离心泵2016-复习

1、C （华东）化工装备与控制工程系CC1. 主要部件主要部件：2. 过流部件：过流部件： 吸入室：吸入室： 叶叶 轮：轮：叶轮、吸入室、蜗壳（压出室）或导叶、诱导叶轮、吸入室、蜗壳（压出室）或导叶、诱导轮、轮、 轴封、口环、轴承箱（支架）、平衡盘。轴封、口环、轴承箱（支架）、平衡盘。 蜗蜗 壳：壳：C1. 按液体吸入叶轮方式按液体吸入叶轮方式 单吸式泵单吸式泵 双吸式泵双吸式泵 2. 按叶轮级数按叶轮级数 单级泵：只有一个叶轮单级泵：只有一个叶轮 多级泵：一轴上串有两个以上的叶轮多级泵：一轴上串有两个以上的叶轮 3. 按壳体剖分方式按壳体剖分方式 中开式泵：通过轴水平线水平分开中开式泵：通过轴水

2、平线水平分开（图（图1-3，p5），多为蜗壳，多为蜗壳 。 分段式泵：垂直于轴平面分开分段式泵：垂直于轴平面分开（图（图1-4，p6），导叶式。，导叶式。 C4. 按泵体形式按泵体形式 蜗壳式蜗壳式 双蜗壳式：平衡径向力，双蜗壳或双层蜗室双蜗壳式：平衡径向力，双蜗壳或双层蜗室 （图（图1-5，p6） 筒式泵：双层泵壳，外层承压，内筒起蜗室的作用。（图筒式泵：双层泵壳，外层承压，内筒起蜗室的作用。（图1-6，p7）5. 按输送介质按输送介质清水、油泵、耐腐蚀泵、液态烃泵、医药泵清水、油泵、耐腐蚀泵、液态烃泵、医药泵冷凝水泵、油浆泵、泥浆泵、污水泵、饮料泵。冷凝水泵、油浆泵、泥浆泵、污水泵、饮料泵

3、。C 流量流量 Q Q 扬程扬程 H H 转速转速 n n 功率功率 N N 效率效率 其他（其他（hhr r、H Hs s、n ns s）C 在已知管路中输送一定的流量时，计算泵所需要的扬程在已知管路中输送一定的流量时，计算泵所需要的扬程。 扬程的工程计算：扬程的工程计算：两种情形两种情形泵泵给出给出的扬程（能头）的扬程（能头）H = 输送液体输送液体的能头。的能头。J/kg 2)(22fABABABhccHHgppH （1-1 ） 计算运转中的泵的计算运转中的泵的实际扬程实际扬程。泵出入口的能量方程泵出入口的能量方程： J/kg （1-2）222SDSDSDccgZppH进出口直径相同或相

4、差很少时进出口直径相同或相差很少时cS=cD SDSDgZppHJ/kg （1-3）C 提高位高；提高位高； 克服阻力；克服阻力； 增加液体静压能和速度能增加液体静压能和速度能 H是液体获得的能量，不是简单的排送高度！是液体获得的能量，不是简单的排送高度！特别注意特别注意！由能量方程显然由能量方程显然可以看出可以看出fABABABhgccHHgppH2)(22m （1-1）CC内容：研究叶轮与流体之间的能量传递过程；内容：研究叶轮与流体之间的能量传递过程； 确定泵使液体获得有效能头确定泵使液体获得有效能头CTTNNTToHQMToTQMH111222coscosrcrcQQHTTT合合并并co

5、sccruu ,欧拉公式欧拉公式（重要（重要！）！）coscos11222crcrHTJ/kg (1-7)uuTcucuH1122uuTcucugH11221m液柱液柱 (1-7a)coscos11222crcrHTC 轴向吸入轴向吸入的离心泵，的离心泵， 液流在叶轮入口液流在叶轮入口无预旋无预旋： 蜗形吸入蜗形吸入的离心泵的离心泵 ：0u1c2u21u1u1 0ucucc但)(111221122uuTuuTcucugHcucuHuTuTcugHcuH22221简化简化CuuTcucuH1122cos ,uccru22222221111111 bDcfcQbDcfcQQrrrrTH 1.；TH

6、 2.CC必须必须pkpv要避免汽蚀：要避免汽蚀：ps-pv=富裕能头富裕能头首先应有首先应有：而且而且：pspvh汽蚀余量汽蚀余量C液体在吸入法兰处截面上所具有液体在吸入法兰处截面上所具有的推动和加速液体进入的推动和加速液体进入叶道时高叶道时高出汽化压力出汽化压力的能头。的能头。 gpgcgphvssa22（1-37）能头能头m液柱；液柱；压力压力Pa；速度速度m/s显然显然：ha越大，越不容易发生汽蚀。CsAglAAsshHgcgpgcgp2222gpgcgphvssa22（1-37）sAglvAahHgpph （1-38）吸入液罐液吸入液罐液面压力能头面压力能头位差位差 流动损失流动损失

7、汽蚀余量大小与泵吸入装置的参数（Hgl、pA、hA-s、介质、温度等）有关，与泵本身无关，故称“泵装置有效汽蚀余量泵装置有效汽蚀余量” C液流从入口（液流从入口（S截面）到泵内压力最截面）到泵内压力最低点（低点（K截面）的全部能头损失截面）的全部能头损失。即：即： S截面处液流截面处液流总能头总能头与与K处处 压力能头压力能头之差。之差。gpgcgphkssr22(1-40)2222122012wcgpgcgphkssrC则汽蚀判别式为：则汽蚀判别式为：gpgcgphkssr22(1-40)gpgcgphvssa22（1-37）比较两汽蚀余量的定义：比较两汽蚀余量的定义：泵吸入装置的有效汽蚀余

8、量，泵吸入装置的有效汽蚀余量，愈大愈不发生汽蚀愈大愈不发生汽蚀。泵本身所必须的汽蚀余量，泵本身所必须的汽蚀余量，愈小愈不容易发生汽蚀。愈小愈不容易发生汽蚀。gpphhvkra 富余能头所需能头Cgpphhvkra pk=pvha=hrpkpvhahrpkpvhah . 1glsHH sAgsAashHgcgppH 122 (1-43 )sAsAasghgcgppHH221整理sAsAasghgcgppHH221(1-46 )sAssghgcHH221(1-46 )pa=paC . 2glHh 国产油泵：国产油泵：h Q大多数泵：大多数泵：Hs QsAglvAahHgpph（1-38）asAvA

9、ghhgppH1 hha hhgppHsAvAg1整理 hhgppHsAvag1aApp （1-47）（1-47）C注意注意m gppHsas (1-41a)m z-AsglzH1.2.glglHHmaxsssHHH计算计算Hgl时，应取泵的最大可能流时，应取泵的最大可能流量对应的量对应的Hs或或h进行计算。进行计算。Ca. 改进泵进口的结构参数，降低改进泵进口的结构参数，降低hr。1. 泵本身因素泵本身因素2. 吸入装置特性吸入装置特性两个方面：提高两个方面：提高 ha、降低、降低hr。b. 采用抗汽蚀材料，提高泵的寿命。采用抗汽蚀材料，提高泵的寿命。考虑管路尺寸、安装高度等以提高考虑管路尺

10、寸、安装高度等以提高ha 。ha105，惯性力的影响大大超过粘滞力，惯性力的影响大大超过粘滞力，粘滞力可忽略，此时流动状态即流速分布已不再随粘滞力可忽略，此时流动状态即流速分布已不再随Re而变化。而变化。即：即： 离心泵内的流动处于离心泵内的流动处于自动模化状态自动模化状态，摩擦阻力系数摩擦阻力系数与与Re无关，液体流动无关，液体流动自动满足动力相似自动满足动力相似的要求的要求。两泵相似条件：两泵相似条件：几何相似、运动相似几何相似、运动相似。！C35)(mmLnnNNhhLnnHH22)(vvLnnQQ335)(nnNNL22)(nnHHLnnQQL3（1-24）（1-25）（1-26）mm

11、vhvv，相似泵：注意：注意：介质相同、转速、几何尺寸相差不大介质相同、转速、几何尺寸相差不大。相似定律相似定律C离心泵离心泵 的比例定律是相似定律的延伸，是相似的比例定律是相似定律的延伸，是相似定律在同一台泵上转速改变后的应用。定律在同一台泵上转速改变后的应用。1. 比例定律比例定律 35)(nnNNL22)(nnHHLnnQQL332121)(nnNN22121)(nnHH2121nnQQ21nn 1L（1-27）（1-28）（1-29）比例定律表达式比例定律表达式相似定律的特殊形式相似定律的特殊形式C图图1-34 变速后变速后H-Q曲线的换算和曲线的换算和相似抛物线相似抛物线13212)

12、(NnnN12212)(HnnH1212QnnQA1（Qa1，Ha1）B1（Qb1，Hb1）C1（Qc1，Hc1）A2（Qa2，Ha2）B2（Qb2，Hb2）C2（Qc2，Hc2）例：H1Q1H2Q2CA1、A2、A3、B1、B2、B3、相似工况点相似工况点：2121nnQQaa22121)(nnHHaa常数aaaaaaaKQHQHQH22222112aaaQKH 同理：同理：2bbbQKH 2KQH （1-30）相似抛物线通式相似抛物线通式！C相似定律：相似定律： 表示几何相似泵，相似工况的表示几何相似泵，相似工况的Q、H、N、n参数关系。参数关系。综合性能参数：综合性能参数： 表征叶片泵表

13、征叶片泵运转性能运转性能与与叶轮几何特征叶轮几何特征的参数，包括的参数，包括Q、H、 n。便于分类设计，选择和系列化。此参数叫。便于分类设计，选择和系列化。此参数叫ns。Cns：比转数p 来源于水轮机，适合于动力机械的工作参数来源于水轮机，适合于动力机械的工作参数N、H和和n。p 对于消耗动力的离心泵，其设计参数是对于消耗动力的离心泵，其设计参数是Q、H和和n，因而，因而 需要进行换算。需要进行换算。45HNnns735gQHN4365. 3HQnns（1-31）C4365. 3HQnns注 意1.1. n ns s是有量纲的相似准数，各国因是有量纲的相似准数，各国因Q Q、H H单位制的不同

14、而数值不单位制的不同而数值不同，但物理意义是相同的同，但物理意义是相同的2. n ns s是针对泵的最高效率的工况点而言，所以一台泵具有唯一、是针对泵的最高效率的工况点而言，所以一台泵具有唯一、固定的比转数，比转数不随工况点的变化而改变固定的比转数，比转数不随工况点的变化而改变。3. n ns s可理解为可理解为H=1mH=1m，Q=0.075mQ=0.075m3 3/s/s，N=1N=1马力的转数马力的转数n n。4. 计算计算n ns s时：双吸叶轮应以时：双吸叶轮应以Q/2Q/2代入，多级泵应以代入，多级泵应以单级扬程（单级扬程（H/iH/i）代入。代入。5. 几何相似泵，其几何相似泵，

15、其ns相等；几何不相似的泵，其相等；几何不相似的泵，其nS一定不等。一定不等。 nS不等，则几何一定不相似；不等，则几何一定不相似； nS相等，几何不一定完全相似。相等，几何不一定完全相似。 C nn2rrhh对于同一台泵，转速变化时：对于同一台泵，转速变化时： 可以看出，泵转速增大一倍，泵必须的汽蚀余量增大四可以看出，泵转速增大一倍，泵必须的汽蚀余量增大四倍，泵的抗汽蚀性能急剧下降。因此，采用增加泵转速的方倍，泵的抗汽蚀性能急剧下降。因此，采用增加泵转速的方法来提高泵的单级扬程时，必须考虑泵的抗汽蚀性能。法来提高泵的单级扬程时，必须考虑泵的抗汽蚀性能。C 对于相似泵对于相似泵,根据相似定律：

16、根据相似定律：常数313 1nDQDnQ据汽蚀相似定律：据汽蚀相似定律：常数)()(11nDhnDhrr23112121)()()(DDnnQQ23112343)()()(DDnnhhrr消去线性尺寸消去线性尺寸D合并整理合并整理ShQnhQnr常数4343)()(汽蚀比转数C1. 切割定律切割定律当叶轮切割量较小时，可认为切割前后叶片的出当叶轮切割量较小时，可认为切割前后叶片的出口角和通流面积近似不变、泵效率近似相等口角和通流面积近似不变、泵效率近似相等。即即：mvmvbDbDnn2222，时，当QQvrrcbDcbDv22222222rrcc22nDnD2222DD出口速度三角形近似相似出

17、口速度三角形近似相似2222222)(DDcucuHHhuhu322)(DDQHHQNN（1-32）（1-33）（1-34）切割定律CC在流体的输送和储存中，泵和管路一起组成一个在流体的输送和储存中，泵和管路一起组成一个系统，系统遵循系统，系统遵循质量守恒质量守恒与与能量守恒能量守恒两个定律，两个定律，泵和管路任意一个方发生变化，均会引起系统工泵和管路任意一个方发生变化，均会引起系统工作参数的变化。本节分析装置特性及影响因素、作参数的变化。本节分析装置特性及影响因素、工况调节。工况调节。 C二、装置特性二、装置特性工作点工作点装置：装置： 泵和管路系统的总称泵和管路系统的总称稳定工作状态稳定工

18、作状态质量守恒：质量守恒：能量守恒：能量守恒：泵排出流量泵排出流量=管路中输送流量管路中输送流量泵提供扬程泵提供扬程H=管路所需能头管路所需能头h泵扬程性能曲线泵扬程性能曲线HQ管路特性曲线管路特性曲线 hQ+装置特性装置特性C图1-58 装置特性工作点：工作点： 流量平衡、能量平衡的唯一点流量平衡、能量平衡的唯一点C一、一、 并联工作并联工作 相同性能泵的并联相同性能泵的并联泵并联，同一泵并联，同一H下的下的Q相加相加泵并联，管路特性（泵并联，管路特性（h-Q）未变）未变HHHQQQ QQ M-两泵并联后与性能曲线的交点，A1并联工作时每台泵单独的工作点，M1每台泵单独工作时泵的工作点。C泵

19、并联前：泵并联前：单泵工作点在单泵工作点在M1。泵并联后：泵并联后：单泵工作点在单泵工作点在A1。？泵并联后泵并联后：MM 111MMMMQQQQ；11 MMMHhhHHHH1122MAQQQC 相同性能泵的串联相同性能泵的串联泵串联，同一泵串联，同一Q下的下的H相加。相加。泵串联，管路特性（泵串联，管路特性（h-Q）未变！）未变！HHH QQQ 泵工作点的确定泵工作点的确定：自自M点作垂线，交单泵性能点作垂线，交单泵性能曲线于曲线于A1点。点。 A1点即为单泵工作点。点即为单泵工作点。二、串联工作二、串联工作C特点：特点：两泵特性（两泵特性（H-Q）、串联特性（串联特性（H-Q）+管路特性（

20、管路特性（h-Q）1M2HHHH 1MQQQQ 单泵串联前工况点：单泵串联前工况点：M1CHQ曲线与曲线与 hQ曲线交点曲线交点工况调节：改变离心泵的工况调节：改变离心泵的工作点。工作点。一、一、 改变管路特性改变管路特性 泵性能曲线不变！泵性能曲线不变！ 改变管路局部损失改变管路局部损失改变管路特性曲线斜率改变管路特性曲线斜率交点交点 （工作点）改变。（工作点）改变。 旁路调节旁路调节 出口管路节流调节出口管路节流调节 管路静特性变化时，管路特性上下移动，也可以达到调节管路静特性变化时，管路特性上下移动，也可以达到调节 目的，吸排液罐中压力及液位变化目的，吸排液罐中压力及液位变化。C图1-6

21、7 出口节流调节图1-67 旁路调节C rTcbDQ2222 uTcuH22222Du 串联、并联改变泵特性曲线（前面所讲）串联、并联改变泵特性曲线（前面所讲） 改变工作转速改变工作转速n比例定律比例定律。特点特点 切割叶轮外径切割叶轮外径D2切割定律。切割定律。特点特点CC1.10.1 1.10.1 叶轮叶轮1.10.2 1.10.2 吸入室、蜗壳、导叶吸入室、蜗壳、导叶1.10.3 1.10.3 轴封装置轴封装置1.10.4 1.10.4 轴向力及其平衡轴向力及其平衡C叶轮是叶片式流体机械中对流体叶轮是叶片式流体机械中对流体传递能量的唯一部件。传递能量的唯一部件。对叶轮的基本要求是：对叶轮

22、的基本要求是： 单级叶轮能够使流体获得最大的理论能头或压力增值；单级叶轮能够使流体获得最大的理论能头或压力增值； 叶轮所组成的级具有较高级效率，且性能曲线稳定区较宽叶轮所组成的级具有较高级效率，且性能曲线稳定区较宽； 叶轮具有较高的强度、耐磨性、结构简单、制造工艺好。叶轮具有较高的强度、耐磨性、结构简单、制造工艺好。 抗汽蚀性能好；抗汽蚀性能好；C有轮盖和轮盘有轮盖和轮盘叶道截面封闭叶道截面封闭有轮盘，无盖板有轮盘，无盖板流道半封闭流道半封闭无轮盘、盖板无轮盘、盖板流道完全敞开流道完全敞开水力效率高水力效率高抗堵塞能力强抗堵塞能力强制造简单制造简单无堵塞无堵塞制造简单制造简单制造复杂制造复杂水

23、力效率较低水力效率较低水力效率低水力效率低高扬程泵高扬程泵洁净介质洁净介质含杂质介质含杂质介质浆状粘稠介质浆状粘稠介质一、叶轮的结构型式一、叶轮的结构型式C图1-81 离心泵叶轮型式C二、二、 叶轮的主要结构参数叶轮的主要结构参数 叶片型式叶片型式 叶片数目：叶片数目：612片片(a)后弯型叶片后弯型叶片(b)径向叶片径向叶片(b)前弯型叶片前弯型叶片 叶片进、出口安装角叶片进、出口安装角C一、一、 吸入室吸入室作用：作用：将吸入管中的液体以最小的损失均匀地引入将吸入管中的液体以最小的损失均匀地引入叶轮。型式：型式： 锥锥 形：形：用于小型单级悬臂泵，制造方便，起集流和加速作用，用于小型单级悬

24、臂泵，制造方便，起集流和加速作用， 流速均匀，损失较小。流速均匀，损失较小。 环环 形：形：结构简单，轴向尺寸短，但液流进入叶轮前有冲击漩涡损失，结构简单，轴向尺寸短，但液流进入叶轮前有冲击漩涡损失， 液流速度分布不均匀；常用于多级分段泵。液流速度分布不均匀；常用于多级分段泵。 螺旋形：螺旋形：目前我国悬臂式离心油泵和中开式多级蜗壳泵多采用目前我国悬臂式离心油泵和中开式多级蜗壳泵多采用 这种吸入室。这种吸入室。流动情况好，速度分布均匀，但液流进入叶轮前有预旋，流动情况好，速度分布均匀，但液流进入叶轮前有预旋，使泵扬程有所下降。使泵扬程有所下降。C二、二、 蜗壳蜗壳作用：作用：收集、导出液体，并

25、将液体的部分动能收集、导出液体，并将液体的部分动能转化转化为静压能。为静压能。按流体流出叶轮的轨迹，流道呈螺旋形，多用于单级按流体流出叶轮的轨迹，流道呈螺旋形，多用于单级离心泵和水平中开式多级泵。离心泵和水平中开式多级泵。流道扩展程度小转流道扩展程度小转能作用小能作用小流动损失小流动损失小扩展程度大扩展程度大转能作用大转能作用大阻力损失大阻力损失大介于上两者之间介于上两者之间C三、三、 导叶导叶作用：作用：收集、导出液体，并将液体的部分动能转化为静压能。收集、导出液体，并将液体的部分动能转化为静压能。 多用于分段式多级泵多用于分段式多级泵。型式：型式：流道式导叶流道式导叶 正反向导叶分别铸在隔

26、板两侧，液体在流道内正反向导叶分别铸在隔板两侧，液体在流道内 连续流动，不易形成死角和突然扩散，速度分布连续流动，不易形成死角和突然扩散，速度分布 较均匀；水力性能好，但制造加工工艺复杂。较均匀；水力性能好，但制造加工工艺复杂。径向式导叶径向式导叶 由正向导叶、弯道和反向导叶组成。由正向导叶、弯道和反向导叶组成。C轴轴 封：封：转轴与机壳等静止元件之间的密封转轴与机壳等静止元件之间的密封作作 用：用：防止泵内液体泄漏到泵外，或防止空气吸入泵内。防止泵内液体泄漏到泵外，或防止空气吸入泵内。常用的轴封型式有：常用的轴封型式有：填料密封和机械密封，填料密封和机械密封， 其中机械密封应用最为广泛。其中

27、机械密封应用最为广泛。 C二、机械密封二、机械密封机械密封：机械密封：1. 机械密封的组成及工作原理机械密封的组成及工作原理端面密封端面密封动密封动密封组成组成 主要密封件主要密封件： 辅助密封件：辅助密封件： 压压 紧紧 元元 件：件： 传传 动动 元元 件件：动环（旋转）、静环（紧固静止）动环（旋转）、静环（紧固静止）密封圈（密封圈（O形、形、V形等形等弹簧、推环等弹簧、推环等弹簧座、键、固定螺钉等弹簧座、键、固定螺钉等C四个可能泄漏点：四个可能泄漏点：A：动密封点。：动密封点。动环与静环之间的接触面上，动环与静环之间的接触面上，主要依靠泵内液体压力及弹簧力主要依靠泵内液体压力及弹簧力将动环压贴在静环上防止泄漏。将动环压贴在静环上防止泄漏。B、C、D：静密封点静密封点。较容易通过垫片、较容易通过垫片、O O形圈等实现密封效果。形圈等实现密封效果。机械密封的特点：机械密封的特点：将容易泄漏的轴封改为较难泄漏的静密封和端面径向接触的动密封将容易泄漏的轴封改为较难泄漏的静密封和端面径向接触的动密封。与填料密封相比，机械密封具有泄漏量小、能耗低、寿命长等优点。与填料密封相比，机械密封具有泄漏量小、能耗低