比。的一次方成正比。( (二二) )容积损失与容积效率容积损失与容积效率 P=gqHT泵的容积效率为v =

10、P/Pw=QHT/QTHT=Q/QT=Q/Q+qP=Pw-P=gQHT水泵结构在水泵结构在转动部件转动部件和和固定部件固定部件之间必须要有一定间之间必须要有一定间隙存在，当间隙两侧的压力不相等时，液体就会通过隙存在，当间隙两侧的压力不相等时，液体就会通过此间隙从高压侧流向低压侧，产生所谓的此间隙从高压侧流向低压侧，产生所谓的漏损流量漏损流量。( (三三) )水力损失与水力效率水力损失与水力效率泵的水力效率为w =Pu/P=gQH/gQHT=H/HT=H/H+h主要包括：从水泵进口到出口过流部分的从水泵进口到出口过流部分的沿程阻力损失沿程阻力损失；因过流断面和液流方向变化而产生的因过流断面和液流

11、方向变化而产生的局部阻力损失局部阻力损失；液流在叶轮进口和出口处的液流在叶轮进口和出口处的冲击损失冲击损失。前前2 2项损失发生在水泵流道中，其大小与流量（流速）项损失发生在水泵流道中，其大小与流量（流速）的平方成正比；的平方成正比；第第3 3项损失主要是当水泵流量偏离设计流量时，在叶轮项损失主要是当水泵流量偏离设计流量时，在叶轮进、出口处的液流方向与叶片切线方向不一致而造成进、出口处的液流方向与叶片切线方向不一致而造成的，实际流量与设计流量的差值越大，该项损失越大的，实际流量与设计流量的差值越大，该项损失越大。泵的效率泵的效率 泵效率为是泵的机械效率、容积效率和水力效率的乘积。 =Pu/P=

12、(Pw /P)(P/Pw)(Pu/P)= m v w要提高水泵的效率，必须尽量减小水泵内各种损失，特别是水力损失。目前，离心泵的效率为0.450.9，轴流泵的效率为0.70.9。n水泵叶轮单位时间内的转动速度，通常以每水泵叶轮单位时间内的转动速度，通常以每分钟转动的次数来表示，以字母分钟转动的次数来表示，以字母n表示常用单位表示常用单位为为rmin。 中小型离心泵中小型离心泵7302950 rmin；中小型轴流泵中小型轴流泵2501450 rmin;大型轴流泵大型轴流泵 100250 rmin;五、转速五、转速 ( n )u气蚀余量气蚀余量指水泵进口处，单位重量液体所具指水泵进口处，单位重量液

13、体所具有超过饱和蒸气压力的富裕能量有超过饱和蒸气压力的富裕能量。u主要反映吸水性能。单位为主要反映吸水性能。单位为m m 。气蚀余量在水。气蚀余量在水泵样本中也有以泵样本中也有以h h来表示的。来表示的。n允许吸上真空高度允许吸上真空高度( (H Hsa) ) - -指水泵在标准状况下指水泵在标准状况下( (即水温为即水温为2020、表面、表面压力为一个标准大气压压力为一个标准大气压) )运转时，水泵所允许的运转时，水泵所允许的最大的吸上真空高度最大的吸上真空高度 ( (即水泵吸入口的最大真空即水泵吸入口的最大真空度度) )。单位为。单位为m m。水泵厂一般常用。水泵厂一般常用H Hsa来反映

14、离心泵来反映离心泵的吸水性能。的吸水性能。 六、气蚀余量六、气蚀余量 ( NPSH )r饱和蒸汽压饱和蒸汽压n在一定的温度下，与同种物质的液态在一定的温度下，与同种物质的液态( (或固态或固态) )处处于平衡状态的蒸汽所产生的压强叫饱和蒸汽压，它于平衡状态的蒸汽所产生的压强叫饱和蒸汽压，它随温度升高而增加。随温度升高而增加。n饱和蒸汽压是物质的一个重要性质，它的大小取饱和蒸汽压是物质的一个重要性质，它的大小取决于物质的本性和温度。饱和蒸汽压越大，表示该决于物质的本性和温度。饱和蒸汽压越大，表示该物质越容易挥发物质越容易挥发。 n例：水泵流量例：水泵流量Q=120 l /s，吸水管管路长度，吸水

15、管管路长度l1=20m；压水；压水管管路长度管管路长度l2=300m；吸水管径；吸水管径Ds=350mm，压水管径，压水管径Dd=300mm ；吸水水面标高；吸水水面标高58.0m；泵轴标高；泵轴标高60.0m ；水；水厂混合池水面标高厂混合池水面标高90.0m 。 求水泵扬程。求水泵扬程。 n注：注：i1=0.0065, i2 =0.0148 ； 吸水进口采用滤水网，吸水进口采用滤水网，90弯弯头一个，头一个， DN=350*300mm渐渐缩管一个；缩管一个； 压水管按长管计，压水管按长管计，局部水头损失占沿程局部水头损失占沿程10%。第二节第二节 液体在叶轮中的运动液体在叶轮中的运动n一、

16、一、叶轮几何形状及其表示方法叶轮几何形状及其表示方法n二、液体在叶轮中的运动二、液体在叶轮中的运动n三、叶轮流道内速度三角形的绘制三、叶轮流道内速度三角形的绘制一、叶轮几何形状及其表示方法一、叶轮几何形状及其表示方法n叶轮的进口直径叶轮的进口直径D0n叶片进、出口直径叶片进、出口直径D1 、D2n叶片进、出口宽度叶片进、出口宽度b1 、b 2n叶片进、出口安放叶片进、出口安放角角1 、2 n叶片数叶片数z和节距和节距t图图2-2 叶轮投影图叶轮投影图 （a）轴面投影）轴面投影 （b）平面投影）平面投影 二、液体在叶轮中的运动二、液体在叶轮中的运动(c) (c) 绝对运动绝对运动(a) (a)

17、牵连运动牵连运动(b) (b) 相对运动相对运动v= vu + vm绝对速度角绝对速度角径向分速径向分速离心泵离心泵轴向分速轴向分速轴流泵轴流泵（一）流道任意速度三角形（一）流道任意速度三角形前提条件：前提条件：n设叶轮流道设叶轮流道几何形状几何形状为已为已知；知；n在一定的在一定的转速转速n n和和流量流量Q Q下，下，可求得流道内任意点（假设可求得流道内任意点（假设为为M M 点）的几个速度，从而点）的几个速度，从而得出得出速度三角形速度三角形。三、叶轮流道内速度三角形的绘制三、叶轮流道内速度三角形的绘制注意：速度三角形向量注意：速度三角形向量大小和方向大小和方向n1 1、牵连速度、牵连速

18、度n2 2、轴面分速、轴面分速 ns s 流面上叶片在圆周方向的厚度流面上叶片在圆周方向的厚度n叶片排挤系数，在叶轮叶片无限多，无限薄假定叶片排挤系数，在叶轮叶片无限多，无限薄假定下，可以不考虑叶片厚度影响，即下，可以不考虑叶片厚度影响，即1 1；离心泵；离心泵0.750.750.880.88，小泵取小值，大泵取大值。，小泵取小值，大泵取大值。3 3、相对速度、相对速度n如果假定叶片数无穷多，则相对速度方向与该处的叶片表面切线方向相一致。其大小通过一定的计算得出。4 4、绘制速度三角形、绘制速度三角形（二）叶片进出口速度三角形（二）叶片进出口速度三角形n用下标用下标“1”和和“2”分别表示叶片

19、进、出口处的各分别表示叶片进、出口处的各物理量；物理量；(Q, n等已知）等已知）n已知叶轮进、出口处的半径已知叶轮进、出口处的半径R1 、R2 ，直径，直径D1 、D2 ，叶片宽度，叶片宽度b 1、b 2，叶片圆周厚度，叶片圆周厚度su1 、su2；n叶片排挤系数：叶片排挤系数：1 =0.75-0.88; 2 = 0.85-0.95 (大泵取大值，小泵取小值大泵取大值，小泵取小值)叶片进、出口的速度方向，按下列方法确叶片进、出口的速度方向，按下列方法确定：定：n对于进口对于进口,多数离心泵要求无预旋多数离心泵要求无预旋,即即vu10，这样，这样，可按即可按即1 =90、v1=vm1 来绘制进

20、口速度三角形。来绘制进口速度三角形。n对于双吸离心泵，其吸水室为半螺旋形的流道，对于双吸离心泵，其吸水室为半螺旋形的流道，使得使得1 略小于略小于 90，vu1 具有较小的数值。具有较小的数值。n对于出口，取相对速度对于出口，取相对速度w2 的的方向与叶片方向与叶片相切相切即可。即可。 l一、基本方程式的推导一、基本方程式的推导 三点假定：三点假定： (1)(1)泵内液流为恒定流；泵内液流为恒定流； (2)(2)叶片数目无穷多且无限薄；叶片数目无穷多且无限薄； (3)(3)液流为理想液体，即无粘滞性。液流为理想液体，即无粘滞性。n 通常用动量矩定理来推导基本方程。通常用动量矩定理来推导基本方程

21、。第三节第三节 叶片泵的基本方程叶片泵的基本方程液体质点的运动液体质点的运动轨迹与叶片的表轨迹与叶片的表面型线完全重合面型线完全重合n恒定元流的动量方程对某固定点取矩，可得到恒定元恒定元流的动量方程对某固定点取矩，可得到恒定元流的动量矩方程流的动量矩方程n动量矩定理：动量矩定理：单位时间里，控制面内恒定流液流质点的动量单位时间里，控制面内恒定流液流质点的动量矩变化矩变化( (流出液体的动量矩流出液体的动量矩与与流入液体的动量矩流入液体的动量矩之之矢量差矢量差) )等于等于作用在该质点上的作用在该质点上的所有外力对同一点的力矩之和所有外力对同一点的力矩之和。ndL /dt = MdL /dt =

22、 M因此有因此有，取进、出口轮缘取进、出口轮缘( (两圆柱面两圆柱面) )为控为控制面。制面。 组成组成 M M 的外力有：的外力有：u 叶片叶片迎水面迎水面和和背水面背水面作用于液体作用于液体的压力的压力P P2 2及及P Pl l；u 作用叶轮进出口圆柱面上的作用叶轮进出口圆柱面上的水压力水压力P P3 3及及P P4 4，它们都沿着径向，所以对转轴，它们都沿着径向，所以对转轴没有力矩；没有力矩；u 叶片和盖板作用于水流的叶片和盖板作用于水流的摩擦阻力摩擦阻力P P5 5及及P P6 6，但由于是理想液体，故不予考，但由于是理想液体，故不予考虑；虑；u 重力的合力矩等于零重力的合力矩等于零

23、 1 1、对轮心取矩、对轮心取矩2 2、叶轮对流体所作功率、叶轮对流体所作功率3 3、理论扬程、理论扬程V V2 2 MRC RC Q 1 1 1 2 2 2coscos11 122 2coscosC uC u QMNT叶片泵基本方程叶片泵基本方程：叶片泵基本方程：l反映了叶轮内液体反映了叶轮内液体运动状态运动状态与与所获能量所获能量之间的之间的关系；关系；l其物理意义是表示叶片无穷多情况下提升理想其物理意义是表示叶片无穷多情况下提升理想液体所产生的理论扬程。液体所产生的理论扬程。l由于该方程是由瑞士著名科学家欧拉于由于该方程是由瑞士著名科学家欧拉于 18 18 世世纪中叶所建立的，因此又称为

24、欧拉方程。纪中叶所建立的，因此又称为欧拉方程。理解：理解：l 对于大多数泵来说，通常对于大多数泵来说，通常v v u1u10,0,所以有所以有 l在流体力学中，称在流体力学中，称=2=2RVuRVu为速度环量，故基为速度环量，故基本方程还可以用速度环量表示为本方程还可以用速度环量表示为: :n二、基本方程的分析与讨论二、基本方程的分析与讨论（1）为了提高水泵的扬程和改善吸水性能，大多数为了提高水泵的扬程和改善吸水性能，大多数离心泵叶轮设计时常采用离心泵叶轮设计时常采用 90，既，既Vu10,则则 （2）液体能量的增加仅与叶片进、出口处液体的动液体能量的增加仅与叶片进、出口处液体的动量矩有关，而

25、与叶轮内部液流的运动状态无关。量矩有关，而与叶轮内部液流的运动状态无关。所以，不论叶片形状如何，液体所获能量仅取决所以，不论叶片形状如何，液体所获能量仅取决于叶轮进、出口处的速度大小和方向。于叶轮进、出口处的速度大小和方向。n基本方程不仅适用于离心泵，而且也适用于轴流基本方程不仅适用于离心泵，而且也适用于轴流泵和混流泵泵和混流泵 (3)(3)离心泵的理论扬程与被抽送液体的种类（容离心泵的理论扬程与被抽送液体的种类（容重）无关，基本方程适用于一切流体。重）无关，基本方程适用于一切流体。但当输送不同容重的液体时，水泵所消耗的但当输送不同容重的液体时，水泵所消耗的功率将是不同的。功率将是不同的。(4

26、) (4) 由速度三角形，根据余弦定理有，由速度三角形，根据余弦定理有， 代入基本方程式得；代入基本方程式得； 水泵的扬程由水泵的扬程由两部分能量两部分能量组成，一部分为组成，一部分为势势扬程扬程(H(H1 1) )，另一部分为，另一部分为动扬程动扬程(H(H2 2) )，它在流出，它在流出叶轮时，以比动能的形式出现。叶轮时，以比动能的形式出现。（5 5）如进水池或进水管中出现旋涡，使得液）如进水池或进水管中出现旋涡，使得液流在进入水泵叶轮前就有了一定的旋转，这样流在进入水泵叶轮前就有了一定的旋转，这样会使进口速度三角形发生改变，进而影响到理会使进口速度三角形发生改变，进而影响到理论扬程。论扬

27、程。液流预旋（a) 后弯式后弯式 (90)（b)径向式径向式 ( 90)（c) 前弯式前弯式 ( 90)1 1、离心泵叶片形状、离心泵叶片形状l三、叶片泵的叶型分析三、叶片泵的叶型分析根据叶轮出口速度三角形及轴面流速计算公式，有：根据叶轮出口速度三角形及轴面流速计算公式，有：理论扬程理论扬程H Ht t与理论流量与理论流量QQt t关系图关系图对于理论功率对于理论功率Pt,也可作类似的分析也可作类似的分析现代离心泵均采用后弯式叶型的依据：现代离心泵均采用后弯式叶型的依据：n（1）对于直径和转速相同的叶轮，前弯式和径向式叶型的叶轮出口绝对速度较后弯大，虽然理论扬程也因此而增大，但增大部分是动扬程

28、。n就水泵工作而言，希望增加的是静扬程，而不是动扬程，因为当液流从叶轮中高速流出到达水泵出口之前必须将大部分动能转化为压能，这一转换过程是在叶轮外部的泵壳和扩散管中完成的，过高的流速将会导致水力损失的增大而降低功能转换效率。n实际测试表明， =90的完全径向叶轮，当转速较高时，泵的效率只有 3050。 综上所述，离心泵叶轮叶片均制成后弯式。叶片出口安放角一般在18 35之间，最常用的是20 25 。 高比转速的泵取小值，低比转速的泵取大值。n（2）前弯式和径向式叶型的弯曲较后弯式叶型的大，不仅增加铸造困难，更使流速在流道内调整过急，使水力损失增大。n（3）前弯式和径向式叶型其功率随流量增加较快

29、，容易使动力机过载，机组不能正常运行。另外，这两种叶型的水泵工作点不稳定。 2、轴流泵叶型分析现象：现象： 轴流泵叶片呈外平内陡的扭轴流泵叶片呈外平内陡的扭曲形状，即叶片在外缘处比较平曲形状，即叶片在外缘处比较平缓缓, ,由外向里逐渐变陡，在轮毂由外向里逐渐变陡，在轮毂处最陡。处最陡。原因：原因： 轴流泵在工作时，要求在设轴流泵在工作时，要求在设计流量下叶片各断面产生的扬程计流量下叶片各断面产生的扬程相等，否则会产生回流。相等，否则会产生回流。 分析：如果设计流量不变（即v m为定值），距泵轴愈远，2 应该越小，这说明轴流泵的叶片呈扭曲状。四、基本方程式的修正四、基本方程式的修正假定假定1 1

30、 基本满足基本满足 ( (转速不变，流量一定转速不变，流量一定) )假定假定2 2 “反旋现象反旋现象”假定假定3 3 有水力损耗有水力损耗 h水力效率水力效率; ; p修正系数。修正系数。n幻灯片 58无穷多有限多叠加第四节第四节 叶片泵的基本性能曲线叶片泵的基本性能曲线 基本性能曲线基本性能曲线：在一定转速下在一定转速下，水泵的，水泵的扬程、功率、效率等随流量的变化关系称扬程、功率、效率等随流量的变化关系称为为基本性能曲线基本性能曲线。它反映泵的基本性能的变化规律，可做它反映泵的基本性能的变化规律，可做为选泵和用泵的依据。为选泵和用泵的依据。 各种型号离心泵的特性曲线不同，但都各种型号离心

31、泵的特性曲线不同，但都有共同的变化趋势。有共同的变化趋势。根据用途不同，特性曲线分为：n一、基本性能曲线一、基本性能曲线 n二、相对性能曲线二、相对性能曲线 n三、通用性能曲线三、通用性能曲线 n四、综合性能曲线（型谱图）四、综合性能曲线（型谱图）n五、全性能曲线五、全性能曲线 一、基本性能曲线一、基本性能曲线n在水泵转速在水泵转速 n确定的情况下，用试验方法分别确定的情况下，用试验方法分别测出每一流量下的扬程测出每一流量下的扬程H 、轴功率、轴功率P、效率、效率和汽蚀余量和汽蚀余量NPSH；n绘出绘出H Q 、 P Q 、 Q和和NPSH Q四条曲四条曲线，总称为水泵的基本性能曲线。线，总称

32、为水泵的基本性能曲线。（1）H Q曲线曲线（2）P Q曲线曲线（3） Q曲线曲线 （1）H Q曲线曲线（2）P Q曲线曲线（3） Q曲线曲线 性能图理论分析性能图理论分析：（后弯式叶片（后弯式叶片 90）叶片无穷多叶片无穷多 QtHt(2) 叶片有限多叶片有限多 QtHt (3) 考虑水力损失考虑水力损失 HQt(4) 扣除容积损失扣除容积损失 Q H(1)扬程扬程H是随流量是随流量Q的增大而下降。的增大而下降。(2)水泵的高效段：在一定转速下，离心泵存在一最高效水泵的高效段：在一定转速下，离心泵存在一最高效率点，称为设计点。该水泵经济工作点左右的一定范率点，称为设计点。该水泵经济工作点左右的

33、一定范围内围内(一般不低于最高效率点的一般不低于最高效率点的10左右左右)都是属于效都是属于效率较高的区段，在水泵样本中，用两条波形线率较高的区段，在水泵样本中，用两条波形线“ ”标标出。出。(3)轴功率随流量增大而增大，流量为零时轴功率最小。轴功率随流量增大而增大，流量为零时轴功率最小。(“闭闸启动闭闸启动”)实测特性曲线的讨论实测特性曲线的讨论(4)在在PH曲线上各点的纵坐标，表示水泵在各不同流曲线上各点的纵坐标，表示水泵在各不同流量量Q时的轴功率值。电机配套功率的选择应比水泵时的轴功率值。电机配套功率的选择应比水泵轴率稍大。轴率稍大。 (5) 水泵的实际吸水真空值必须小于水泵的实际吸水真

34、空值必须小于QHS曲线上的相曲线上的相应值，否则，水泵将会产生气蚀现象。应值，否则，水泵将会产生气蚀现象。(6) 水泵所输送液体的粘度越大，泵体内部的能量损失水泵所输送液体的粘度越大，泵体内部的能量损失愈大，水泵的扬程愈大，水泵的扬程(H)和流量和流量(Q)都要减小，效率要都要减小，效率要下降，而轴功率却增大，也即水泵特性曲线将发生下降，而轴功率却增大，也即水泵特性曲线将发生改变。改变。实测特性曲线的讨论实测特性曲线的讨论潜水泵型号Pump Type 流量流量 Capacity (m3/h)潜水电机潜水电机L1尺寸尺寸Size(mm)重量重量Weight(Kg)5060708090100型号型

35、号Motor Type扬扬 程程 Head (m)L2200QJ(R)80(6611)14/11817151412.510YQS(U)150(1215a)5.55.511987179428/23634312825209.29.2144184212542/35451464237.530YQS(U)200(1218a)1515163791220056/472686156504018.518.5183599222970/59085767062.55025252073111227484/61081029284756030302281120230798/71261191079887.5703737253

36、91342349112/814413612211210080373726571342369200QJ(R)80200QJ(R)80（66116611）潜水泵性能参数）潜水泵性能参数200QJ(R)80200QJ(R)80（66116611）基本性能曲线）基本性能曲线二、相对性能曲线二、相对性能曲线 n以最优工况下的工作参数Q0、H0 、P0及0为基准，按照下列公式计算其他工况下的工作参数Q、H 、P及的相对值Q、H、P及： ns= 64 , 106, 155 , 212 , 282 , 402 , 650三、通用性能曲线三、通用性能曲线离离心心泵泵的的通通用用特特性性曲曲线线水泵在不同转速下的

37、性能曲线用同一个比例尺绘制在同一坐标系内而得到的性能曲线。 轴流泵的通用特性曲线轴流泵的通用特性曲线350350 QZG QZG 1050-2.6-111050-2.6-11 潜水排灌泵性能表潜水排灌泵性能表叶轮直叶轮直径径Impeller Dia.(mm)叶片叶片安装安装角角Blade Angle流量流量Capacity(m3/h)扬程扬程Head(m)转速转速Speed(r/min)功率功率 Power (KW) 效率效率Pump Eff.(%) 气蚀余量气蚀余量NPSH(m) 轴功率轴功率Shaft Power 电机功率电机功率Motor Power 610+513003.198014.

38、6YQ200 L1-6 18.5 754.75+211502.7611.37YQ200 M-6 15 764010502.69.29YQ200 S-6 11 803.8-29602.48.26763.3-58202.26.6274.22.8350 QZG 1050-2.6-11 350 QZG 1050-2.6-11 潜水排灌泵性能曲线图潜水排灌泵性能曲线图四、综合性能曲线（型谱图）四、综合性能曲线（型谱图）把一种或多种泵型不同规格的一系列泵的QH性能曲线工作范围段综合绘入一张坐标图内，即成为水泵的综合性能曲线图（水泵的系列型谱图）。五、全性能曲线五、全性能曲线n水泵在正常运行情况下工作参数的

39、关系曲线，各水泵在正常运行情况下工作参数的关系曲线，各工作参数（流量工作参数（流量Q Q、扬程、扬程H H 、功率、功率P P、转矩、转矩M M 和转速和转速n n）均为正值，而在有些情况下，会出现水泵反常运）均为正值，而在有些情况下，会出现水泵反常运转，使水泵某些工作参数变为负值。转，使水泵某些工作参数变为负值。n例如，水泵突然失去动力，在无逆止阀的情况下，例如，水泵突然失去动力，在无逆止阀的情况下，泵的转速泵的转速n n和流量和流量Q Q逐渐减小，变为零后，形成泵的逐渐减小，变为零后，形成泵的倒转倒流；又如蓄能泵站中的水泵倒转倒流；又如蓄能泵站中的水泵水轮机可逆式水轮机可逆式机组，可正转抽

40、水，也可反转发电。因此，除了研机组，可正转抽水，也可反转发电。因此，除了研究水泵正常运转时的性能外，还有必要了解水泵反究水泵正常运转时的性能外，还有必要了解水泵反常运转时的性能。常运转时的性能。n水泵在各种（正常和反常）情况下运转时参数间水泵在各种（正常和反常）情况下运转时参数间的关系曲线称为水泵的全性能曲线。的关系曲线称为水泵的全性能曲线。 第五节第五节 水泵的相似理论水泵的相似理论n泵的相似特性是指在相似条件下，泵工作参数泵的相似特性是指在相似条件下，泵工作参数和几何参数间所具有的特殊性质。和几何参数间所具有的特殊性质。n通过应用相似理论，可解决水泵设计、选型、通过应用相似理论，可解决水泵

41、设计、选型、试验和应用中的各种实际问题。试验和应用中的各种实际问题。 相似理论可解决主要三个方面问题：相似理论可解决主要三个方面问题：（1 1）借助模型试验设计新泵；）借助模型试验设计新泵；（2 2）进行相似泵之间的性能换算；）进行相似泵之间的性能换算；（3 3）确定一台泵在某些参数（）确定一台泵在某些参数（n, D,n, D,等）改变等）改变时，水泵性能的变化。时，水泵性能的变化。一、相似条件和相似准则一、相似条件和相似准则 n1 1几何相似几何相似 两台水泵过流部分相应点的同名角相等，同名尺两台水泵过流部分相应点的同名角相等，同名尺寸比值相等。寸比值相等。 b b2 2、b b2m2m 实

42、际泵与模型泵叶轮的出口宽度；实际泵与模型泵叶轮的出口宽度； D D2 2、D D2m2m实际泵与模型泵叶轮的外径；实际泵与模型泵叶轮的外径； 比例。比例。mmDDbb2222一、相似条件和相似准则一、相似条件和相似准则 n2 2运动相似运动相似两叶轮对应点上水流的同名速度方向一致，大小两叶轮对应点上水流的同名速度方向一致，大小互成比例。也即在相应点上水流的速度三角互成比例。也即在相应点上水流的速度三角形相似。形相似。在几何相似的前题下，运动相似就是工况相似。在几何相似的前题下，运动相似就是工况相似。mmmmnnnDnDuuCC222222一、相似条件和相似准则一、相似条件和相似准则 n3 3动

43、力相似动力相似作用于两个流动相应点上的各对应同名力的方向相同，其大小成比例，且比值相等，即两台水泵相应点处所受的同名力的比例相等，方向相同。通常只需要考虑几何相似和运动相似，而不必考虑动力相似。如果两台水泵能满足三个相似条件，则称 两台泵是相似水泵。二、相似律二、相似律 n1 1第一相似律（流量关系）第一相似律（流量关系）2 2第二相似律（扬程关系）第二相似律（扬程关系）3.3.第三相似律（功率关系）第三相似律（功率关系）通常，水泵的三种效率均随着其尺寸的增大而提高，但是，如果两台相似水泵的尺寸相差不大（不超过3倍），可认为其水力效率和容积效率近似相等；当转速也相差不大时，认为机械效率也近似相

44、等。这样三个相似律公式可简化为： 第一相似律：第一相似律：第二相似律：第二相似律：第三相似律：第三相似律：三、相似律的特例三、相似律的特例比例律比例律n将相似律公式应用于在不同转速下工作的同一台泵将相似律公式应用于在不同转速下工作的同一台泵(D2=D2M)，便得到：，便得到：n注意：注意： 比例律是相似律的特例（几何尺寸相同）比例律是相似律的特例（几何尺寸相同）n比利率公式说明，当水泵的转速改变时，水泵比利率公式说明，当水泵的转速改变时，水泵的流量、扬程和轴功率也随之改变，即流量、扬的流量、扬程和轴功率也随之改变，即流量、扬程、功率分别与转速比值的一次方、二次方、三程、功率分别与转速比值的一次

45、方、二次方、三次方成正比。次方成正比。n有关试验表明，水泵的转速对容积效率和水力有关试验表明，水泵的转速对容积效率和水力效率的影响不大，而机械效率中轮盘摩擦损失、效率的影响不大，而机械效率中轮盘摩擦损失、轴承摩擦损失和填料函损失分别与转速的三次方、轴承摩擦损失和填料函损失分别与转速的三次方、二次方及一次方成正比变化。所以，转速越大，二次方及一次方成正比变化。所以，转速越大，机械效率越低，比例律中的第三项损失越大。机械效率越低，比例律中的第三项损失越大。四、相似换算中的效率问题四、相似换算中的效率问题 n试验统计资料表明，转速对泵的试验统计资料表明，转速对泵的容积效率容积效率和和水水力效率力效率的影响不太大，而对机械效率的影响较大的影响不太大，而对机械效率的影响较大。n在转速变化时，在转速变