第二章叶片式水泵一课件

回顾1、叙述水泵在给排水工程中的地位和作用。2、水泵的定义？水泵是如何分类的？3、离心泵的主要组成及各部分的作用。4、水泵的发展趋势是什么？第二章叶片式水泵2.1离心泵的工作原理与基本构造2.2离心泵的主要零件2.3叶片泵的基本性能参数2.4离心泵的基本方程式2.5离心泵装置的总扬程2.6离心泵的特性曲线2.7离心泵装置定速运行工况2.8离心泵装置调速运行工况2.9离心泵装置换轮运行工况2.10离心泵并联及串联运行工况2.11离心泵吸水性能2.12离心泵机组的使用及维护2.13轴流泵及混流泵2.14给水排水工程中常用的叶片泵2.1离心泵的工作原理与基本构造

2.1.1两个例子(1)在雨天，旋转雨伞，水滴沿伞边切线方向飞出，旋转的雨伞结水滴以能量，旋转的离心力把雨滴甩走，如图所示。

(2)在垂直平面上旋转一个小桶，旋转的离心力给水以能量，旋转的离心力把水甩走，如图所示。第二章叶片式水泵叶片式水泵定义：是依靠叶轮的高速旋转以完成其能量的转换。叶片式水泵分类：根据叶轮出水的水流方向可将叶片式水泵分为径向流、轴向流和斜向流3种；径向流的叶轮称为离心泵，液体质点在叶轮中流动时主要受到的是离心力作用。轴向流的叶轮称为轴流泵，液体质点在叶轮中流动时主要受到的是轴向升力的作用。斜向流的叶轮称为混流泵，它是上述两种叶轮的过渡形式，液体质点在这种水泵叶轮中流动时既受离心力的作用，又有轴向升力的作用。叶片式水泵图第一节离心泵的工作原理与基本构造离心泵的基本构造（单级单吸式离心泵）：泵壳、泵轴、叶轮等。离心泵的工作原理：利用水泵叶轮高速旋转的离心力甩水，使得水的能量增加，能量增加的水通过泵壳和水泵出口流出水泵，再经过压水管输往目的地。离心泵的工作过程：离心泵在启动之前，应先用水灌满泵壳和吸水管道，然后，驱动电机，使叶轮和水作高速旋转运动，此时，水受到离心力作用被甩出叶轮，经蜗形泵壳中的流道而流入水泵的压水管道，由压水管道而输入管网中去。在这同时，水泵叶轮中心处由于水被甩出而形成真空，吸水池中的水便在大气压力作用下，沿吸水管而源源不断地流入叶轮吸水口，又受到高速转动叶轮的作用，被甩出叶轮而输入压水管道。这样，就形成了离心泵的连续输水。

抽水装置及抽水过程1、离心泵离心泵的抽水装置底阀和莲蓬头弯管离心泵动力机压力管道出水池离心泵的工作原理2.2离心泵的主要零件

离心泵是由许多零件组成的，离心泵的组成主要有：叶轮、泵轴、泵壳、泵座、轴封装置、减漏环、轴承座、联轴器、轴向力平衡装置。单级单吸卧式离心泵1-叶轮；2-泵轴；3-键；4-泵壳；5-泵座；6-灌水孔；7-放水孔，8-接真空表孔，9-接压力表孔，10-泄水孔，11-填料盒；12-减漏环；13-轴承座；14-压盖调节螺栓；15-传动轮单级单吸卧式离心泵单级单吸卧式离心泵一、叶轮叶轮是离心泵的主要零件，叶轮的形状和尺寸是通过水力计算来决定的。选择叶轮材料时，除了要考虑离心力作用下的机械强度以外，还要考虑材料的耐磨和耐腐蚀性能。目前多数叶轮采用铸铁、铸钢和青铜制成。叶轮一般可分为单吸式叶轮与双吸式叶轮两种。单吸式叶轮是单边吸水，叶轮的前盖板与后盖板呈不对称状。双吸式叶轮两边吸水，叶轮盖板呈对称状，一般大流量离心泵多数采用双吸式叶轮。双吸式叶轮

1-吸入口；2一轮盖；3一叶片4一轮毂；5一轴孔单吸式叶轮

1-前盖板；2一后盖板；3一叶片4一叶槽；5一吸入口；6—轮毂；7—泵轴叶轮按其盖板情况可分封闭式叶轮、开式叶轮和半开式叶轮3种形式

封闭式开式半开式二、泵轴泵轴是用来旋转泵叶轮的，常用材料是碳素钢和不锈钢。泵轴应有足够的抗扭强度和足够的刚度，其挠度不超过允许值；工作转速不能接近产生共振现象的临界转速。2、泵轴3、泵壳4、泵座铸铁水泵配件、泵轴泵键三、泵壳

泵壳通常铸成蜗壳形，其过水部分要求有良好的水力条件。泵壳顶上设有充水和放气的螺孔，以便在水泵起动前用来充水及排走泵壳内的空气。四、泵座

泵座上有与底板或基础固定用的法兰孔。上述的零件中，叶轮和泵轴是离心泵中的转动部件，泵壳和泵座是离心泵中的固定部件。五、轴封装置叶轮水泵轴固定部分与转动部分的间隙

六、减漏环（密封环）叶轮吸入口的外圆与泵壳内壁的接缝处存在一个转动接缝，容易发生水的回流。产生容积损失。减漏环减漏环5、轴封装置：泵轴与泵壳间

(1)填料密封压盖填料型填料盒1轴封套；2填料；3水封管；4水封环；5压盖(2)机械密封DY101型系列机械密封112型系列机械密封6、减漏环(承磨环)

叶轮吸入口的外圆与泵壳内壁的接缝处

1、泵壳；2、镶在泵壳上的减漏环；3、叶轮；4、镶在叶轮上的减漏环

7、轴承座

ZHZ滑动轴承滚动轴承8、联轴器

ZML膜片及连轴器9、轴向力平衡措施

平衡孔1排出压力；2加装的减漏环3平衡孔；4泵壳上的减漏环IS型单级单吸离心泵单级双吸离心泵单级双吸离心泵结构图1泵体；2泵盖；3叶轮；4泵轴；5密度封环；6轴套：7填料盒；8填料；9水封环；10压盖；11轴套螺母：12轴承体；13固定螺钉；14轴承体压盖；15滚动轴承；16联轴器；17轴承端；18挡水圈；19螺杆；20键单级单吸卧式离心泵基本构造

1一叶轮；2一泵轴；3一键；4一泵壳；5一泵座；6一灌水孔；7一放水孔；8一接真空表孔；9一接压力表孔；10一泄水孔；1l一填料盒；12一减漏环；13一轴承座；14一压盖调节螺栓；15一传动轮立式轴流泵结构图轴流泵的基本组成1、轴流泵的工作原理：轴流泵是利用叶轮在水中旋转时产生的推力将水推挤上升的。2、轴流泵的组成：喇叭管、叶轮、导叶体、出水管、泵轴、橡胶轴承、填料函。2.3叶片泵的基本性能参数水泵的6个性能参数：

1、流量(抽水量)——水泵在单位时间内所输送的液体数量。用字母Q表示，常用的体积流量单位是m3／h或L／s。常用的重量流量单位是t／h。

2、扬程(总扬程)——水泵对单位重量(1kg)液体所作功，也即单位重量液体通过水泵后其能量的增值。用字母H表示，其单位为kg·m／kg，也可折算成被送液体的液柱高度(m)；工程中用国际压力单位帕斯卡(Pa)表示。3、轴功率——泵轴得自原动机所传递来的功率称为轴功率，以N表示。

原动机为电力拖动时，轴功率单位以kw表示。有效功率——单位时间内流过水泵的液体从水泵那里得到的能量叫做有效功率，以字母表示泵的有效功率为4、效率——水泵的有效功率与轴功率之比值，以η表示。

t：运行时间hη1：水泵的效率

η2：电机的效率例：某水厂取水泵站，供水量Q＝8.64×104m3／d，扬程H=30m；水泵及电机的效率均为70％，则该泵站工作10h其电耗值？

5、转速——水泵叶轮的转动速度，通常以每分钟转动的次数来表示，以字母n表示常用单位为r／min。

在往复泵中转速通常以活塞往复的次数来表示(次／nlin)6允许吸上真空高度(Hs)及气蚀余量(Hsv)

允许吸上真空高度(Hs)——指水泵在标准状况下(即水温为20℃、表面压力为一个标推大气压)运转时，水泵所允许的最大的吸上真空高度(即水泵吸入口的最大真空度)。单位为mH20。水泵厂一般常用Hs来反映离心泵的吸水性能。气蚀余量(Hsv)——指水泵进口处，单位重量液体所具有超过饱和蒸气压力的富裕能量。水泵厂一般常用气蚀余量来反映轴流泵、锅炉给水泵等的吸水性能。单位为mH20。气蚀余量在水泵样本中也有以Δh来表示的。2.4离心泵的基本方程式2.4.1叶轮中液体的流动情况(1)相对速度W；圆周速度u；(牵连速度)绝对速度C(2)C与u的夹角α；

C与W的夹角β（a)后弯式(β２＜90°)（b)径向式(β２

＝

90°)（b)前弯式

(β２＞

90°)离心泵叶片形状叶轮出口速度三角形

2.4.2基本方程式的推导三点假定：

(1)液流是恒定流；

(2)叶槽中，液流均匀一致，叶轮同半径处液流的同名速度相等。

(3)液流为理想液体，也即无粘滞性。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单位时间里控制面内恒定总流的动量矩变化(流出液体的动量矩与流入液体的动量矩之矢量差)等于作用于该控制面内所有液体质点的外力矩之和。取进出口轮缘(两圆柱面)为控制面。组成M的外力有：1、叶片迎水面和背水面作用于水的压力P2及Pl；2、作用叶轮进出口圆柱面上的水压力P3及P4，它们都沿着径向，所以对转轴没有力矩；3、作用于水流的摩擦阻力P5及P6，但由于是理想液体，故不予考虑；4、重力的合力矩等于零

1、对轮心取矩2、叶轮对流体所作功率3、理论扬程Cα22.4.3基本方程式的讨论（1）为了提高水泵的扬程和改善吸水性能，取α１＝90°，既Ｃ１u=0

则（2）

则增加转速(n)相加大轮径(D2)，可以提高水泵之扬程。(3)离心泵的理论扬程与液体的容重无关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。(4)

水泵的扬程由两部分能量组成，一部分为势扬程(H1)，另一部分为动扬程(H2)，它在流出叶轮时，以比动能的形式出现。2.4.4基本方程式的修正假定1基本满足。假定2“反旋现象”。假定3有水力损耗ηh——水力效率;p——修正系数。2.5.1离心泵装置

水泵配上管路及一切附件后的“系统”2.5.2水泵的总扬程基本计算方法：（1）进出口压力表表示（校核）（2）用扬升液体高度和水头损失表示（设计）§2.5离心泵装置的总扬程2.5.2

水泵装置的工作扬程（1）基本计算公式

Hd：以水柱高度表示的压力表读数（m）

Hv：以水柱高度表示的真空表读数（m）（2）公式推导:2.5.3水泵装置的设计扬程（1）基本计算公式:HST：水泵的静扬程（mH2O）Σh：水泵装置管路中水头损失之总和（mH2O）（2）公式推导:同理：思考：对于公式有没有简便的方法进行公式推导？注：本节中所介绍的求水泵扬程公式，对于其它各种布置形式的水泵装置也都适用，包括自灌式。自灌式水泵的公式推求，请大家自学。

例：水泵流量Q=120l

/s，吸水管管路长度l1=20m；压水管管路长度l2=300m；吸水管径Ds=350mm，压水管径Dd=300mm；吸水水面标高58.0m；泵轴标高60.0m；水厂混合池水面标高90.0m。

求水泵扬程。

注：i1=0.0065,i2=0.0148；吸水进口采用滤水网，90弯头一个，DN=350*300mm渐缩管一个；压水管按长管计，局部水头损失占沿程10%。§2.6离心泵的特性曲线2.6.1离心泵的特性曲线

特性曲线：在一定转速下，离心泵的扬程、功率、效率等随流量的变化关系称为特性曲线。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。各种型号离心泵的特性曲线不同，但都有共同的变化趋势。2.6.2理论特性曲线的定性分析理论扬程－流量（Ｈ－Ｑ）QT——泵理论流量(m3／s)。也即不考虑泵体内容积损失(如漏泄量、回流量等)的水泵流量；F2——叶轮的出口面积(m2)；C2m——叶轮出口处水流绝对速度的径向分速(m／s)。β２＜90°β２>90°β２＝90°QTHT理论功率－流量（Ｎ－Ｑ）NT——泵理论功率ｗ不考虑泵体内损失由于不考虑泵内能量损失，因此效率为100％的一条直线。β２＜90°β２>90°β２＝90°QTHT1、β２＜90°(Q-H线)(1)直线QT-HT(2)直线I(3)扣除水头损失(Ⅱ)摩阻、冲击（二次曲线）(4)扣除容积损失（向下平移）(5)扣除机械损失（向下平移）2、(β２>90°)

从上式可看出，水泵的扬程将随流量的增大而增大，并且，它的轴功率也将随之增大。对于这样的离心泵，如使用于城市给水管网中，将发现它对电动机的工作是不利的。结论：目前离心泵的叶轮几乎一律采用后弯式叶片(β２＝20°-30°左右)。这种形式叶片的特点是随扬程增大