泵,活塞,離心壓縮機(jī)

1、 廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器 廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器 廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器 廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器 廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器 廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器 廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器 廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器 廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器第1章 泵 廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化

2、工過程機(jī)器化工過程機(jī)器第第1 1章章 泵泵1.1 1.1 概述概述 1.2 1.2 離心泵的基本方程離心泵的基本方程1.3 1.3 有限葉片數(shù)及葉片離角對(duì)理論揚(yáng)程的影響有限葉片數(shù)及葉片離角對(duì)理論揚(yáng)程的影響1.4 1.4 泵汽蝕理論及計(jì)算泵汽蝕理論及計(jì)算1.5 1.5 相似理論在離心泵中的應(yīng)用相似理論在離心泵中的應(yīng)用1.6 1.6 液體性質(zhì)對(duì)離心泵的影響與換算液體性質(zhì)對(duì)離心泵的影響與換算1.7 1.7 離心泵的主要零部件離心泵的主要零部件1.8 1.8 其它類型泵其它類型泵1.9 1.9 泵的選用泵的選用 廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器1.1 1.1 概述概述 泵是把

3、機(jī)械能轉(zhuǎn)換成液體的能量，用來增壓輸送泵是把機(jī)械能轉(zhuǎn)換成液體的能量，用來增壓輸送液體的機(jī)械。液體的機(jī)械。 機(jī)械能機(jī)械能 來自原動(dòng)機(jī)：電動(dòng)機(jī)、蒸汽透平來自原動(dòng)機(jī)：電動(dòng)機(jī)、蒸汽透平液體的能量液體的能量 位能、壓能、動(dòng)能位能、壓能、動(dòng)能 廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器1.1 1.1 概述概述泵的分類：按泵的工作原理和結(jié)構(gòu)形式，分為三類：泵的分類：按泵的工作原理和結(jié)構(gòu)形式，分為三類：泵泵葉片泵（透平泵）葉片泵（透平泵）容積式泵容積式泵往復(fù)泵：活塞泵，柱塞泵，隔膜泵往復(fù)泵：活塞泵，柱塞泵，隔膜泵轉(zhuǎn)子泵：齒輪泵，螺桿泵，滑片泵轉(zhuǎn)子泵：齒輪泵，螺桿泵，滑片泵離心泵離心泵軸流泵軸流泵

4、混流泵混流泵旋渦泵旋渦泵 其他類型泵（流體作用泵）：其他類型泵（流體作用泵）：噴射泵，水錘泵，噴射泵，水錘泵，真空泵真空泵 廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器葉片式泵葉片式泵 依靠泵內(nèi)作高速旋轉(zhuǎn)的葉輪將能量傳依靠泵內(nèi)作高速旋轉(zhuǎn)的葉輪將能量傳給液體，從而實(shí)現(xiàn)液體輸送的機(jī)器。給液體，從而實(shí)現(xiàn)液體輸送的機(jī)器。 廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器泵泵葉片泵（透平泵）葉片泵（透平泵）容積式泵容積式泵往復(fù)泵：活塞泵，柱塞泵，隔膜泵往復(fù)泵：活塞泵，柱塞泵，隔膜泵轉(zhuǎn)子泵：齒輪泵，螺桿泵，滑片泵轉(zhuǎn)子泵：齒輪泵，螺桿泵，滑片泵離心泵離心泵軸流泵軸流泵混流泵混流泵旋渦

5、泵旋渦泵 其他類型泵（流體作用泵）：其他類型泵（流體作用泵）：噴射泵，水錘泵，噴射泵，水錘泵，真空泵真空泵 廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器容積式泵容積式泵 通過封閉而充滿液體容積的周期性變通過封閉而充滿液體容積的周期性變化，不連續(xù)地給液體施加能量?；?，不連續(xù)地給液體施加能量。 廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器 廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器根據(jù)液根據(jù)液流流動(dòng)流流動(dòng)方向不方向不同，葉同，葉片泵分片泵分為離心為離心泵、軸泵、軸流泵和流泵和混流泵混流泵三種。三種。單級(jí)離心泵單級(jí)離心泵最通用的泵最通用的泵大流量，中等揚(yáng)大

6、流量，中等揚(yáng)程，檢修方便程，檢修方便泵揚(yáng)程是各級(jí)揚(yáng)程泵揚(yáng)程是各級(jí)揚(yáng)程之和，高達(dá)數(shù)百米之和，高達(dá)數(shù)百米中等揚(yáng)程，大流中等揚(yáng)程，大流量，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單量，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單揚(yáng)程低，大流量揚(yáng)程低，大流量軸流泵軸流泵多級(jí)離心泵多級(jí)離心泵導(dǎo)葉式混流泵導(dǎo)葉式混流泵揚(yáng)程在揚(yáng)程在1020m之之間，徑向尺寸小間，徑向尺寸小蝸殼式混流泵蝸殼式混流泵葉葉片片式式泵泵雙吸離心泵雙吸離心泵 廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器離心泵的典型結(jié)構(gòu)與工作原理離心泵的典型結(jié)構(gòu)與工作原理離心泵的典型結(jié)構(gòu)：離心泵的典型結(jié)構(gòu)： 廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器主要部件主要部件及作用及作用過流部件：吸液

7、室、葉輪、蝸殼（壓液室）；過流部件：吸液室、葉輪、蝸殼（壓液室）；密封部件：軸封裝置、密封環(huán)；密封部件：軸封裝置、密封環(huán)；其它部件：軸承箱、轉(zhuǎn)軸。其它部件：軸承箱、轉(zhuǎn)軸。 廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器離心泵的分類離心泵的分類（1）按流體吸入葉輪的方式分類按流體吸入葉輪的方式分類 單吸式泵：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，廣泛應(yīng)用。單吸式泵：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，廣泛應(yīng)用。雙吸式泵：軸向力平衡好，流量增加一倍。雙吸式泵：軸向力平衡好，流量增加一倍。 廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器（2）按級(jí)數(shù)分類）按級(jí)數(shù)分類單級(jí)泵單級(jí)泵: 揚(yáng)程低，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用廣泛。揚(yáng)程低，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用

8、廣泛。多級(jí)泵：揚(yáng)程高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。多級(jí)泵：揚(yáng)程高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。 廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器（3）按泵）按泵體形式分類體形式分類蝸殼泵：殼體呈螺旋形狀。蝸殼泵：殼體呈螺旋形狀。筒形泵：外殼呈筒結(jié)構(gòu)，能承受高壓。筒形泵：外殼呈筒結(jié)構(gòu)，能承受高壓。 廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器（4）其他結(jié)構(gòu)形式）其他結(jié)構(gòu)形式高速部分流泵，屏蔽泵等。高速部分流泵，屏蔽泵等。 廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器離心泵的主要性能參數(shù)離心泵的主要性能參數(shù)（1）揚(yáng)程 H H 揚(yáng)程是單位重量液體從泵進(jìn)口（泵進(jìn)口法蘭）處到泵出口揚(yáng)程是單位重量液體從

9、泵進(jìn)口（泵進(jìn)口法蘭）處到泵出口（泵出口法蘭）處能量的增值，也就是（泵出口法蘭）處能量的增值，也就是1N液體通過泵獲得的有液體通過泵獲得的有效能量。效能量。單位：?jiǎn)挝唬?m 揚(yáng)程亦稱有效能量頭。揚(yáng)程亦稱有效能量頭。mNmN 廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器化工原理化工原理流體能量衡算流體能量衡算 位能：位能：流體因受重力作用，在不同的高度處具有流體因受重力作用，在不同的高度處具有不同的位能。質(zhì)量為不同的位能。質(zhì)量為m 的流體自基準(zhǔn)水平面升舉到的流體自基準(zhǔn)水平面升舉到高度高度 Z 做的功：做的功： 流體總能量?jī)?nèi)能機(jī)械能流體總能量?jī)?nèi)能機(jī)械能 內(nèi)能位能動(dòng)能靜壓能內(nèi)能位能動(dòng)能靜

10、壓能mgZ位能 廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器動(dòng)能：動(dòng)能：流體以一定的速度運(yùn)動(dòng)時(shí)，便具有一定的動(dòng)流體以一定的速度運(yùn)動(dòng)時(shí)，便具有一定的動(dòng)能。質(zhì)量為能。質(zhì)量為m 流速流速為為c 的流體具有的動(dòng)能：的流體具有的動(dòng)能：2c21m動(dòng)能靜壓能（壓強(qiáng)能）：靜壓能（壓強(qiáng)能）：流體內(nèi)部任何一處都有一定的流體內(nèi)部任何一處都有一定的靜壓強(qiáng)。質(zhì)量為靜壓強(qiáng)。質(zhì)量為m 、體積為、體積為V 的流體流經(jīng)某一截面的流體流經(jīng)某一截面（截面積為（截面積為A ），流體帶入系統(tǒng)的靜壓能：），流體帶入系統(tǒng)的靜壓能：mppVAVpA靜壓能 廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器總機(jī)械能：總機(jī)

11、械能：mpmmgZE2c21 靜壓能動(dòng)能位能機(jī)械能單位重量流體的總機(jī)械能：?jiǎn)挝恢亓苛黧w的總機(jī)械能：gpgcZE22 廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器gppgccZ）gpgc（Z）gpgc（ZEEHsdsdsssdddsd2 2 2 2222揚(yáng)程 廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器hh水力損失：沖擊損失、水力損失：沖擊損失、 摩擦阻力損失、局部阻力損失摩擦阻力損失、局部阻力損失泵的做功元件（葉輪）對(duì)流經(jīng)的單位重量的液體所做的功。泵的做功元件（葉輪）對(duì)流經(jīng)的單位重量的液體所做的功。理論揚(yáng)程：理論揚(yáng)程：hthHH 廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化

12、工過程機(jī)器化工過程機(jī)器水力損失：水力損失：產(chǎn)生原因與組成：產(chǎn)生原因與組成： 沿程摩擦損失沿程摩擦損失 液體與固體壁面及液體內(nèi)部的摩液體與固體壁面及液體內(nèi)部的摩擦引起的能量損失。擦引起的能量損失。 局部阻力損失局部阻力損失 流道截面形狀及大小變化，使液流道截面形狀及大小變化，使液體產(chǎn)生旋渦引起能量損失。體產(chǎn)生旋渦引起能量損失。 沖擊損失沖擊損失 流量偏離設(shè)計(jì)工況，液體進(jìn)入葉輪的相流量偏離設(shè)計(jì)工況，液體進(jìn)入葉輪的相對(duì)速度方向不與葉型線相切，產(chǎn)生沖擊和旋渦，造成對(duì)速度方向不與葉型線相切，產(chǎn)生沖擊和旋渦，造成能量損失。能量損失。 廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器水力損失：水力

13、損失：影響因素：影響因素： 結(jié)構(gòu)、流體性質(zhì)結(jié)構(gòu)、流體性質(zhì)改善措施：改善措施： 流道變化平緩，避免死角和突變；流道變化平緩，避免死角和突變； 提高流道的加工精度；提高流道的加工精度； 設(shè)計(jì)流量附近工作。設(shè)計(jì)流量附近工作。 廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器離心泵的主要性能參數(shù)離心泵的主要性能參數(shù)（2）流量 Q Q（G G）流量是泵在單位時(shí)間內(nèi)輸送出去的液體量。用流量是泵在單位時(shí)間內(nèi)輸送出去的液體量。用Q表示容積流量，表示容積流量，單位是單位是m3/s，用，用G表示質(zhì)量流量，單位是表示質(zhì)量流量，單位是kg/s。QG 廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器

14、理論流量：理論流量： 單位時(shí)間內(nèi)流入泵做功元件內(nèi)的液量。單位時(shí)間內(nèi)流入泵做功元件內(nèi)的液量。QtQ+qq單位時(shí)間內(nèi)泵容積流量的泄漏量（外部泄單位時(shí)間內(nèi)泵容積流量的泄漏量（外部泄漏，內(nèi)部泄漏）漏，內(nèi)部泄漏） 廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器容積損失：容積損失：產(chǎn)生原因：產(chǎn)生原因：內(nèi)泄漏內(nèi)泄漏 葉輪與泵殼的縫隙，平葉輪與泵殼的縫隙，平衡孔漏入入口低壓處。衡孔漏入入口低壓處。外泄漏外泄漏 軸端密封處漏出泵外。軸端密封處漏出泵外。改善措施：改善措施：改善口環(huán)密封結(jié)構(gòu)、材料、間隙；改善口環(huán)密封結(jié)構(gòu)、材料、間隙；性能好的密封裝置；性能好的密封裝置；影響因素：影響因素：結(jié)構(gòu)、流量、壓

15、差、揚(yáng)程結(jié)構(gòu)、流量、壓差、揚(yáng)程 廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器（3 3）功率）功率有效功率：有效功率：N NekWgQHNe1000kWHgQNtti1000單位時(shí)間內(nèi)泵排出口流出的液體從泵獲得的能量。單位時(shí)間內(nèi)泵排出口流出的液體從泵獲得的能量。 水力功率（內(nèi)功率）：水力功率（內(nèi)功率）：N Ni單位時(shí)間內(nèi)做功部件所給出的能量。單位時(shí)間內(nèi)做功部件所給出的能量。 廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器軸功率：軸功率：N NkWNNNmi通常指輸入功率，即單位時(shí)間原動(dòng)機(jī)傳遞給泵軸的功，用通常指輸入功率，即單位時(shí)間原動(dòng)機(jī)傳遞給泵軸的功，用N N表表示，單

16、位是示，單位是W W或或kWkW。Nm 機(jī)械損失功率：外部機(jī)械摩擦損失功率、輪阻損失功率。機(jī)械損失功率：外部機(jī)械摩擦損失功率、輪阻損失功率。 廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器機(jī)械損失：機(jī)械損失：產(chǎn)生原因：產(chǎn)生原因： 泵軸與軸承、密封裝置的摩擦損失；泵軸與軸承、密封裝置的摩擦損失； 葉輪前后蓋板外表面與液體之間的摩擦損失。葉輪前后蓋板外表面與液體之間的摩擦損失。影響因素：影響因素： 葉輪前后蓋板外表面形狀及粗糙度、泵殼的形葉輪前后蓋板外表面形狀及粗糙度、泵殼的形狀、液體粘度。狀、液體粘度。 軸承、密封結(jié)構(gòu)及潤(rùn)滑。軸承、密封結(jié)構(gòu)及潤(rùn)滑。 廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院

17、化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器機(jī)械損失：機(jī)械損失：改善措施：改善措施： 減小葉輪前后蓋板外表面粗糙度；減小葉輪前后蓋板外表面粗糙度； 合理設(shè)置泵殼與葉輪外表面形成的間隙的形狀合理設(shè)置泵殼與葉輪外表面形成的間隙的形狀及尺寸；及尺寸； 合理選擇軸承、及密封的結(jié)構(gòu)形狀。合理選擇軸承、及密封的結(jié)構(gòu)形狀。 廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器（4 4）效率）效率反映了泵中能量損失的程度反映了泵中能量損失的程度。容積效率：容積效率：v用來衡量泄漏量的大小，也即密封好壞的指標(biāo)。用來衡量泄漏量的大小，也即密封好壞的指標(biāo)。)()(理論容積流量容積流量tvQQ 廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化

18、工過程機(jī)器化工過程機(jī)器水力效率：水力效率：h用來衡量液體流經(jīng)泵時(shí)水力損失大小的指標(biāo)。用來衡量液體流經(jīng)泵時(shí)水力損失大小的指標(biāo)。)()(理論揚(yáng)程揚(yáng)程thHH 廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器機(jī)械效率：機(jī)械效率：m用來衡量泵運(yùn)動(dòng)部件之間的摩擦損失及輪阻損失大小的指標(biāo)。用來衡量泵運(yùn)動(dòng)部件之間的摩擦損失及輪阻損失大小的指標(biāo)。)()(軸功率水力功率NNim 廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器總效率：總效率：用以衡量泵經(jīng)濟(jì)性的指標(biāo)。用以衡量泵經(jīng)濟(jì)性的指標(biāo)。mvhttiiieeNQHg NQHgNNNNNN )()(軸功率有效功率水力效率水力效率h容積效率容積

19、效率v機(jī)械效率機(jī)械效率m 廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器（5 5）汽蝕余量）汽蝕余量表示泵汽蝕性能的參數(shù)。表示泵汽蝕性能的參數(shù)。 允許汽蝕余量允許汽蝕余量NPSHNPSH；允許吸上真空；允許吸上真空度度(Hs)a(Hs)a泵汽蝕的理論和計(jì)算泵汽蝕的理論和計(jì)算1.41.4（6 6）轉(zhuǎn)速）轉(zhuǎn)速離心泵每分鐘旋轉(zhuǎn)的速度，用離心泵每分鐘旋轉(zhuǎn)的速度，用n表示，單位表示，單位r/min 廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器n例題1-1 某B型離心泵，其吸入管口徑吸入管口徑 為0.1m，排出管口徑排出管口徑 為0.075m，流量流量 為0.025m3/s，出口

20、出口壓力表壓力表 讀數(shù)為 0.33MPa（表壓），進(jìn)口真空表進(jìn)口真空表 讀數(shù)為0.04MPa，兩表位差位差 為0.8mH2O，電機(jī)功率電機(jī)功率為12.5kw，電機(jī)效率電機(jī)效率 為0.95，泵與電機(jī)直聯(lián)，輸送介質(zhì)為水，問此泵的揚(yáng)程揚(yáng)程為多少？泵的有效有效功率功率為多少？軸功率軸功率為多少？效率效率為多少？ 廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器n已知：已知：Ds = 0.1m， Dd = 0.075m，Ps =（0.10.04）MPa，Pd =（0.330.1）MPa，Q = 0.025m3s，Z = 0.8mH2O，N= 12.5kw，= 0.95 廣東石油化工學(xué)院廣東石油

21、化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器OmHgscdcgspdpZH2163.408 . 922)21 . 04025. 0(2)2075. 04025. 0(3108 . 9510)6 . 03 . 4(8 . 0222kWgHQeN84. 91000025. 0163.408 . 93101000kWNN875.1195. 05 .12%86.82875.1184. 9NeN 廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器離心泵的型號(hào)標(biāo)志離心泵的型號(hào)標(biāo)志 廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器型式代號(hào)型式代號(hào)泵泵 的的 名名 稱稱型式代號(hào)型式代號(hào)泵泵 的的 名名

22、 稱稱ISISO國際標(biāo)準(zhǔn)型單級(jí)單吸離心泵S或Sh單級(jí)雙吸式離心泵B或BA單級(jí)單吸懸臂式離心清水泵DS多級(jí)分段式首級(jí)為雙吸葉輪D或DA多級(jí)分段式離心泵KD中開式多級(jí)離心泵DL多級(jí)立式筒形離心泵KDS多級(jí)中開式離心泵首級(jí)為雙吸葉輪Y離心式油泵Z自吸式離心泵YG離心式管道油泵FY耐腐蝕液下式離心泵YT筒式油泵W一般旋渦泵P屏蔽式離心泵NB臥式凝結(jié)水泵QJ井用潛水泵NL立式凝結(jié)水泵PS沙泵NQ農(nóng)用潛水電泵PH灰渣泵NDL低揚(yáng)程立式泥漿泵F耐腐蝕系ND高揚(yáng)程臥式泥漿泵IH單級(jí)單吸耐腐蝕離心泵NDJF低揚(yáng)程臥式耐腐蝕襯膠泥漿泵JC長(zhǎng)軸離心深井泵WGF高揚(yáng)程臥式耐腐蝕污水泵WX旋渦離心泵WDL低揚(yáng)程立式污水

23、泵 廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器150S50A 150D305 IS80-65-160 入口法蘭直徑150mm，單級(jí)雙吸離心泵，揚(yáng)程50mH2O，第一次切割入口法蘭直徑150mm ，分段式多級(jí)離心泵，單級(jí)揚(yáng)程30mH2O，級(jí)數(shù)5單級(jí)單吸清水泵，入口法蘭直徑80mm，出口法蘭直徑65mm，葉輪直徑160mm 廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器1.2 1.2 離心泵的基本方程離心泵的基本方程1.2.1 1.2.1 液體在離心泵葉輪中的流動(dòng)液體在離心泵葉輪中的流動(dòng)流動(dòng)較為復(fù)雜，為便于研究，先作如下假設(shè)：流動(dòng)較為復(fù)雜，為便于研究，先作如下假設(shè)：液體

24、為理想液體即無粘性且為穩(wěn)定流動(dòng)；液體為理想液體即無粘性且為穩(wěn)定流動(dòng)；假如葉輪中葉片數(shù)無限多，且葉片的厚度忽略不計(jì)，液體流假如葉輪中葉片數(shù)無限多，且葉片的厚度忽略不計(jì)，液體流經(jīng)葉道時(shí)緊緊地受到葉片的約束，嚴(yán)格按葉形流動(dòng)，且在同一經(jīng)葉道時(shí)緊緊地受到葉片的約束，嚴(yán)格按葉形流動(dòng)，且在同一半徑上，液體沿葉形流動(dòng)的相對(duì)速度大小和方向均相同。半徑上，液體沿葉形流動(dòng)的相對(duì)速度大小和方向均相同。 所以，對(duì)于葉片無限多的理想葉輪，液體流過葉輪時(shí)的復(fù)所以，對(duì)于葉片無限多的理想葉輪，液體流過葉輪時(shí)的復(fù)雜運(yùn)動(dòng)，便可以由葉輪的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)（牽連運(yùn)動(dòng)）和與葉片形狀雜運(yùn)動(dòng)，便可以由葉輪的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)（牽連運(yùn)動(dòng)）和與葉片形狀一致的相對(duì)

25、運(yùn)動(dòng)來合成一致的相對(duì)運(yùn)動(dòng)來合成 。 廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器液體在葉輪中的流動(dòng)的絕對(duì)運(yùn)動(dòng)分解為對(duì)于動(dòng)坐標(biāo)的相對(duì)運(yùn)液體在葉輪中的流動(dòng)的絕對(duì)運(yùn)動(dòng)分解為對(duì)于動(dòng)坐標(biāo)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)和該動(dòng)座標(biāo)相對(duì)于靜止坐標(biāo)的牽連運(yùn)動(dòng)。動(dòng)和該動(dòng)座標(biāo)相對(duì)于靜止坐標(biāo)的牽連運(yùn)動(dòng)。所以，對(duì)于葉片無限多的理想葉輪，液體流過葉輪時(shí)的復(fù)雜所以，對(duì)于葉片無限多的理想葉輪，液體流過葉輪時(shí)的復(fù)雜運(yùn)動(dòng)，便可以由葉輪的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)（牽連運(yùn)動(dòng)）和與葉片形狀一運(yùn)動(dòng)，便可以由葉輪的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)（牽連運(yùn)動(dòng)）和與葉片形狀一致的相對(duì)運(yùn)動(dòng)來合成致的相對(duì)運(yùn)動(dòng)來合成 。相對(duì)速度：液體沿葉形流動(dòng)的速度；用相對(duì)速度：液體沿葉形流動(dòng)的速度；用w表示

26、。表示。牽連速度：葉輪旋轉(zhuǎn)的速度，用牽連速度：葉輪旋轉(zhuǎn)的速度，用u表示。表示。絕對(duì)速度：兩個(gè)速度的合成，用絕對(duì)速度：兩個(gè)速度的合成，用c表示。表示。 廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器1.2.2 1.2.2 液體在液體在葉輪中葉輪中流動(dòng)時(shí)流動(dòng)時(shí)的速度的速度三角形三角形速度三角形如圖示：三個(gè)速度構(gòu)成了速度速度三角形如圖示：三個(gè)速度構(gòu)成了速度，表示表示c c與與u u之間的夾角，之間的夾角，表示表示w w與與u u反方向延長(zhǎng)線反方向延長(zhǎng)線之間的夾角，之間的夾角，稱為流動(dòng)角，其大小與葉輪稱為流動(dòng)角，其大小與葉輪的結(jié)構(gòu)有的結(jié)構(gòu)有關(guān)關(guān)。根據(jù)余弦定理，則：。根據(jù)余弦定理，則： co

27、s2222cuucw 廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器1.2.2 1.2.2 液體在液體在葉輪中葉輪中流動(dòng)時(shí)流動(dòng)時(shí)的速度的速度三角形三角形 廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器nu、Cu、Cr可確定速度三角形可確定速度三角形吸液室為軸向收縮管狀的吸液室為軸向收縮管狀的Cu10入口速度三角形入口速度三角形出口速度三角形出口速度三角形 廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器DbQctr絕對(duì)速度的周向分速絕對(duì)速度的周向分速-絕對(duì)速度的徑向分速絕對(duì)速度的徑向分速-rcuc葉片阻塞系數(shù)葉片阻塞系數(shù)(考慮葉片厚度考慮葉片厚度使葉輪流體面積

28、減小的系數(shù)使葉輪流體面積減小的系數(shù))DzDAsin/260DDnu速度三角形底邊速度三角形底邊uD直徑n轉(zhuǎn)速Q(mào)t流量b軸面流道寬度z葉片數(shù)A葉片的安置角(出口的A2稱為葉片離角) 廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器 廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器 流體在泵體內(nèi)流動(dòng)遵循連續(xù)性方程、伯努力方程、流體在泵體內(nèi)流動(dòng)遵循連續(xù)性方程、伯努力方程、歐拉方程。歐拉方程。歐拉方程表示為旋轉(zhuǎn)葉輪傳遞給單位重量液體的能歐拉方程表示為旋轉(zhuǎn)葉輪傳遞給單位重量液體的能量，亦稱理論揚(yáng)程。該方程的數(shù)學(xué)表達(dá)式為量，亦稱理論揚(yáng)程。該方程的數(shù)學(xué)表達(dá)式為mgcucuHuut1122

29、gccgwwguuHt222212222212122或或1.2.3 1.2.3 歐拉方程歐拉方程葉片無限多時(shí)葉片無限多時(shí)的理論揚(yáng)程的理論揚(yáng)程 廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器歐拉方程是用來計(jì)算原動(dòng)機(jī)通過軸和葉輪將機(jī)械能轉(zhuǎn)歐拉方程是用來計(jì)算原動(dòng)機(jī)通過軸和葉輪將機(jī)械能轉(zhuǎn)換給流體的能量，稱為葉輪機(jī)械的基本方程。由流體換給流體的能量，稱為葉輪機(jī)械的基本方程。由流體力學(xué)的動(dòng)量矩定理導(dǎo)出。力學(xué)的動(dòng)量矩定理導(dǎo)出。理論力學(xué)中的質(zhì)點(diǎn)系動(dòng)量矩定理：質(zhì)點(diǎn)系對(duì)某軸的理論力學(xué)中的質(zhì)點(diǎn)系動(dòng)量矩定理：質(zhì)點(diǎn)系對(duì)某軸的動(dòng)量矩對(duì)時(shí)間的導(dǎo)數(shù)，等于外力對(duì)同軸的矩。動(dòng)量矩對(duì)時(shí)間的導(dǎo)數(shù)，等于外力對(duì)同軸的矩。 E

30、OOMdtdK*推導(dǎo)：推導(dǎo)： 廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器質(zhì)點(diǎn)對(duì)固定點(diǎn)的動(dòng)量矩：質(zhì)點(diǎn)對(duì)固定點(diǎn)的動(dòng)量矩： 設(shè)質(zhì)點(diǎn)設(shè)質(zhì)點(diǎn)M M的質(zhì)量為的質(zhì)量為m,m,某瞬時(shí)的速度為某瞬時(shí)的速度為v v，質(zhì)點(diǎn)相對(duì)，質(zhì)點(diǎn)相對(duì)于固定點(diǎn)于固定點(diǎn)O O的矢徑的矢徑（由定點(diǎn)（由定點(diǎn)O O畫到動(dòng)點(diǎn)畫到動(dòng)點(diǎn)M M的有向線段的有向線段, ,稱稱為動(dòng)點(diǎn)為動(dòng)點(diǎn)M M的矢徑）的矢徑）為為r r，質(zhì)點(diǎn)對(duì)固定點(diǎn)的動(dòng)量矩定義為，質(zhì)點(diǎn)對(duì)固定點(diǎn)的動(dòng)量矩定義為: :質(zhì)點(diǎn)質(zhì)點(diǎn)M M的動(dòng)量對(duì)于的動(dòng)量對(duì)于O O點(diǎn)的矩，稱為質(zhì)點(diǎn)對(duì)于點(diǎn)的矩，稱為質(zhì)點(diǎn)對(duì)于O O點(diǎn)的動(dòng)量矩，點(diǎn)的動(dòng)量矩，即：即： mvrLo 廣東石油化工學(xué)院廣東石油

31、化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器在在dt時(shí)間內(nèi)流過葉輪的液流動(dòng)量矩變化：時(shí)間內(nèi)流過葉輪的液流動(dòng)量矩變化： 因此作用在液流上諸外力對(duì)因此作用在液流上諸外力對(duì) O O軸的力矩是：軸的力矩是： )22(1122uutOcDcDdtQdK)22(1122uutOOcDcDQdtdKM 廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器此力矩就是葉片推動(dòng)液流時(shí)轉(zhuǎn)軸所受的力矩，即在流此力矩就是葉片推動(dòng)液流時(shí)轉(zhuǎn)軸所受的力矩，即在流量為量為Q Qt t時(shí)轉(zhuǎn)軸的作功力矩。由此力矩可計(jì)算出時(shí)轉(zhuǎn)軸的作功力矩。由此力矩可計(jì)算出單位時(shí)單位時(shí)間內(nèi)葉輪所作的功（泵的水力功率）間內(nèi)葉輪所作的功（泵的水力功率）,即：

32、即： 由：由： kW )(1000 )22(10001000112211220uutuuticucugQcDcDgQgMNgcucuHuut1122kWQgHNtti 1000得：得： 歐拉方程式歐拉方程式 廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器2222222222222222cos2ucucucucuw)(2122222222wcucuu1121211112121212cos2ucucucucuw)(2121212111wcucuugccgwwguugcucuHuut222 2122222121221122有：有：歐拉第二方程式歐拉第二方程式 廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工

33、學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器gccgwwguuHt222212222212122Hp（靜壓頭）（靜壓頭） Hd(動(dòng)壓頭動(dòng)壓頭) 離心力的作用下離心力的作用下葉輪旋轉(zhuǎn)所增加葉輪旋轉(zhuǎn)所增加的靜壓頭的靜壓頭 葉片間通道面積逐漸加葉片間通道面積逐漸加大使液體的相對(duì)速度減大使液體的相對(duì)速度減少所增加的靜壓頭少所增加的靜壓頭 液體流經(jīng)葉輪后所增加的動(dòng)液體流經(jīng)葉輪后所增加的動(dòng)壓頭（在蝸殼中其中一部分壓頭（在蝸殼中其中一部分將轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓能）將轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓能）Hp用于克服裝置中的流阻、用于克服裝置中的流阻、液位差和反壓。要求液位差和反壓。要求Hp大于大于這三者之和。這三者之和。Hd表現(xiàn)為液流的絕對(duì)速度增加。表現(xiàn)

34、為液流的絕對(duì)速度增加。要求要求Hd不宜過大，因?yàn)椴灰诉^大，因?yàn)镠d大大流阻大。流阻大。 廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器對(duì)歐拉方程式的分析對(duì)歐拉方程式的分析在離心泵設(shè)計(jì)中，為提高理論壓頭，一般使在離心泵設(shè)計(jì)中，為提高理論壓頭，一般使190 （液體徑向進(jìn)入葉片間通道），（液體徑向進(jìn)入葉片間通道），cos10，則，則cu1=0gcucuHuut1122gcuHut22 廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器 H Htt與轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)速n n有關(guān)：有關(guān)：n n H Ht t ；反之相反；反之相反； H Htt與與D D 有關(guān)有關(guān), ,即與葉輪的直徑有關(guān)，增大

35、葉輪直即與葉輪的直徑有關(guān)，增大葉輪直徑，揚(yáng)程增加；徑，揚(yáng)程增加；gcuHut22 廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器 H Htt與與2 2有關(guān)有關(guān), ,即與葉片型式有關(guān)；即與葉片型式有關(guān)；2）后彎葉片（葉片彎曲方向與葉輪旋轉(zhuǎn)方向相反） 1）徑向葉片3）前彎葉片 gcuHut22 廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器噪音小、效率高、工作平穩(wěn)、不會(huì)過載。噪音小、效率高、工作平穩(wěn)、不會(huì)過載。對(duì)葉片出口角對(duì)葉片出口角2的討論：的討論： 廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器理論揚(yáng)程的大小與葉輪進(jìn)出口速度三角形的理論揚(yáng)程的大小與葉輪進(jìn)出口

36、速度三角形的形狀有關(guān)，與輸送介質(zhì)的性質(zhì)無關(guān)，由葉輪的形狀有關(guān)，與輸送介質(zhì)的性質(zhì)無關(guān)，由葉輪的形狀尺寸、工作轉(zhuǎn)速、流量所決定。形狀尺寸、工作轉(zhuǎn)速、流量所決定。但各種液體密度不同，泵出口的壓力是不一但各種液體密度不同，泵出口的壓力是不一樣的。樣的。gcucuHuut1122 廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器歐拉方程的物理意義：歐拉方程的物理意義：歐拉方程指出的是葉輪與流體之間的能量轉(zhuǎn)換關(guān)系，歐拉方程指出的是葉輪與流體之間的能量轉(zhuǎn)換關(guān)系，它遵循能量轉(zhuǎn)換與守恒定律；它遵循能量轉(zhuǎn)換與守恒定律；只要知道葉輪進(jìn)出口的流體速度，即可計(jì)算出單位重只要知道葉輪進(jìn)出口的流體速度，即可計(jì)算出

37、單位重量流體與葉輪之間機(jī)械能轉(zhuǎn)換的大小、而不管葉輪內(nèi)量流體與葉輪之間機(jī)械能轉(zhuǎn)換的大小、而不管葉輪內(nèi)部的流動(dòng)情況；部的流動(dòng)情況；該方程適用于任何氣體或液體，既適用于葉輪式的泵，該方程適用于任何氣體或液體，既適用于葉輪式的泵，也適用于葉輪式的壓縮機(jī)；也適用于葉輪式的壓縮機(jī)；推而廣之只需將等式右邊各項(xiàng)的進(jìn)出口符號(hào)調(diào)換一下，推而廣之只需將等式右邊各項(xiàng)的進(jìn)出口符號(hào)調(diào)換一下，亦適用于葉輪式的原動(dòng)機(jī)如汽輪機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)等。亦適用于葉輪式的原動(dòng)機(jī)如汽輪機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)等。 廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器n例題例題1-2 設(shè)一離心泵葉輪尺寸設(shè)一離心泵葉輪尺寸b1=3.5cm，b2=1.9c

38、m，D1=17.8cm，D2=38.1cm,A1=18，A2=20，n=1450r/min， 軸向收縮吸液室，軸向收縮吸液室，求求Qt及此流量下的及此流量下的Ht。（已知。（已知1=2=0.9 ）入口速度三角形入口速度三角形出口速度三角形出口速度三角形 廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器n解：解： u1=D1n/60=13.5m/s 由無限葉片進(jìn)口速度三角形知：由無限葉片進(jìn)口速度三角形知： cu1=0 cr1=u1tgA1=13.5tg18=4.39 m/s Qt=D1b11 cr1 0.1780.0350.94.39 =0.0773 m3/s 廣東石油化工學(xué)院廣東石油

39、化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器smnDu/93.28601450381. 06022smctgctgbDQucAtu/55.18 209 . 0019. 0381. 00773. 093.28 222222由無限葉片出口速度三角形：由無限葉片出口速度三角形：OmHgcuHut222 76.54 8 . 9/55.1893.28 / 廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器1.3 1.3 有限葉片數(shù)及葉片離角有限葉片數(shù)及葉片離角A2A2對(duì)理論揚(yáng)程的影響對(duì)理論揚(yáng)程的影響1.3.1 1.3.1 液體在葉片數(shù)目有限時(shí)的實(shí)際葉輪中的流動(dòng)液體在葉片數(shù)目有限時(shí)的實(shí)際葉輪中的流動(dòng)在實(shí)際的

40、離心泵葉輪在實(shí)際的離心泵葉輪中，葉片數(shù)目是有限中，葉片數(shù)目是有限的，且葉片間的流道的，且葉片間的流道較寬，葉道中液流的較寬，葉道中液流的慣性力還會(huì)起一定作慣性力還會(huì)起一定作用，使之產(chǎn)生附加的用，使之產(chǎn)生附加的相對(duì)運(yùn)動(dòng)相對(duì)運(yùn)動(dòng)與葉輪與葉輪轉(zhuǎn)向相反的軸向旋渦。轉(zhuǎn)向相反的軸向旋渦。 廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器在葉片數(shù)有限的葉在葉片數(shù)有限的葉輪中，液體的相對(duì)運(yùn)輪中，液體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)可以看成是由跟葉動(dòng)可以看成是由跟葉片形狀完全一致的均片形狀完全一致的均勻相對(duì)運(yùn)動(dòng)和因慣性勻相對(duì)運(yùn)動(dòng)和因慣性力而產(chǎn)生的附加軸向力而產(chǎn)生的附加軸向漩渦運(yùn)動(dòng)疊加而成。漩渦運(yùn)動(dòng)疊加而成。疊加的結(jié)果，使得

41、疊加的結(jié)果，使得在同一個(gè)圓周上，液在同一個(gè)圓周上，液體流過實(shí)際葉輪時(shí)相體流過實(shí)際葉輪時(shí)相對(duì)速度的大小不一樣。對(duì)速度的大小不一樣。在葉片工作面一側(cè)相在葉片工作面一側(cè)相對(duì)速度小，在葉片的對(duì)速度小，在葉片的背面（非工作面）相背面（非工作面）相對(duì)速度大對(duì)速度大。 廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器1.3.21.3.2有限葉片數(shù)對(duì)液道進(jìn)出口速度三角形的影響有限葉片數(shù)對(duì)液道進(jìn)出口速度三角形的影響在葉輪出口處，由于軸向漩在葉輪出口處，由于軸向漩渦產(chǎn)生的附加相對(duì)速度方向渦產(chǎn)生的附加相對(duì)速度方向同葉輪的周速方向相反，故同葉輪的周速方向相反，故在葉道出口處由在葉道出口處由wu與與wu2疊疊

42、加成液流相對(duì)速度加成液流相對(duì)速度w2 ，它的，它的方向與該處的葉片安置方向方向與該處的葉片安置方向不一致，即不一致，即2A2并且是偏向并且是偏向葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)的相反方向葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)的相反方向2A2 。附加相對(duì)速度對(duì)附加相對(duì)速度對(duì)出口出口速度三角形的影響速度三角形的影響 廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器在葉片數(shù)目有限的葉輪中，在葉片數(shù)目有限的葉輪中，由于慣性作用，使液體流出由于慣性作用，使液體流出葉輪時(shí)表現(xiàn)出旋轉(zhuǎn)不足。反葉輪時(shí)表現(xiàn)出旋轉(zhuǎn)不足。反映在出口速度三角形上便是映在出口速度三角形上便是cu2cu2。從圖還可看出，。從圖還可看出，這個(gè)旋轉(zhuǎn)不足的量這個(gè)旋轉(zhuǎn)不足的量 cu2 cu

43、2 cu2 wu2完全是由完全是由于軸向漩渦產(chǎn)生的。于軸向漩渦產(chǎn)生的。附加相對(duì)速度對(duì)附加相對(duì)速度對(duì)出口出口速度三角形的影響速度三角形的影響 廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器附加相對(duì)速度對(duì)出口速度三角形的影響附加相對(duì)速度對(duì)出口速度三角形的影響 廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器于葉道進(jìn)口處葉片間流道較窄，能讓慣性起作用的余地很少，于葉道進(jìn)口處葉片間流道較窄，能讓慣性起作用的余地很少，一般可以認(rèn)為一般可以認(rèn)為wu10。即葉片數(shù)目有限對(duì)液道進(jìn)口處的速度。即葉片數(shù)目有限對(duì)液道進(jìn)口處的速度三角形影響很小，通?？梢圆豢紤]三角形影響很小，通?？梢圆豢紤] 。附

44、加相對(duì)速度對(duì)附加相對(duì)速度對(duì)入口入口速度三角形的影響速度三角形的影響 廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器實(shí)際葉輪理論揚(yáng)程：實(shí)際葉輪理論揚(yáng)程：ttHH環(huán)流系數(shù)（又稱周速糾正系數(shù)），用以考慮葉片環(huán)流系數(shù)（又稱周速糾正系數(shù)），用以考慮葉片 數(shù)有限對(duì)理論揚(yáng)程的影響數(shù)有限對(duì)理論揚(yáng)程的影響 22uuttccHH與葉片數(shù)與葉片數(shù)z、葉片離角、葉片離角A2、葉輪形狀尺寸、葉輪形狀尺寸D1/D2等參數(shù)有等參數(shù)有關(guān)關(guān) 葉片有限的實(shí)際葉輪：葉片有限的實(shí)際葉輪：gcuHut221.3.3 1.3.3 有限葉片數(shù)對(duì)理論揚(yáng)程有限葉片數(shù)對(duì)理論揚(yáng)程H Ht t的影響的影響 廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)

45、院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器gcucuHuut1122歐拉方程歐拉方程進(jìn)液無預(yù)旋時(shí)：進(jìn)液無預(yù)旋時(shí)：cu10 則：則：gcuHut222222Aructgcuc2222bDQctr代入代入及及得：得：)60(60222222bDctgQnDgnDHAtt1.3.4 1.3.4 葉片離角葉片離角A2A2對(duì)理論揚(yáng)程的影響對(duì)理論揚(yáng)程的影響A2A2增加時(shí)，增加時(shí)，H Htt也增加。也增加。 廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器A2A2增加時(shí)，增加時(shí)，H Htt也增加。也增加。A290時(shí)：時(shí)：Hd1/2Ht 徑向葉片；徑向葉片；A290時(shí)：時(shí)：1/2 后彎葉片；后彎葉片；A290時(shí)：

46、時(shí)：1/2 前彎葉片前彎葉片gccgwwguuHT222212222212122Hp（靜壓頭）（靜壓頭） Hd(動(dòng)壓頭動(dòng)壓頭) 廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器A290時(shí)：時(shí)：Hd1/2Ht 徑向葉片；徑向葉片；A290時(shí)：時(shí)：1/2 后彎葉片；后彎葉片；A290時(shí)：時(shí)：1/2 前彎葉片前彎葉片2221ucHHutp反作用度：反作用度：反映靜揚(yáng)程在理論揚(yáng)程中所占的比例反映靜揚(yáng)程在理論揚(yáng)程中所占的比例 廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器希望離心泵使液體獲得的靜揚(yáng)程在理論揚(yáng)程中希望離心泵使液體獲得的靜揚(yáng)程在理論揚(yáng)程中占有比例較大，即希望有較大的占有

47、比例較大，即希望有較大的；希望動(dòng)揚(yáng)程較小，則流動(dòng)損失小，泵效率高。希望動(dòng)揚(yáng)程較小，則流動(dòng)損失小，泵效率高。多采用的多采用的A290的后彎葉片。通常的后彎葉片。通常A2 15 40 ，石化用泵通常，石化用泵通常A2 25 30 。 廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器1.3.5 1.3.5 離心泵的性能曲線離心泵的性能曲線H- Q特性曲線是選擇和使用特性曲線是選擇和使用泵的主要依據(jù)，一般有泵的主要依據(jù)，一般有“陡陡降降”、“平坦平坦”“”“駝峰駝峰”三三種形狀。種形狀。N-Q曲線是合理選擇原動(dòng)機(jī)曲線是合理選擇原動(dòng)機(jī)功率和操作啟動(dòng)泵的依據(jù)。功率和操作啟動(dòng)泵的依據(jù)。-Q曲線是檢

48、查泵工作經(jīng)濟(jì)曲線是檢查泵工作經(jīng)濟(jì)性的依據(jù)。泵最高效率以下性的依據(jù)。泵最高效率以下58%（一般?。ㄒ话闳?%）范圍內(nèi)）范圍內(nèi)所對(duì)應(yīng)的工況為高效工作區(qū)。所對(duì)應(yīng)的工況為高效工作區(qū)。NPSHr-Q曲線是檢查泵工作曲線是檢查泵工作是否發(fā)生汽蝕的依據(jù)。是否發(fā)生汽蝕的依據(jù)。 廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器 HtQt關(guān)系式，關(guān)系式， Ht和和Qt呈直線關(guān)系。當(dāng)泵呈直線關(guān)系。當(dāng)泵與轉(zhuǎn)速一定時(shí)，對(duì)后彎葉輪（與轉(zhuǎn)速一定時(shí)，對(duì)后彎葉輪（A290），）， HtQt為向下的直線，為向下的直線， Qt增大，對(duì)應(yīng)的增大，對(duì)應(yīng)的Ht減小，當(dāng)減小，當(dāng)Qt =0時(shí)，泵的理論揚(yáng)程最大，即：時(shí)，泵的理論揚(yáng)程

49、最大，即：1.3.6 1.3.6 泵特性曲線的理論分析泵特性曲線的理論分析tAtQgbnctgnDgH2222260)60(1gunDgHt2222max)60(1葉片數(shù)無限時(shí)揚(yáng)程與流量的關(guān)系：葉片數(shù)無限時(shí)揚(yáng)程與流量的關(guān)系： 廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器hthHH葉片數(shù)有限時(shí)對(duì)理論揚(yáng)程的修正：葉片數(shù)有限時(shí)對(duì)理論揚(yáng)程的修正： 廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器 欲使離心泵獲得較大的揚(yáng)程，可取較大的欲使離心泵獲得較大的揚(yáng)程，可取較大的n 、D2、A2，htAhththQgbnctgnDghHhHH2222260)60(1 廣東石油化工學(xué)院廣東石

50、油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器 HQ曲線因葉輪、蝸殼與導(dǎo)葉的流道尺寸、形曲線因葉輪、蝸殼與導(dǎo)葉的流道尺寸、形狀和葉片數(shù)的不同有三種形狀狀和葉片數(shù)的不同有三種形狀 ：H-Q曲線的各種形狀曲線的各種形狀 為單調(diào)下降形揚(yáng)程，用以輸為單調(diào)下降形揚(yáng)程，用以輸送易于堵塞管路的液體介質(zhì)送易于堵塞管路的液體介質(zhì)為平坦形揚(yáng)程，對(duì)流量不敏感為平坦形揚(yáng)程，對(duì)流量不敏感為駝峰形，易產(chǎn)生不穩(wěn)定工況為駝峰形，易產(chǎn)生不穩(wěn)定工況 廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器離心泵的軸功率與流量（離心泵的軸功率與流量（NQ）曲線）曲線 ：tAtQgbnctgnDgH2222260)60(160)60(110

51、00100022222tAtttiQgbnctgnDgQgQHgN 廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器離心泵的軸功率與流量（離心泵的軸功率與流量（NQ）曲線）曲線 ：miNNN機(jī)械損失功率機(jī)械損失功率容積損失容積損失 廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器 泵的軸功率與泵的理論揚(yáng)程、理論流量及泵的軸功率與泵的理論揚(yáng)程、理論流量及機(jī)械損失、容積損失及液體性質(zhì)有關(guān)機(jī)械損失、容積損失及液體性質(zhì)有關(guān) 。 一般離心泵性能曲線圖中的一般離心泵性能曲線圖中的NQ曲線，如曲線，如不特別說明，則是指輸送不特別說明，則是指輸送 20的水時(shí)的功率。的水時(shí)的功率。 由于泵的

52、功率與所輸送液體的密度成正比，由于泵的功率與所輸送液體的密度成正比，因此當(dāng)被輸送液體的密度與因此當(dāng)被輸送液體的密度與 20的水不相同時(shí)，的水不相同時(shí)，原圖中讀出的功率應(yīng)加以換算。原圖中讀出的功率應(yīng)加以換算。 廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器離心泵的效率與流量（離心泵的效率與流量（Q）曲線）曲線 ：1000gHQNe/NNe性能曲線很性能曲線很難精確求得難精確求得（損耗難以（損耗難以計(jì)算），因計(jì)算），因此靠實(shí)際測(cè)此靠實(shí)際測(cè)量。量。 廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器1.3.7 1.3.7 離心泵的管路特性曲線離心泵的管路特性曲線對(duì)對(duì)AA截面及截面

53、及BB截面列伯截面列伯努利方程努利方程 ：ABfABABABhgccZgppL222ABABsZgppL靜揚(yáng)程：靜揚(yáng)程：gQLLABs22AB管路系統(tǒng)管路系統(tǒng)A、B截面間的阻截面間的阻力系數(shù)，它與管子截面形狀、大小力系數(shù)，它與管子截面形狀、大小及管長(zhǎng)、管內(nèi)流動(dòng)情況、閥門開啟及管長(zhǎng)、管內(nèi)流動(dòng)情況、閥門開啟度有關(guān)度有關(guān) 廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器管路特性曲線管路特性曲線如果改變泵出口閥的如果改變泵出口閥的開啟度，則開啟度，則AB變化，變化，開度越大開度越大AB越小，越小，曲線變平坦，從圖中曲線變平坦，從圖中的的變?yōu)樽優(yōu)榍€。如曲線。如果改變果改變A、B液位的高液位的

54、高度，則度，則LQ曲線平移，曲線平移，如果液位差增加，則如果液位差增加，則曲線由曲線由變?yōu)樽優(yōu)?廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)工況點(diǎn)：運(yùn)轉(zhuǎn)工況點(diǎn)：當(dāng)泵安裝在管路中運(yùn)行時(shí)，通過泵的流量必定與管路系統(tǒng)內(nèi)的當(dāng)泵安裝在管路中運(yùn)行時(shí)，通過泵的流量必定與管路系統(tǒng)內(nèi)的流量相同，泵的揚(yáng)程與管路所需的能量也應(yīng)相同，即流量相同，泵的揚(yáng)程與管路所需的能量也應(yīng)相同，即H=L。泵特性曲線泵特性曲線HQ與裝置特與裝置特性曲線性曲線LQ的交點(diǎn)。的交點(diǎn)。1.3.8 1.3.8 離心泵的工作點(diǎn)離心泵的工作點(diǎn)在在 B點(diǎn)工作，則點(diǎn)工作，則 HBLB，泵提供的，泵提供的揚(yáng)程有富裕，勢(shì)必使液體加速，流量

55、揚(yáng)程有富裕，勢(shì)必使液體加速，流量增加至增加至F點(diǎn)才穩(wěn)定下來。點(diǎn)才穩(wěn)定下來。在在A點(diǎn)工作，點(diǎn)工作，HALA，管路需要的，管路需要的能量大于泵提供的揚(yáng)程，管內(nèi)流速下能量大于泵提供的揚(yáng)程，管內(nèi)流速下降，流量下降至降，流量下降至F點(diǎn)才穩(wěn)定下來。點(diǎn)才穩(wěn)定下來。工作點(diǎn)在工作點(diǎn)在F點(diǎn)運(yùn)行時(shí)穩(wěn)定不變，則此點(diǎn)運(yùn)行時(shí)穩(wěn)定不變，則此時(shí)的工況稱時(shí)的工況稱穩(wěn)定工況點(diǎn)穩(wěn)定工況點(diǎn)，離心泵的工作點(diǎn)應(yīng)盡量是高效點(diǎn)或離心泵的工作點(diǎn)應(yīng)盡量是高效點(diǎn)或設(shè)計(jì)流量點(diǎn)，這樣最經(jīng)濟(jì)設(shè)計(jì)流量點(diǎn)，這樣最經(jīng)濟(jì) 廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器 泵不穩(wěn)定工作的產(chǎn)生泵不穩(wěn)定工作的產(chǎn)生條件：條件： 泵具有駝峰狀的性能泵具有駝峰狀

56、的性能曲線曲線 HQ斜率大于斜率大于LQ的斜率的斜率不穩(wěn)定工況點(diǎn)不穩(wěn)定工況點(diǎn)dQdLdQdH穩(wěn)定性判別式：穩(wěn)定性判別式： 廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器 泵不穩(wěn)定工作的產(chǎn)生泵不穩(wěn)定工作的產(chǎn)生條件：條件： 管路中有自由升降的管路中有自由升降的液面或其他能儲(chǔ)存和液面或其他能儲(chǔ)存和釋放能量的部分釋放能量的部分泵不穩(wěn)定工作的危害：泵和管路系統(tǒng)產(chǎn)生水擊、振動(dòng)和噪音。泵不穩(wěn)定工作的危害：泵和管路系統(tǒng)產(chǎn)生水擊、振動(dòng)和噪音。不穩(wěn)定工況點(diǎn)不穩(wěn)定工況點(diǎn)有自由升降液面的不穩(wěn)定工況有自由升降液面的不穩(wěn)定工況 廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器流量滿足流量滿足QI+I

57、I=QI=QII揚(yáng)程滿足揚(yáng)程滿足HIIIHIHII，兩臺(tái)泵串聯(lián)時(shí)，泵的性能不能兩臺(tái)泵串聯(lián)時(shí)，泵的性能不能相差太大，否則效率會(huì)降低，相差太大，否則效率會(huì)降低，通常采用兩臺(tái)相同的泵串連。通常采用兩臺(tái)相同的泵串連。兩臺(tái)泵串聯(lián)工作后，第兩臺(tái)泵串聯(lián)工作后，第II臺(tái)泵臺(tái)泵的壓力增高，應(yīng)注意校核軸封的壓力增高，應(yīng)注意校核軸封及殼體強(qiáng)度的可靠性。及殼體強(qiáng)度的可靠性。串聯(lián)串聯(lián)兩性能不同的泵串聯(lián)兩性能不同的泵串聯(lián)1.3.9 1.3.9 離心泵的串并聯(lián)離心泵的串并聯(lián)HIIIQIII曲線是根據(jù)同一流量下曲線是根據(jù)同一流量下I、II兩臺(tái)泵相應(yīng)揚(yáng)程迭加所得兩臺(tái)泵相應(yīng)揚(yáng)程迭加所得 廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程

58、機(jī)器化工過程機(jī)器聯(lián)合工作的流量、揚(yáng)程曲線聯(lián)合工作的流量、揚(yáng)程曲線HI+IIQI+II是同一揚(yáng)程下兩泵是同一揚(yáng)程下兩泵流量相加得到的流量相加得到的工作點(diǎn)兩泵的揚(yáng)程相等，即工作點(diǎn)兩泵的揚(yáng)程相等，即HI=HII=HI+II工作點(diǎn)流量滿足工作點(diǎn)流量滿足QI+II=QI+QII，即泵并聯(lián)運(yùn)行按揚(yáng)程相等原則即泵并聯(lián)運(yùn)行按揚(yáng)程相等原則分配流量。分配流量。并聯(lián)并聯(lián)兩性能不同的泵并聯(lián)兩性能不同的泵并聯(lián)1.3.9 1.3.9 離心泵的串并聯(lián)離心泵的串并聯(lián)兩臺(tái)泵單獨(dú)工作時(shí)的流量?jī)膳_(tái)泵單獨(dú)工作時(shí)的流量 QI、QII之和要大于并聯(lián)后的流量之和要大于并聯(lián)后的流量QI+II，表示因管路阻力使，表示因管路阻力使并聯(lián)后的流量小

59、于兩泵單獨(dú)運(yùn)行時(shí)的流量之和，一般希望兩臺(tái)揚(yáng)程相差不大的泵并并聯(lián)后的流量小于兩泵單獨(dú)運(yùn)行時(shí)的流量之和，一般希望兩臺(tái)揚(yáng)程相差不大的泵并聯(lián)，否則效果不好聯(lián)，否則效果不好 廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器管路特性曲線較平坦管路特性曲線較平坦， L1，并聯(lián)工作點(diǎn)為并聯(lián)工作點(diǎn)為 1，串聯(lián)工作點(diǎn)，串聯(lián)工作點(diǎn)為為 l，并聯(lián)工作時(shí)的流量、揚(yáng)，并聯(lián)工作時(shí)的流量、揚(yáng)程比串聯(lián)時(shí)的要大，故管路程比串聯(lián)時(shí)的要大，故管路特性曲線較平坦時(shí)宜用特性曲線較平坦時(shí)宜用并聯(lián)并聯(lián)來提高揚(yáng)程及流量。來提高揚(yáng)程及流量。當(dāng)管路特性曲線較陡時(shí)當(dāng)管路特性曲線較陡時(shí)，L3，串聯(lián)的工作點(diǎn)為串聯(lián)的工作點(diǎn)為2，并聯(lián)的工，并聯(lián)的

60、工作點(diǎn)為作點(diǎn)為2，此時(shí)串聯(lián)的流量、，此時(shí)串聯(lián)的流量、揚(yáng)程都高于并聯(lián)的流量、揚(yáng)揚(yáng)程都高于并聯(lián)的流量、揚(yáng)程，宜用程，宜用串聯(lián)串聯(lián)來提高流、揚(yáng)來提高流、揚(yáng)程。程。1.3.9 1.3.9 離心泵的串并聯(lián)離心泵的串并聯(lián)應(yīng)根據(jù)管路特性曲線的情況來選擇泵的串、并聯(lián)工作應(yīng)根據(jù)管路特性曲線的情況來選擇泵的串、并聯(lián)工作 串串并并 廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器離心泵離心泵（1）改變工況點(diǎn)的三種途徑）改變工況點(diǎn)的三種途徑 泵的運(yùn)行工況點(diǎn)是泵特性曲泵的運(yùn)行工況點(diǎn)是泵特性曲線和裝置特性曲線的交點(diǎn)，改變線和裝置特性曲線的交點(diǎn)，改變工況點(diǎn)有三種途徑：工況點(diǎn)有三種途徑：a. 改變泵的特性曲線；改變