四离心泵工作特性及相似定律-

泵（离心泵的工作特性）过程流体机械机械设备思考题流体在离心泵叶轮中有哪几中运动速度？这些速度之间的关系如何？速度三角形是如何得到的？速度三角形的形状和大小和那些因素有关？离心泵的主要性能参数有哪些？这些参数又有那些名称，相互之间存在什么关系？泵内存在哪几中损失？这些损失的原因分别是什么？如何减小这些损失？菜单第三节 离心泵的工作特性离心泵性能及调节离心泵启动与运行相似理论在离心泵中的应用输送粘性液体性能曲线换算菜单1.离心泵的性能及调节离心泵的运行特性泵的性能曲线管路特性曲线泵在不稳定工况下工作离心泵运行工况的调节菜单1) 离心泵的性能曲线是选择和使用泵的主要依据，有“平坦”和“驼峰”状之分，“驼峰”状易产生不稳定现象。H-Q曲线

N-Q曲线效率-Q曲线NPSHr-Q曲线菜单1) 离心泵的性能曲线是合理选择原动机功率和操作起动泵的依据，按需流量变化范围中的最大规律再加上一定的安全余量，选择原动机功率。起动泵应关闭排出管路上的调节阀，可以减小启动电流，保护电机H-Q曲线N-Q曲线效率-Q曲线NPSHr-Q曲线1) 离心泵的性能曲线是检查泵工作经济性的依据，尽可能在高效区工作。通常效率最高点为额定点，也是设计工况点。目前取最高效率以下5%-8%范围内所对应的工况为高效工作区H-Q曲线N-Q曲线效率-Q曲线NPSHr-Q曲线1) 离心泵的性能曲线是检查泵工作是否发生气蚀的依据。通常是按最大流量下的NPSHr，考虑安全余量及吸入装置的有关参数确定泵的安装高度H-Q曲线N-Q曲线效率-Q曲线NPSHr-Q曲线菜单2) 管路的特性曲线菜单H=Hst+B·V2菜单3)

泵在不稳定工况下工作菜单1.2 离心泵运行工况的调节改变泵特性曲线的调节转速调节切割叶轮外径调节泵的串联或并联调节改变装置特性曲线的调节闸阀调节液位调节旁路分流调节菜单改变泵特性曲线的调节a.转速调节b.切割叶轮外径调节c.改变前置导叶叶片角度的调节d.改变半开式叶轮叶片端部间隙的调节e.泵的串联或并联调节改变装置特性曲线的调节a.闸阀调节b.液位调节c.旁路分流调节改变管路特性曲线的调节2离心泵的启动与运行启动前的准备工作启动前检查润滑油的名称、型号、主要功能和加注数量是否符合技术文件规定的要求；轴承润滑系统、密封系统和冷却系统是否完好，轴承的油路、水路是否畅通；盘动泵的转子1～2转，检查转子是否有摩擦或卡住现象；在联轴器附近或皮带防护装置处，是否有妨碍转动的杂物；泵、轴承座、电动机的基础地脚螺栓是否松动；泵工作系统的阀门或辅助装置均应处于泵运转时负荷最小的位置，应关闭出口调节阀；点动泵，看其叶轮转向是否与设计转向一致，若不一致，必需使叶轮完全停止转动后，调整电动机接线后，方可再启动。菜单充水 水泵在启动以前，泵壳和吸水管内必须先充满水，这是因为有空气存在的情况下，泵吸入口的真空无法形成和保持。暖泵 输送高温液体的泵，如电厂的锅炉给水泵，在启动前必须先暖泵。这是因为给水泵在启动时，高温给水流过泵内，使泵体温度从常温很快上升到100～200℃，这会引起泵内外和各部件之间的温差，若没有足够长的传热时间和适当控制温升的措施，会使泵各处膨胀不均，造成泵体各部分变形、磨损、振动等。菜单启动程序离心泵泵腔和吸水管内全部充满水并无空气，出口阀关闭。给水泵暖泵完毕。对于强制润滑的泵，启动油泵向各轴承供油。启动冷却水泵或打开冷却水阀。合闸启动，启动后泵空转时间不允许超过2～4min，使转速达到额定值后，逐渐打开离心泵的出口阀，增加流量，并达到要求的负荷。菜单运行中的注意事项泵制造厂对轴承的温度有规定滚动轴承的温升一般不超过40℃，表面温度不超过70℃，否则就说明滚动轴承内部出现毛病，应停机检查。如果继续运行，可能引起事故。对于滑动轴承的温度规定，应参阅有关泵的技术文件，处理方法与滚动轴承一样。泵转子的不平衡，结构刚度或旋转轴的同心度差，都会引起泵产生振动。因此在泵运转时，用测振器在轴承上检查振幅是否符合规定。为了保证泵的正常运转，叶轮的径向跳动和端面跳动不能超过规定的数值，否则会影响转子不平衡，产生振动。菜单3相似理论在泵中的应用离心泵相似理论相似理论在离心泵中的应用改变叶轮外径对泵性能的影响菜单3.1 离心泵相似理论相似条件几何相似 几何相似是指模型泵和实物泵对应点的几何尺寸成比例，比值相等，各对应角相等（包括叶片数z、叶片安装角和阻塞系数都相等）。即

式中，DM、Dsh

模型泵与实物泵的任一线性尺寸； i1

缩放比例。菜单运动相似 又称流动相似，它是指模型泵和实物泵各对应点的速度方向相同，大小成比例，比值相等，对应角相等。即流体在各对应点的速度三角形相似，即

式中，nM、nsh模型泵与实物泵的转速； i1

速度相似常数。

菜单动力相似 动力相似是指模型泵和实物泵相对应的各种同名力的方向相同，大小成比例，比值相等。流体在泵中流动主要受到以下四种力的作用：惯性力、粘性力、压力、重力。即

式中，I 流体的惯性力； F 流体的粘性力； P 流体的压力； G 流体的重力。菜单相似定律流量相似定律 已知泵的流量 两台泵工况相似时，其流量之比值为 由式，由式， 代入上式得 上式为流量相似定律，它说明几何相似的泵，在相似的工况下运行时，其流量与几何尺寸的三次方、转速的一次方、容积效率的一次方成正比。

菜单扬程相似定律 已知泵的扬程 两台泵工况相似时，其扬程之比值为 将式的关系代入上式，得 上式为扬程相似定律，它说明几何相似的泵，在相似工况下运行时，其扬程与几何尺寸的平方、转速的平方、水力效率的一次方成正比。

菜单功率相似定律 已知泵的功率 两台泵工况相似时，其功率之比值为 将流量相似定律和扬程相似定律代入上式得 上式为功率相似定律，它说明几何相似的泵，在相似的工况下运行时，其功率与几何尺寸的五次方、转速的三次方、流体密度的一次方、机械效率的一次方成正比。菜单比转速 式中各量的单位与国际上使用的的单位相同，但这是一种有量纲的比转数，而且前面乘以3.65。 式中，Q 泵的流量，m3/s； H 泵的扬程，m； n 泵的转速，r/min； ns

比转数，。

菜单3.2 相似理论在离心泵中的应用相似方法设计泵 将实物泵设计成模型泵，便于进行模型试验，或按照选定的高效模型泵设计实物泵。设计步骤为：按给定的参数（Q、H、n）计算所设计泵的ns。选择性能良好的模型泵，此模型泵与所设计泵的ns应相等或相近。按设计泵和模型泵的参数Q、H、n计算所方比例i1。 按照Dsh=DM/i1计算设计泵的各尺寸。算得的i1是不同的，一般选用其中较大的值。有了设计泵的各尺寸，即可绘制设计图，并根据模型泵的性能曲线换算成设计泵的性能曲线。菜单换算不同转速下泵的性能曲线比例定律：菜单作相似状态曲线和通用特性曲线菜单3.3 改变叶轮外径对泵性能的影响切割定律低比转数泵菜单高比转数泵切割状态曲线及切割高效工区菜单4输送粘性液体式离心泵性能曲线的换算

被输送液体的粘度对离心泵性能的影响 离心泵输送粘液时，由于液体粘度比水大，泵流道内液体流动情况改变，各处的液体流速和压力重新分配，使泵的流量和扬程降低，并使泵的效率剧烈下降，轴功率也有所变化。菜单输送粘性液体时离心泵的性能曲线菜单思考题什么是离心泵的性能曲线？说明每条曲线所表示的意义和特点。什么是泵的相似定律、比例定律和切割定律？什么是比转数？为什么可用比转数对泵进行分类？什么是气蚀现象？它对泵的工作有何危害，如何防止气蚀的发生？什么是有效气蚀余量，必需气蚀余量，允许气蚀余量和临界气蚀余量？它们之间的关系？什么是有效气蚀余量，必需气蚀余量，允许气蚀余量和临界气蚀余量？它们之间的关系？菜单菜单第一章 绪论第二章 容积式压缩机第三章 离心式压缩机第四章 泵第五章 离心机结束返回过程流体机械及控制第一节活塞式空压机的工作原理第二节活塞式空压机的结构和自动控制第三节活塞式空压机的管理复习思考题单击此处输入你的副标题，文字是您思想的提炼，为了最终演示发布的良好效果，请尽量言简意赅的阐述观点。第六章活塞式空气压缩机

piston-aircompressor压缩空气在船舶上的应用：

1.主机的启动、换向；

2.辅机的启动；

3.为气动装置提供气源；

4.为气动工具提供气源；

5.吹洗零部件和滤器。

排气量:单位时间内所排送的相当第一级吸气状态的空气体积。单位：m3/s、m3/min、m3/h第六章活塞式空气压缩机

piston-aircompressor空压机分类：按排气压力分：低压0.2～1.0MPa；中压1～10MPa；高压10～100MPa。按排气量分：微型<1m3/min；小型1～10m3/min；中型10～100m3/min；大型>100m3/min。第六章活塞式空气压缩机

piston-aircompressor第一节活塞式空压机的工作原理容积式压缩机按结构分为两大类：往复式与旋转式两级活塞式压缩机单级活塞压缩机活塞式压缩机膜片式压缩机旋转叶片式压缩机最长的使用寿命-

----低转速（1460RPM），动件少（轴承与滑片），润滑油在机件间形成保护膜，防止磨损及泄漏，使空压机能够安静有效运作；平时有按规定做例行保养的JAGUAR滑片式空压机，至今使用十万小时以上，依然完好如初，按十万小时相当于每日以十小时运作计算，可长达33年之久。因此，将滑片式空压机比喻为一部终身机器实不为过。滑(叶)片式空压机可以365天连续运转并保证60000小时以上安全运转的空气压缩机1.进气2.开始压缩3.压缩中4.排气1.转子及机壳间成为压缩空间，当转子开始转动时，空气由机体进气端进入。2.转子转动使被吸入的空气转至机壳与转子间气密范围，同时停止进气。3.转子不断转动，气密范围变小，空气被压缩。4.被压缩的空气压力升高达到额定的压力后由排气端排出进入油气分离器内。4.被压缩的空气压力升高达到额定的压力后由排气端排出进入油气分离器内。1.进气2.开始压缩3.压缩中4.排气1.凸凹转子及机壳间成为压缩空间，当转子开始转动时，空气由机体进气端进入。2.转子转动使被吸入的空气转至机壳与转子间气密范围，同时停止进气。3.转子不断转动，气密范围变小，空气被压缩。螺杆式气体压缩机是世界上最先进、紧凑型、坚实、运行平稳，噪音低，是值得信赖的气体压缩机。螺杆式压缩机气路系统：

A

进气过滤器

B

空气进气阀

C

压缩机主机

D

单向阀

E

空气/油分离器

F

最小压力阀

G

后冷却器

H

带自动疏水器的水分离器油路系统：

J

油箱

K

恒温旁通阀

L

油冷却器

M

油过滤器

N

回油阀

O

断油阀冷冻系统：

P

冷冻压缩机

Q

冷凝器

R

热交换器

S

旁通系统

T

空气出口过滤器螺杆式压缩机涡旋式压缩机

涡旋式压缩机是20世纪90年代末期开发并问世的高科技压缩机，由于结构简单、零件少、效率高、可靠性好，尤其是其低噪声、长寿命等诸方面大大优于其它型式的压缩机，已经得到压缩机行业的关注和公认。被誉为“环保型压缩机”。由于涡旋式压缩机的独特设计，使其成为当今世界最节能压缩机。涡旋式压缩机主要运动件涡卷付，只有磨合没有磨损，因而寿命更长，被誉为免维修压缩机。

由于涡旋式压缩机运行平稳、振动小、工作环境安静，又被誉为“超静压缩机”。

涡旋式压缩机零部件少，只有四个运动部件,压缩机工作腔由相运动涡卷付形成多个相互封闭的镰形工作腔，当动涡卷作平动运动时，使镰形工作腔由大变小而达到压缩和排出压缩空气的目的。活塞式空气压缩机的外形第一节活塞式空压机的工作原理一、理论工作循环（单级压缩）工作循环：4—1—2—34—1吸气过程

1—2压缩过程

2—3排气过程第一节活塞式空压机的工作原理一、理论工作循环（单级压缩）

压缩分类：绝热压缩：1—2耗功最大等温压缩：1—2''耗功最小多变压缩：1—2'耗功居中功＝P×V（PV图上的面积）加强对气缸的冷却，省功、对气缸润滑有益。二、实际工作循环（单级压缩）1.不存在假设条件2.与理论循环不同的原因：1）余隙容积Vc的影响Vc不利的影响—残存的气体在活塞回行时，发生膨胀，使实际吸气行程（容积）减小。Vc有利的好处—

（1）形成气垫，利于活塞回行；（2）避免“液击”（空气结露）；（3）避免活塞、连杆热膨胀，松动发生相撞。第一节活塞式空压机的工作原理表征Vc的参数—相对容积C、容积系数λv合适的C：低压0.07-0.12

中压0.09-0.14

高压0.11-0.16

λv＝0.65—0.901）余隙容积Vc的影响C越大或压力比越高，则λv越小。保证Vc正常的措施：余隙高度见表6-1压铅法—保证要求的气缸垫厚度2.与理论循环不同的原因：二、实际工作循环（单级压缩）第一节活塞式空压机的工作原理2）进排气阀及流道阻力的影响吸气过程压力损失使排气量减少程度，用压力系数λp表示：保证措施：合适的气阀升程及弹簧弹力、管路圆滑畅通、滤器干净。λp

（0.90-0.98）2.与理论循环不同的原因：二、实际工作循环（单级压缩）第一节活塞式空压机的工作原理3）吸气预热的影响由于压缩过程中机件吸热，所以在吸气过程中，机件放热使吸入的气体温度升高，使吸气的比容减小，造成吸气量下降。预热损失用温度系数λt来衡量（0.90-0.95）。保证措施：加强对气缸、气缸盖的冷却，防止水垢和油污的形成。2.与理论循环不同的原因：二、实际工作循环（单级压缩）第一节活塞式空压机的工作原理4）漏泄的影响内漏：排气阀（回漏）；外漏：吸气阀、活塞环、气缸垫。漏泄损失用气密系数λl来衡量（0.90-0.98）。保证措施：气阀的严密闭合，气缸与活塞、气缸与缸盖等部件的严密配合。5）气体流动惯性的影响当吸气管中的气流惯性方向与活塞吸气行程相反时，造成气缸压力较低，气体比容增大，吸气量下降。保证措施：合理的设计进气管长度，不得随意增减进气管的长度，保证滤器的清洁。2.与理论循环不同的原因：二、实际工作循环（单级压缩）第一节活塞式空压机的工作原理上述五条原因使实际与理论循环不同。4）漏泄的影响5）气体流动惯性的影响1）余隙容积Vc的影响2）进排气阀及流道阻力的影响3）吸气预热的影响2.与理论循环不同的原因：二、实际工作循环（单级压缩）第一节活塞式空压机的工作原理3.排气量和输气系数理论排气量Vt----单位时间内活塞所扫过的气缸容积。实际排气量Q：Q=Vt

λ输气系数λ

：λ＝λtλv

λ

pλl漏泄的影响余隙容积Vc的影响进排气阀及流道阻力的影响吸气预热的影响二、实际工作循环（单级压缩）第一节活塞式空压机的工作原理指示功率pi