流體輸送機(jī)械課件

1為流體提供能量的機(jī)械稱為流體輸送機(jī)械。

在化工生產(chǎn)中，常常需要將流體從低處輸送到高處；從低壓送至高壓；沿管道送至較遠(yuǎn)的地方。為達(dá)到此目的，必須對(duì)流體加入外功，以克服流體阻力及補(bǔ)充輸送流體時(shí)所不足的能量。第一節(jié)概述

1為流體提供能量的機(jī)械稱為流體輸送機(jī)械。在化工生產(chǎn)中2泵輸送液體風(fēng)機(jī)壓縮機(jī)真空泵輸送氣體常用的流體輸送機(jī)械2輸送氣體常用的流體輸送機(jī)械3泵的分類1按工作原理分離心式泵有高速旋轉(zhuǎn)的葉輪。如離心泵、軸流泵、渦流泵。往復(fù)泵靠往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞排擠液體。如活塞泵、柱塞泵。旋轉(zhuǎn)式泵靠旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的部件推擠液體。如齒輪泵、螺桿泵等。流體作用動(dòng)力式3泵的分類1按工作原理分離心式泵4清水泵油泵雜質(zhì)泵2按用途分4清水泵2按用途分5離心泵（centrifugalpump）的特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；流量大而且均勻；操作方便。

第二節(jié)離心泵5離心泵（centrifugalpump）的特點(diǎn)：第二節(jié)6

1結(jié)構(gòu)2工作原理

葉輪軸

6~12片葉片機(jī)殼等。蝸牛形通道；葉輪偏心放；可減少能耗，有利于動(dòng)能轉(zhuǎn)化為靜壓能。葉輪機(jī)殼底閥(防止“氣縛”)濾網(wǎng)(阻攔固體雜質(zhì))由于離心力的作用，泵的進(jìn)出口處產(chǎn)生壓力差，從而使流體流動(dòng)。一、

離心泵的工作原理61結(jié)構(gòu)2工作原理葉輪蝸牛形通道；葉輪73工作過程啟動(dòng)前，將泵灌滿水(葉片間充滿水)。啟動(dòng)時(shí)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，使得泵軸帶動(dòng)葉輪旋轉(zhuǎn)，充滿葉輪的液體在離心力下，沿著葉片間的通道從葉輪中心向葉輪四周拋出，以很高的速度(15～25m/s)流入泵殼，獲得了較大的動(dòng)能。流體進(jìn)入蝸形通道后：∵葉片間流道隨Ｒ而漸寬，∴大部分動(dòng)能靜壓能。于是液體以較高的壓力從壓出口進(jìn)入排出管路。同時(shí)，隨著葉輪中心液體被甩出以后，吸入口處就形成負(fù)壓區(qū)，貯槽的液體在壓差作用下被壓入泵內(nèi)。葉片不斷轉(zhuǎn)動(dòng)，液體不斷被吸入、排出，形成連續(xù)流動(dòng)。73工作過程啟動(dòng)前，將泵灌滿水(葉片間充滿水)。84.氣縛現(xiàn)象：離心泵借助離心力的作用輸送液體。液大→離心力大；若啟動(dòng)前有空氣存在，氣小→離心力很小→負(fù)壓不足，雖然葉輪高速旋轉(zhuǎn)，但形成的“壓強(qiáng)差”不足以使液體進(jìn)入葉輪—?dú)饪`現(xiàn)象(對(duì)泵無傷害)。

啟動(dòng)前注滿液體；吸入管底部裝帶吸濾網(wǎng)底閥（止逆閥）。84.氣縛現(xiàn)象：離心泵借助離心力的作用輸送液體。液大→離心9離心泵實(shí)際安裝示意圖9離心泵實(shí)際安裝示意圖10

泵殼：蝸牛殼形通道。有利于將葉輪拋出液體的動(dòng)能轉(zhuǎn)變成靜壓能；有利于減少能耗。

葉輪：二、離心泵的主要工作部件開式半開式閉式10泵殼：蝸牛殼形通道。葉輪：二、離心泵的主要工作部件11離心泵壓頭的大小取決于泵的結(jié)構(gòu)（如葉輪直徑的大小，葉片的彎曲情況等）、轉(zhuǎn)速及流量。三、離心泵的主要性能參數(shù)

離心泵的主要性能參數(shù)有流量、揚(yáng)程、功率和效率。

１流量qv

，Ｌ/ｓ或m3/ｈ

泵的流量（又稱送液能力）是指單位時(shí)間內(nèi)泵所輸送的液體體積。

２揚(yáng)程Ｈ，m液柱

泵的揚(yáng)程（又稱泵的壓頭）是指單位重量液體流經(jīng)泵后所獲得的能量。

11離心泵壓頭的大小取決于泵的結(jié)構(gòu)（如葉輪直徑的大小，12如右圖所示，在泵的進(jìn)出口處分別安裝真空表和壓力表，在真空表與壓力表之間列柏努利方程式，即實(shí)驗(yàn)：泵壓頭的測(cè)定真空計(jì)壓強(qiáng)表離心泵儲(chǔ)槽式中：pM—壓力表讀出壓力（表壓），N/m2；

pV—真空表讀出的真空度，N/m2；

u1、u2—吸入管、壓出管中液體的流速，m/s；

ΣHf—兩截面間的壓頭損失，m。流量計(jì)12如右圖所示，在泵的進(jìn)出口處分別安裝真空表和壓力表，在真13兩截面之間管路很短，其壓頭損失∑Hf可忽略不計(jì)(2-2)簡(jiǎn)化上式，得若以HM及HV分別表示壓力表真空表上的讀數(shù)，以米液柱（表壓）計(jì)。（2-1）13兩截面之間管路很短，其壓頭損失∑Hf可忽略不計(jì)(2-2)14泵的有效功率Ne：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)，液體流經(jīng)泵后實(shí)際得到的功率。

已知g=9.81m/s2，則式（2-4）可用kW單位表示，即

(2-4a)3功率(2-4)14泵的有效功率Ne：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)，液體流經(jīng)泵后15選配電動(dòng)機(jī)時(shí)，要根據(jù)泵的軸功率進(jìn)行；但要考慮機(jī)械聯(lián)結(jié)方式和泵可能發(fā)生的超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)即要考慮傳動(dòng)效率t

，電動(dòng)機(jī)效率m和安全系數(shù)，因此，泵所配的電動(dòng)機(jī)的功率要比其軸功率大。在機(jī)電產(chǎn)品樣本中所列出的泵的軸功率，除非特殊說明以外，均系指輸送清水時(shí)的數(shù)值。軸功率指泵軸所獲得的功率。若電機(jī)與泵軸間無傳動(dòng)損失，電機(jī)的輸出功率也為泵的軸功率N。注意：4軸功率N15選配電動(dòng)機(jī)時(shí)，要根據(jù)泵的軸功率進(jìn)行；軸功率指泵軸所165效率η反映泵對(duì)液體提供的有效能量與原動(dòng)機(jī)提供給泵的能量(軸功率N)之比。離心泵的總效率一般為0.6～0.85左右。(2-5)165效率η反映泵對(duì)液體提供的有效能量與原動(dòng)機(jī)提供17離心泵運(yùn)轉(zhuǎn)過程中的內(nèi)部能量損失：容積損失：泵內(nèi)液體泄漏造成，高壓低壓區(qū)水力損失：液體流經(jīng)葉輪、泵殼時(shí)，因流速大小和方向的改變，且發(fā)生沖擊而產(chǎn)生的。機(jī)械損失：泵軸與軸承之間的機(jī)械摩擦而引起的等。17離心泵運(yùn)轉(zhuǎn)過程中的內(nèi)部能量損失：容積損失：泵內(nèi)液體泄漏造18例２-１某離心泵以20℃水進(jìn)行性能實(shí)驗(yàn)，測(cè)得體積流量為720m3/h，泵出口壓力表讀數(shù)為3.82kgf/cm2，吸入口真空表讀數(shù)為210mmHg，壓力表和真空表間垂直距離為410mm，吸入管和壓出管內(nèi)徑分別為350mm及300mm。試求泵的壓頭。解：根據(jù)泵壓頭的計(jì)算公式，則有18例２-１某離心泵以20℃水進(jìn)行性能實(shí)驗(yàn)，測(cè)得體積流量為19查得水在20℃時(shí)密度為ρ＝998kg/m3，則

HM=3.82×10.0=38.2mH2O

HV=0.210×13.6=2.86ｍH2O計(jì)算進(jìn)出口的平均流速將已知數(shù)據(jù)代入，則

19查得水在20℃時(shí)密度為ρ＝998kg/m3，則計(jì)算進(jìn)出20特性曲線（characteristiccurves）：在固定的轉(zhuǎn)速下，離心泵的基本性能參數(shù)（流量、壓頭、功率和效率）之間的關(guān)系曲線。強(qiáng)調(diào)：特性曲線是在固定轉(zhuǎn)速下測(cè)出的，只適用于該轉(zhuǎn)速，故特性曲線圖上都注明轉(zhuǎn)速n的數(shù)值。圖上繪有三種曲線Ｈ－qv曲線Ｎ－qv曲線η－qv曲線四、離心泵的特性曲線20特性曲線（characteristiccurves）：2102040608010012010121416182022242602468010203040506070804B20n=2900r/minNHη離心泵的特性曲線m3/h21020406080100120101214161820222

變化趨勢(shì)：離心泵的壓頭在較大流量范圍內(nèi)是隨流量增大而減小的。不同型號(hào)的離心泵，Ｈ－qv曲線的形狀有所不同。較平坦的曲線，適用于壓頭變化不大而流量變化較大的場(chǎng)合；較陡峭的曲線，適用于壓頭變化范圍大而不允許流量變化太大的場(chǎng)合。1Ｈ－qv曲線N~qv~qvH~qvqv22變化趨勢(shì)：離心泵的壓頭在較大流量范圍內(nèi)是隨流量增23N~qv~qvH~qvqv

變化趨勢(shì)：Ｎ－qv曲線表示泵的流量qv和軸功率Ｎ的關(guān)系，Ｎ隨qv的增大而增大。顯然，當(dāng)qv時(shí)，泵軸消耗的功率最小。啟動(dòng)離心泵時(shí)，為了減小啟動(dòng)功率，應(yīng)將出口閥關(guān)閉。2Ｎ－qv曲線23N~qv~qvH~qvqv變化趨勢(shì)：24N~qv~qvH~qvqv

變化趨勢(shì)：開始η隨qv的增大而增大，達(dá)到最大值后，又隨qv的增大而下降。

η—qv曲線最大值相當(dāng)于效率最高點(diǎn)。泵在該點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的壓頭和流量下操作，其效率最高，故該點(diǎn)為離心泵的設(shè)計(jì)點(diǎn)。3η－qv曲線24N~qv~qvH~qvqv變化趨勢(shì)：開始η25

泵在最高效率點(diǎn)條件下操作最為經(jīng)濟(jì)合理，但實(shí)際上泵往往不可能正好在該條件下運(yùn)轉(zhuǎn)，一般只能規(guī)定一個(gè)工作范圍，稱為泵的高效率區(qū)。強(qiáng)調(diào)：泵在銘牌上所標(biāo)明的都是最高效率點(diǎn)下的流量，壓頭和功率。離心泵產(chǎn)品目錄和說明書上還常常注明最高效率區(qū)的流量、壓頭和功率的范圍等。泵的高效率區(qū)N~qv~qvH~qvqv高效率區(qū)的效率應(yīng)不低于最高效率的92%左右。

25泵在最高效率點(diǎn)條件下操作最為經(jīng)濟(jì)合理，但實(shí)際26

式（2-6）稱為比例定律，當(dāng)轉(zhuǎn)速變化小于20%時(shí)，可認(rèn)為效率不變，用上式進(jìn)行計(jì)算誤差不大。當(dāng)轉(zhuǎn)速由n1改變?yōu)閚2時(shí)，其流量、壓頭及功率的近似關(guān)系為：

4離心泵的轉(zhuǎn)數(shù)對(duì)特性曲線的影響(2-6)26式（2-6）稱為比例定律，當(dāng)轉(zhuǎn)速變化小于20%時(shí)27

式（2-7）稱為切割定律。

當(dāng)葉輪直徑變化不大，轉(zhuǎn)速不變時(shí)，葉輪直徑、流量、壓頭及功率之間的近似關(guān)系為：5葉輪直徑對(duì)特性曲線的影響(2-7)27式（2-7）稱為切割定律。當(dāng)葉輪直徑變化不大，轉(zhuǎn)速28

泵生產(chǎn)部門所提供的特性曲線是用清水作實(shí)驗(yàn)求得的。當(dāng)所輸送的液體性質(zhì)與水相差較大時(shí)，要考慮粘度及密度對(duì)特性曲線的影響。6物理性質(zhì)對(duì)特性曲線的影響

28泵生產(chǎn)部門所提供的特性曲線是用清水作實(shí)驗(yàn)求29μ↑→葉輪前、后蓋板與液體之間的摩擦引起的能量損失↑→使所需要的軸功率N↑→η↓。所以特性曲線改變。6.1粘度的影響29μ↑→葉輪前、后蓋板與液體之間的摩擦引起的能量損失↑→使30離心泵的壓頭與密度無關(guān)。注：當(dāng)被輸送液體的密度與水不同時(shí)，不能使用該泵所提供的Ｎ－qv曲線，而應(yīng)按（2-4a）及（2-5）重新計(jì)算。泵的軸功率隨液體密度而改變。6.2密度的影響30離心泵的壓頭與密度無關(guān)。注：當(dāng)被輸送液體的密31Hgpa1100p1<pa,p1

有一定真空度，真空度越高，吸力越大,Hg

越大。

當(dāng)p1

小于一定值后(p1<pv,pv

為環(huán)境溫度下液體的飽和蒸汽壓)，將發(fā)生氣蝕現(xiàn)象。

pv100℃=760mmHg,pv40℃=55.32mmHg五、離心泵的安裝高度和氣蝕現(xiàn)象

1氣蝕現(xiàn)象31Hgpa1100p1<pa,p1有一定真空度，真空32當(dāng)p1<pv時(shí)，部分液體會(huì)汽化，形成許多小氣泡，體積突然膨脹。汽化量與成正比。當(dāng)含有大量氣泡的液體由泵中心的低壓區(qū)流進(jìn)葉輪的高壓區(qū)時(shí)，氣泡在高壓作用下迅速凝結(jié)，形成局部真空，周圍的液體以極高速度沖向原氣泡處，產(chǎn)生極大的沖擊壓力，造成對(duì)葉輪和泵殼的沖擊，使其震動(dòng)并產(chǎn)生噪音。尤其是氣泡凝結(jié)發(fā)生在葉片上時(shí)，液體象許多細(xì)小的高頻沖擊“水”(600~25000Hz)那樣撞擊葉片，時(shí)間一長(zhǎng)，葉輪將被沖蝕成海綿狀，這種現(xiàn)象稱為氣蝕(cavitation)。氣蝕現(xiàn)象：32當(dāng)p1<pv時(shí)，部分液體會(huì)汽化，33如果離心泵在氣蝕條件下工作，泵體將振動(dòng)發(fā)出噪聲，液體流量明顯下降，同時(shí)He、也大幅度降低，嚴(yán)重時(shí)會(huì)吸不上液體。為避免氣蝕現(xiàn)象，要求葉輪入口處的絕對(duì)壓強(qiáng)p1>輸送液體溫度下的飽和蒸氣壓pv.33如果離心泵在氣蝕條件下工作，泵體將振動(dòng)發(fā)出噪34為避免發(fā)生氣蝕現(xiàn)象，應(yīng)限制p1不能太低，或Hg不能太大，即泵的安裝高度不能太高。安裝高度Hg的計(jì)算方法一般有兩種：允許吸上真空高度法；氣蝕余量法。2安裝高度34為避免發(fā)生氣蝕現(xiàn)象，應(yīng)限制p1不能太低，或Hg不能太大，35（1）允許吸上真空高度Hs泵入口處壓力p1所允許的最大真空度。mH2OHs與泵的結(jié)構(gòu)、液體的物化特性、當(dāng)?shù)卮髿鈮簭?qiáng)等因素有關(guān)。一般，Hs<5~7mH2O.（2-8）式中pa—大氣壓，N/m2

ρ—被輸送液體密度，kg/m335（1）允許吸上真空高度Hs泵入口處壓力p1所允許的最大真36Hgp01100如何用允許吸上真空高度確定泵的安裝高度？36Hgp01100如何用允許吸上真空高度確定泵的安裝高度？37將代入下式：可得離心泵允許吸上高度的計(jì)算式：可根據(jù)管路具體情況計(jì)算提高Hg的方法37將代入下式：38

泵制造廠只能給出Hs值，而不能直接給出Hg值。因?yàn)槊颗_(tái)泵使用條件不同，吸入管路的布置情況也各異，有不同的u2/2g

和∑Hf

值，所以，只能由使用單位根據(jù)吸入管路具體的布置情況，由計(jì)算確定Hg。問題：泵制造廠能直接給出泵的安裝高度嗎？38泵制造廠只能給出Hs值，而不能直接給出H39Hs’=Hs＋(Ha－10)－(Hv－0.24)(2-11)式中Hs’—操作條件下輸送水時(shí)允許吸上真空高度，mH2O；

Hs

—泵樣本中給出的允許吸上真空高度，mH2O；

Ha

—泵工作處的大氣壓，mH2O；

Hv

—泵工作溫度下水的飽和蒸汽壓，mH2O；

0.24

—實(shí)驗(yàn)條件下水的飽和蒸汽壓，mH2O。

原因：在泵的說明書中所給出的Hs是大氣壓為10mH2O，水溫為20℃狀態(tài)下的數(shù)值。如果泵的使用條件與該狀態(tài)不同時(shí)，則應(yīng)把樣本上所給出的Hs值，按下式換算成操作條件下的Hs’值。

泵允許吸上真空高度的換算39Hs’=Hs＋(Ha－10)－(Hv－0.24)40泵安裝地點(diǎn)的海拔越高，大氣壓力就越低，允許吸上真空高度就越小。輸送液體的溫度越高，所對(duì)應(yīng)的飽和蒸汽壓就越高，這時(shí)，泵的允許吸上真空高度也就越小。海拔高度↑，液體溫度↑→Hg↓不同海拔高度時(shí)大氣壓力值可查表。40泵安裝地點(diǎn)的海拔越高，大氣壓力就越低，允許吸上真空高度就41（2）有效氣蝕余量h(多為油泵用)

(availableNPSH)為防止氣蝕現(xiàn)象發(fā)生，離心泵入口附近的液體靜壓頭與動(dòng)壓頭之和必須大于操作溫度下液體的飽和蒸氣壓頭某一最小值，這一最小值稱為氣蝕余量。41（2）有效氣蝕余量h(多為油泵用)

(availabl42將上式代入可導(dǎo)出汽蝕余量h與安裝高度Hg之間的關(guān)系：由工廠實(shí)驗(yàn)測(cè)定，列于油泵性能表上∵qvh，∴應(yīng)取qmax下的h(1-8-9)42將上式43（3）

離心泵的安裝高度允許安裝高度=Hg-0.3m，這即安裝上限。一般為安全起，實(shí)際吸上高度或安裝高度應(yīng)小于允許吸上高度。安裝高度=允許吸上高度—（0.5~1）m43（3）離心泵的安裝高度44例2-2

某臺(tái)離心泵從樣本上查得允許吸上真空高度Hs=6m，現(xiàn)將該泵安裝在海拔高度為500m處，若夏季平均水溫為40℃。問修正后的Hs’應(yīng)為多少？若吸入管路的壓頭損失為1mH2O，泵入口處動(dòng)壓頭為0.2mH2O。問該泵安裝在離水面5m高度處是否合適？Ｈｇ44例2-2某臺(tái)離心泵從樣本上查得允許吸上真空高度Hs=45解:

當(dāng)水溫為40℃時(shí)，Hv=0.75m。查表得Ha=9.74m。

Hs’=Hs＋(Ha－10)－(Hv－0.24)

=6＋(9.74－10)－(0.75－0.24)=5.23m泵的安裝高度為:

Hｇ=Hs’－u12/2g－ΣHf=5.23－0.2－1=4.93m<5m故泵安裝在離水面5m高度處不合適。45解:當(dāng)水溫為40℃時(shí)，Hv=0.75m。查表得Ha=46為流體提供能量的機(jī)械稱為流體輸送機(jī)械。

在化工生產(chǎn)中，常常需要將流體從低處輸送到高處；從低壓送至高壓；沿管道送至較遠(yuǎn)的地方。為達(dá)到此目的，必須對(duì)流體加入外功，以克服流體阻力及補(bǔ)充輸送流體時(shí)所不足的能量。第一節(jié)概述

1為流體提供能量的機(jī)械稱為流體輸送機(jī)械。在化工生產(chǎn)中47泵輸送液體風(fēng)機(jī)壓縮機(jī)真空泵輸送氣體常用的流體輸送機(jī)械2輸送氣體常用的流體輸送機(jī)械48泵的分類1按工作原理分離心式泵有高速旋轉(zhuǎn)的葉輪。如離心泵、軸流泵、渦流泵。往復(fù)泵靠往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞排擠液體。如活塞泵、柱塞泵。旋轉(zhuǎn)式泵靠旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的部件推擠液體。如齒輪泵、螺桿泵等。流體作用動(dòng)力式3泵的分類1按工作原理分離心式泵49清水泵油泵雜質(zhì)泵2按用途分4清水泵2按用途分50離心泵（centrifugalpump）的特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；流量大而且均勻；操作方便。

第二節(jié)離心泵5離心泵（centrifugalpump）的特點(diǎn)：第二節(jié)51

1結(jié)構(gòu)2工作原理

葉輪軸

6~12片葉片機(jī)殼等。蝸牛形通道；葉輪偏心放；可減少能耗，有利于動(dòng)能轉(zhuǎn)化為靜壓能。葉輪機(jī)殼底閥(防止“氣縛”)濾網(wǎng)(阻攔固體雜質(zhì))由于離心力的作用，泵的進(jìn)出口處產(chǎn)生壓力差，從而使流體流動(dòng)。一、

離心泵的工作原理61結(jié)構(gòu)2工作原理葉輪蝸牛形通道；葉輪523工作過程啟動(dòng)前，將泵灌滿水(葉片間充滿水)。啟動(dòng)時(shí)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，使得泵軸帶動(dòng)葉輪旋轉(zhuǎn)，充滿葉輪的液體在離心力下，沿著葉片間的通道從葉輪中心向葉輪四周拋出，以很高的速度(15～25m/s)流入泵殼，獲得了較大的動(dòng)能。流體進(jìn)入蝸形通道后：∵葉片間流道隨Ｒ而漸寬，∴大部分動(dòng)能靜壓能。于是液體以較高的壓力從壓出口進(jìn)入排出管路。同時(shí)，隨著葉輪中心液體被甩出以后，吸入口處就形成負(fù)壓區(qū)，貯槽的液體在壓差作用下被壓入泵內(nèi)。葉片不斷轉(zhuǎn)動(dòng)，液體不斷被吸入、排出，形成連續(xù)流動(dòng)。73工作過程啟動(dòng)前，將泵灌滿水(葉片間充滿水)。534.氣縛現(xiàn)象：離心泵借助離心力的作用輸送液體。液大→離心力大；若啟動(dòng)前有空氣存在，氣小→離心力很小→負(fù)壓不足，雖然葉輪高速旋轉(zhuǎn)，但形成的“壓強(qiáng)差”不足以使液體進(jìn)入葉輪—?dú)饪`現(xiàn)象(對(duì)泵無傷害)。

啟動(dòng)前注滿液體；吸入管底部裝帶吸濾網(wǎng)底閥（止逆閥）。84.氣縛現(xiàn)象：離心泵借助離心力的作用輸送液體。液大→離心54離心泵實(shí)際安裝示意圖9離心泵實(shí)際安裝示意圖55

泵殼：蝸牛殼形通道。有利于將葉輪拋出液體的動(dòng)能轉(zhuǎn)變成靜壓能；有利于減少能耗。

葉輪：二、離心泵的主要工作部件開式半開式閉式10泵殼：蝸牛殼形通道。葉輪：二、離心泵的主要工作部件56離心泵壓頭的大小取決于泵的結(jié)構(gòu)（如葉輪直徑的大小，葉片的彎曲情況等）、轉(zhuǎn)速及流量。三、離心泵的主要性能參數(shù)

離心泵的主要性能參數(shù)有流量、揚(yáng)程、功率和效率。

１流量qv

，Ｌ/ｓ或m3/ｈ

泵的流量（又稱送液能力）是指單位時(shí)間內(nèi)泵所輸送的液體體積。

２揚(yáng)程Ｈ，m液柱

泵的揚(yáng)程（又稱泵的壓頭）是指單位重量液體流經(jīng)泵后所獲得的能量。

11離心泵壓頭的大小取決于泵的結(jié)構(gòu)（如葉輪直徑的大小，57如右圖所示，在泵的進(jìn)出口處分別安裝真空表和壓力表，在真空表與壓力表之間列柏努利方程式，即實(shí)驗(yàn)：泵壓頭的測(cè)定真空計(jì)壓強(qiáng)表離心泵儲(chǔ)槽式中：pM—壓力表讀出壓力（表壓），N/m2；

pV—真空表讀出的真空度，N/m2；

u1、u2—吸入管、壓出管中液體的流速，m/s；

ΣHf—兩截面間的壓頭損失，m。流量計(jì)12如右圖所示，在泵的進(jìn)出口處分別安裝真空表和壓力表，在真58兩截面之間管路很短，其壓頭損失∑Hf可忽略不計(jì)(2-2)簡(jiǎn)化上式，得若以HM及HV分別表示壓力表真空表上的讀數(shù)，以米液柱（表壓）計(jì)。（2-1）13兩截面之間管路很短，其壓頭損失∑Hf可忽略不計(jì)(2-2)59泵的有效功率Ne：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)，液體流經(jīng)泵后實(shí)際得到的功率。

已知g=9.81m/s2，則式（2-4）可用kW單位表示，即

(2-4a)3功率(2-4)14泵的有效功率Ne：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)，液體流經(jīng)泵后60選配電動(dòng)機(jī)時(shí)，要根據(jù)泵的軸功率進(jìn)行；但要考慮機(jī)械聯(lián)結(jié)方式和泵可能發(fā)生的超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)即要考慮傳動(dòng)效率t

，電動(dòng)機(jī)效率m和安全系數(shù)，因此，泵所配的電動(dòng)機(jī)的功率要比其軸功率大。在機(jī)電產(chǎn)品樣本中所列出的泵的軸功率，除非特殊說明以外，均系指輸送清水時(shí)的數(shù)值。軸功率指泵軸所獲得的功率。若電機(jī)與泵軸間無傳動(dòng)損失，電機(jī)的輸出功率也為泵的軸功率N。注意：4軸功率N15選配電動(dòng)機(jī)時(shí)，要根據(jù)泵的軸功率進(jìn)行；軸功率指泵軸所615效率η反映泵對(duì)液體提供的有效能量與原動(dòng)機(jī)提供給泵的能量(軸功率N)之比。離心泵的總效率一般為0.6～0.85左右。(2-5)165效率η反映泵對(duì)液體提供的有效能量與原動(dòng)機(jī)提供62離心泵運(yùn)轉(zhuǎn)過程中的內(nèi)部能量損失：容積損失：泵內(nèi)液體泄漏造成，高壓低壓區(qū)水力損失：液體流經(jīng)葉輪、泵殼時(shí)，因流速大小和方向的改變，且發(fā)生沖擊而產(chǎn)生的。機(jī)械損失：泵軸與軸承之間的機(jī)械摩擦而引起的等。17離心泵運(yùn)轉(zhuǎn)過程中的內(nèi)部能量損失：容積損失：泵內(nèi)液體泄漏造63例２-１某離心泵以20℃水進(jìn)行性能實(shí)驗(yàn)，測(cè)得體積流量為720m3/h，泵出口壓力表讀數(shù)為3.82kgf/cm2，吸入口真空表讀數(shù)為210mmHg，壓力表和真空表間垂直距離為410mm，吸入管和壓出管內(nèi)徑分別為350mm及300mm。試求泵的壓頭。解：根據(jù)泵壓頭的計(jì)算公式，則有18例２-１某離心泵以20℃水進(jìn)行性能實(shí)驗(yàn)，測(cè)得體積流量為64查得水在20℃時(shí)密度為ρ＝998kg/m3，則

HM=3.82×10.0=38.2mH2O

HV=0.210×13.6=2.86ｍH2O計(jì)算進(jìn)出口的平均流速將已知數(shù)據(jù)代入，則

19查得水在20℃時(shí)密度為ρ＝998kg/m3，則計(jì)算進(jìn)出65特性曲線（characteristiccurves）：在固定的轉(zhuǎn)速下，離心泵的基本性能參數(shù)（流量、壓頭、功率和效率）之間的關(guān)系曲線。強(qiáng)調(diào)：特性曲線是在固定轉(zhuǎn)速下測(cè)出的，只適用于該轉(zhuǎn)速，故特性曲線圖上都注明轉(zhuǎn)速n的數(shù)值。圖上繪有三種曲線Ｈ－qv曲線Ｎ－qv曲線η－qv曲線四、離心泵的特性曲線20特性曲線（characteristiccurves）：6602040608010012010121416182022242602468010203040506070804B20n=2900r/minNHη離心泵的特性曲線m3/h21020406080100120101214161820267

變化趨勢(shì)：離心泵的壓頭在較大流量范圍內(nèi)是隨流量增大而減小的。不同型號(hào)的離心泵，Ｈ－qv曲線的形狀有所不同。較平坦的曲線，適用于壓頭變化不大而流量變化較大的場(chǎng)合；較陡峭的曲線，適用于壓頭變化范圍大而不允許流量變化太大的場(chǎng)合。1Ｈ－qv曲線N~qv~qvH~qvqv22變化趨勢(shì)：離心泵的壓頭在較大流量范圍內(nèi)是隨流量增68N~qv~qvH~qvqv

變化趨勢(shì)：Ｎ－qv曲線表示泵的流量qv和軸功率Ｎ的關(guān)系，Ｎ隨qv的增大而增大。顯然，當(dāng)qv時(shí)，泵軸消耗的功率最小。啟動(dòng)離心泵時(shí)，為了減小啟動(dòng)功率，應(yīng)將出口閥關(guān)閉。2Ｎ－qv曲線23N~qv~qvH~qvqv變化趨勢(shì)：69N~qv~qvH~qvqv

變化趨勢(shì)：開始η隨qv的增大而增大，達(dá)到最大值后，又隨qv的增大而下降。

η—qv曲線最大值相當(dāng)于效率最高點(diǎn)。泵在該點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的壓頭和流量下操作，其效率最高，故該點(diǎn)為離心泵的設(shè)計(jì)點(diǎn)。3η－qv曲線24N~qv~qvH~qvqv變化趨勢(shì)：開始η70

泵在最高效率點(diǎn)條件下操作最為經(jīng)濟(jì)合理，但實(shí)際上泵往往不可能正好在該條件下運(yùn)轉(zhuǎn)，一般只能規(guī)定一個(gè)工作范圍，稱為泵的高效率區(qū)。強(qiáng)調(diào)：泵在銘牌上所標(biāo)明的都是最高效率點(diǎn)下的流量，壓頭和功率。離心泵產(chǎn)品目錄和說明書上還常常注明最高效率區(qū)的流量、壓頭和功率的范圍等。泵的高效率區(qū)N~qv~qvH~qvqv高效率區(qū)的效率應(yīng)不低于最高效率的92%左右。

25泵在最高效率點(diǎn)條件下操作最為經(jīng)濟(jì)合理，但實(shí)際71

式（2-6）稱為比例定律，當(dāng)轉(zhuǎn)速變化小于20%時(shí)，可認(rèn)為效率不變，用上式進(jìn)行計(jì)算誤差不大。當(dāng)轉(zhuǎn)速由n1改變?yōu)閚2時(shí)，其流量、壓頭及功率的近似關(guān)系為：

4離心泵的轉(zhuǎn)數(shù)對(duì)特性曲線的影響(2-6)26式（2-6）稱為比例定律，當(dāng)轉(zhuǎn)速變化小于20%時(shí)72

式（2-7）稱為切割定律。

當(dāng)葉輪直徑變化不大，轉(zhuǎn)速不變時(shí)，葉輪直徑、流量、壓頭及功率之間的近似關(guān)系為：5葉輪直徑對(duì)特性曲線的影響(2-7)27式（2-7）稱為切割定律。當(dāng)葉輪直徑變化不大，轉(zhuǎn)速73

泵生產(chǎn)部門所提供的特性曲線是用清水作實(shí)驗(yàn)求得的。當(dāng)所輸送的液體性質(zhì)與水相差較大時(shí)，要考慮粘度及密度對(duì)特性曲線的影響。6物理性質(zhì)對(duì)特性曲線的影響

28泵生產(chǎn)部門所提供的特性曲線是用清水作實(shí)驗(yàn)求74μ↑→葉輪前、后蓋板與液體之間的摩擦引起的能量損失↑→使所需要的軸功率N↑→η↓。所以特性曲線改變。6.1粘度的影響29μ↑→葉輪前、后蓋板與液體之間的摩擦引起的能量損失↑→使75離心泵的壓頭與密度無關(guān)。注：當(dāng)被輸送液體的密度與水不同時(shí)，不能使用該泵所提供的Ｎ－qv曲線，而應(yīng)按（2-4a）及（2-5）重新計(jì)算。泵的軸功率隨液體密度而改變。6.2密度的影響30離心泵的壓頭與密度無關(guān)。注：當(dāng)被輸送液體的密76Hgpa1100p1<pa,p1

有一定真空度，真空度越高，吸力越大,Hg

越大。

當(dāng)p1

小于一定值后(p1<pv,pv

為環(huán)境溫度下液體的飽和蒸汽壓)，將發(fā)生氣蝕現(xiàn)象。

pv100℃=760mmHg,pv40℃=55.32mmHg五、離心泵的安裝高度和氣蝕現(xiàn)象

1氣蝕現(xiàn)象31Hgpa1100p1<pa,p1有一定真空度，真空77當(dāng)p1<pv時(shí)，部分液體會(huì)汽化，形成許多小氣泡，體積突然膨脹。汽化量與成正比。當(dāng)含有大量氣泡的液體由泵中心的低壓區(qū)流進(jìn)葉輪的高壓區(qū)時(shí)，氣泡在高壓作用下迅速凝結(jié)，形成局部真空，周圍的液體以極高速度沖向原氣泡處，產(chǎn)生極大的沖擊壓力，造成對(duì)葉輪和泵殼的沖擊，使其震動(dòng)并產(chǎn)生噪音。尤其是氣泡凝結(jié)發(fā)生在葉片上時(shí)，液體象許多細(xì)小的高頻沖擊“水”(600~25000Hz)那樣撞擊葉片，時(shí)間一長(zhǎng)，葉輪將被沖蝕成海綿狀，這種現(xiàn)象稱為氣蝕(cavitation)。氣蝕現(xiàn)象：32當(dāng)p1<pv時(shí)，部分液體會(huì)汽化，78如果離心泵在氣蝕條件下工作，泵體將振動(dòng)發(fā)出噪聲，液體流量明顯下降，同時(shí)He、也大幅度降低，嚴(yán)重時(shí)會(huì)吸不上液體。為避免氣蝕現(xiàn)象，要求葉輪入口處的絕對(duì)壓強(qiáng)p1>輸送液體溫度下的飽和蒸氣壓pv.33如果離心泵在氣蝕條件下工作，泵體將振動(dòng)發(fā)出噪79為避免發(fā)生氣蝕現(xiàn)象，應(yīng)限制p1不能太低，或Hg不能太大，即泵的安裝高度不能太高。安裝高度Hg的計(jì)算方法一般有兩種：允許吸上真空高度法；氣蝕余量法。2安裝高度34為避免發(fā)生氣蝕現(xiàn)象，應(yīng)限制p1不能太低，或Hg不能太大，80（1）允許吸上真空高度Hs泵入口處壓力p1所允許的最大真空度。mH2OHs與泵的結(jié)構(gòu)、液體的物化特性、當(dāng)?shù)卮髿鈮簭?qiáng)等因素有關(guān)。一般，Hs<5~7mH2O.（2-8）式中pa—大氣壓，N/m2

ρ—被輸送液體密度，kg/m335（1）允許吸上真空高度Hs泵入口處壓力p1所允許的最大真81Hgp01100如何用允許吸上真空高度確定泵的安裝高度？36Hgp01100如何用允許吸上真空高度確定泵的安裝高度？82將代入下式：可得離心泵允許吸上高度的計(jì)算式：可根據(jù)管路具體情況計(jì)算提高Hg的方法37將代入下式：83

泵制造廠只能給出Hs值，而不能直接給出Hg值。因?yàn)槊颗_(tái)泵使用條件不同，吸入管路的布置情況也各異，有不同的u2/2g

和∑Hf

值，所以，只能由使用單位根據(jù)吸入管路具體的布置情況，由計(jì)算確定Hg。問題：泵制造廠能直接給出泵的安裝高度嗎？38