泵劉雁學(xué)習(xí)課件

泵劉雁學(xué)習(xí)課件第1頁/共257頁化工過程機器的用途：給流體增壓與輸送流體，使其滿足各種化工生產(chǎn)的工藝要求。保證連續(xù)性生產(chǎn)。參與生產(chǎn)環(huán)節(jié)的制作。能量轉(zhuǎn)換和能量回收。作為輔助性生產(chǎn)環(huán)節(jié)中的動力氣源、控制儀表用氣、環(huán)境通風(fēng)等。第2頁/共257頁本課程的教學(xué)目標(biāo)：全面熟悉典型化工過程機器的基本結(jié)構(gòu)、基本工作原理、工作特性以及能夠表征其生產(chǎn)能力的技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)，達到能夠初步學(xué)會選用各種化工過程機器的目的。第3頁/共257頁在專業(yè)體系中的地位：化工過程機器在化工生產(chǎn)中應(yīng)用面大量廣，起著心臟、動力和關(guān)鍵設(shè)備的作用。是專業(yè)的重點學(xué)科。第4頁/共257頁分類及特點：按能量轉(zhuǎn)換分類按流體介質(zhì)分類第5頁/共257頁按能量轉(zhuǎn)換分類：原動機：將流體的能量轉(zhuǎn)換為機械能，用來輸送軸功率。如：汽輪機、燃?xì)廨啓C、水輪機等。工作機：將原動機的機械能轉(zhuǎn)換為流體的能量，用來轉(zhuǎn)變流體的狀態(tài)（提高流體壓力等）與輸送流體。如：泵、壓縮機等。第6頁/共257頁按流體介質(zhì)分類：壓縮機：將機械能轉(zhuǎn)換為氣體的能量，用來給氣體增壓和輸送氣體的機械。如：壓縮機、鼓風(fēng)機、通風(fēng)機等。泵：將機械能轉(zhuǎn)換為液體的能量，用來給液體增壓和輸送液體的機械。分離機：用機械能將混合介質(zhì)分離開的機械。第7頁/共257頁第1章泵第8頁/共257頁第1章泵§1.1概述§1.2離心泵的基本方程§1.3有限葉片數(shù)及葉片離角對理論揚程的影響§1.4泵汽蝕理論及計算§1.5相似理論在離心泵中的應(yīng)用§1.6液體性質(zhì)對離心泵的影響與換算§1.7離心泵的主要零部件§1.8其它類型泵§1.9泵的選用第9頁/共257頁§1.1概述

泵是把機械能轉(zhuǎn)換成液體的能量，用來增壓輸送液體的機械。機械能——來自原動機：電動機、蒸汽透平……液體的能量——位能、壓能、動能……第10頁/共257頁§1.1概述泵的分類：按泵的工作原理和結(jié)構(gòu)形式，分為三類：泵葉片泵（透平泵）容積式泵往復(fù)泵：活塞泵，柱塞泵，隔膜泵轉(zhuǎn)子泵：齒輪泵，螺桿泵，滑片泵離心泵軸流泵混流泵旋渦泵

其他類型泵（流體作用泵）：噴射泵，水錘泵，真空泵第11頁/共257頁葉片式泵——依靠泵內(nèi)作高速旋轉(zhuǎn)的葉輪將能量傳給液體，從而實現(xiàn)液體輸送的機器。第12頁/共257頁容積式泵——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。第13頁/共257頁第14頁/共257頁根據(jù)液流流動方向不同，葉片泵分為離心泵、軸流泵和混流泵三種。單級離心泵最通用的泵大流量，中等揚程，檢修方便泵揚程是各級揚程之和，高達數(shù)百米中等揚程，大流量，結(jié)構(gòu)簡單揚程低，大流量軸流泵多級離心泵導(dǎo)葉式混流泵揚程在10～20m之間，徑向尺寸小蝸殼式混流泵葉片式泵雙吸離心泵第15頁/共257頁離心泵的典型結(jié)構(gòu)與工作原理離心泵的典型結(jié)構(gòu)：第16頁/共257頁主要部件及作用過流部件：吸液室、葉輪、蝸殼（壓液室）；密封部件：軸封裝置、密封環(huán)；其它部件：軸承箱、轉(zhuǎn)軸。第17頁/共257頁離心泵的分類（1）按流體吸入葉輪的方式分類

單吸式泵：結(jié)構(gòu)簡單，廣泛應(yīng)用。雙吸式泵：軸向力平衡好，流量增加一倍。第18頁/共257頁（2）按級數(shù)分類單級泵:揚程低，結(jié)構(gòu)簡單，使用廣泛。多級泵：揚程高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。第19頁/共257頁（3）按泵體形式分類蝸殼泵：殼體呈螺旋形狀。筒形泵：外殼呈筒結(jié)構(gòu)，能承受高壓。第20頁/共257頁（4）其他結(jié)構(gòu)形式高速部分流泵，屏蔽泵等。第21頁/共257頁離心泵的主要性能參數(shù)——（1）揚程H

揚程是單位重量液體從泵進口（泵進口法蘭）處到泵出口（泵出口法蘭）處能量的增值，也就是1N液體通過泵獲得的有效能量。單位：m揚程亦稱有效能量頭。第22頁/共257頁《化工原理》——流體能量衡算

位能：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m的流體自基準(zhǔn)水平面升舉到高度Z做的功：

流體總能量＝內(nèi)能＋機械能＝內(nèi)能＋位能＋動能＋靜壓能第23頁/共257頁動能：流體以一定的速度運動時，便具有一定的動能。質(zhì)量為m流速為c的流體具有的動能：靜壓能（壓強能）：流體內(nèi)部任何一處都有一定的靜壓強。質(zhì)量為m、體積為V的流體流經(jīng)某一截面（截面積為A），流體帶入系統(tǒng)的靜壓能：第24頁/共257頁總機械能：單位重量流體的總機械能：第25頁/共257頁第26頁/共257頁Σhh——水力損失：沖擊損失、摩擦阻力損失、局部阻力損失泵的做功元件（葉輪）對流經(jīng)的單位重量的液體所做的功。理論揚程：第27頁/共257頁離心泵的主要性能參數(shù)——（2）流量Q（G）流量是泵在單位時間內(nèi)輸送出去的液體量。用Q表示容積流量，單位是m3/s，用G表示質(zhì)量流量，單位是kg/s。第28頁/共257頁理論流量：單位時間內(nèi)流入泵做功元件內(nèi)的液量。Qt＝Q+ΣqΣq——單位時間內(nèi)泵容積流量的泄漏量（外部泄漏，內(nèi)部泄漏）第29頁/共257頁（3）功率有效功率：Ne單位時間內(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）：Ni單位時間內(nèi)做功部件所給出的能量。

第30頁/共257頁軸功率：N通常指輸入功率，即單位時間原動機傳遞給泵軸的功，用N表示，單位是W或kW。Nm——機械損失功率：外部機械摩擦損失功率、輪阻損失功率。第31頁/共257頁（4）效率反映了泵中能量損失的程度。容積效率：ηv用來衡量泄漏量的大小，也即密封好壞的指標(biāo)。第32頁/共257頁容積損失：產(chǎn)生原因：內(nèi)泄漏葉輪與泵殼的縫隙，平衡孔漏入入口低壓處。外泄漏軸端密封處漏出泵外。改善措施：改善口環(huán)密封結(jié)構(gòu)、材料、間隙；性能好的密封裝置；影響因素：結(jié)構(gòu)、流量、壓差、揚程第33頁/共257頁水力效率：ηh用來衡量液體流經(jīng)泵時水力損失大小的指標(biāo)。第34頁/共257頁水力損失：產(chǎn)生原因與組成：沿程摩擦損失液體與固體壁面及液體內(nèi)部的摩擦引起的能量損失。局部阻力損失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。沖擊損失流量偏離設(shè)計工況，液體進入葉輪的相對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。第35頁/共257頁水力損失：影響因素：結(jié)構(gòu)、流體性質(zhì)改善措施：流道變化平緩，避免死角和突變；提高流道的加工精度；設(shè)計流量附近工作。第36頁/共257頁機械效率：ηm用來衡量泵運動部件之間的摩擦損失及輪阻損失大小的指標(biāo)。第37頁/共257頁機械損失：產(chǎn)生原因：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。影響因素：葉輪前后蓋板外表面形狀及粗糙度、泵殼的形狀、液體粘度。軸承、密封結(jié)構(gòu)及潤滑。第38頁/共257頁機械損失：改善措施：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及尺寸；合理選擇軸承、及密封的結(jié)構(gòu)形狀。第39頁/共257頁總效率：η用以衡量泵經(jīng)濟性的指標(biāo)。水力效率ηh容積效率ηv機械效率ηm第40頁/共257頁（5）汽蝕余量表示泵汽蝕性能的參數(shù)。允許汽蝕余量NPSH；允許吸上真空度(Hs)a泵汽蝕的理論和計算——§1.4（6）轉(zhuǎn)速離心泵每分鐘旋轉(zhuǎn)的速度，用n表示，單位r/min

第41頁/共257頁例題1-1某B型離心泵，其吸入管口徑

為0.1m，排出管口徑

為0.075m，流量

為0.025m3/s，出口壓力表

讀數(shù)為0.33MPa（表壓），進口真空表

讀數(shù)為0.04MPa，兩表位差為0.8mH2O，電機功率為12.5kw，電機效率

η′為0.95，泵與電機直聯(lián)，輸送介質(zhì)為水，問此泵的揚程為多少？泵的有效功率為多少？軸功率為多少？效率為多少？第42頁/共257頁已知：Ds=0.1m，Dd=0.075m，Ps=（0.1－0.04）MPa，Pd=（0.33＋0.1）MPa，Q=0.025m3／s，Z=0.8mH2O，N′=12.5kw，η′=0.95第43頁/共257頁解：第44頁/共257頁離心泵的型號標(biāo)志第45頁/共257頁型式代號泵的名稱型式代號泵的名稱ISISO國際標(biāo)準(zhǔn)型單級單吸離心泵S或Sh單級雙吸式離心泵B或BA單級單吸懸臂式離心清水泵DS多級分段式首級為雙吸葉輪D或DA多級分段式離心泵KD中開式多級離心泵DL多級立式筒形離心泵KDS多級中開式離心泵首級為雙吸葉輪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低揚程立式泥漿泵F耐腐蝕系ND高揚程臥式泥漿泵IH單級單吸耐腐蝕離心泵NDJF低揚程臥式耐腐蝕襯膠泥漿泵JC長軸離心深井泵WGF高揚程臥式耐腐蝕污水泵WX旋渦離心泵WDL低揚程立式污水泵第46頁/共257頁舉例：150S50A—

150D30×5—

IS80-65-160—

入口法蘭直徑150mm，單級雙吸離心泵，揚程50mH2O，第一次切割入口法蘭直徑150mm，分段式多級離心泵，揚程30mH2O，級數(shù)5單級單吸清水泵，入口法蘭直徑80mm，出口法蘭直徑65mm，葉輪直徑160mm第47頁/共257頁§1.2離心泵的基本方程1.2.1液體在離心泵葉輪中的流動流動較為復(fù)雜，為便于研究，先作如下假設(shè)：液體為理想液體即無粘性且為穩(wěn)定流動；假如葉輪中葉片數(shù)無限多，且葉片的厚度忽略不計，液體流經(jīng)葉道時緊緊地受到葉片的約束，嚴(yán)格按葉形流動，且在同一半徑上，液體沿葉形流動的相對速度大小和方向均相同。所以，對于葉片無限多的理想葉輪，液體流過葉輪時的復(fù)雜運動，便可以由葉輪的旋轉(zhuǎn)運動（牽連運動）和與葉片形狀一致的相對運動來合成。第48頁/共257頁液體在葉輪中的流動的絕對運動分解為對于動坐標(biāo)的相對運動和該動座標(biāo)相對于靜止坐標(biāo)的牽連運動。所以，對于葉片無限多的理想葉輪，液體流過葉輪時的復(fù)雜運動，便可以由葉輪的旋轉(zhuǎn)運動（牽連運動）和與葉片形狀一致的相對運動來合成。相對速度：液體沿葉形流動的速度；用w表示。牽連速度：葉輪旋轉(zhuǎn)的速度，用u表示。絕對速度：兩個速度的合成，用c表示。第49頁/共257頁1.2.2液體在葉輪中流動時的速度三角形速度三角形如圖示：三個速度構(gòu)成了速度Δ，α表示c與u之間的夾角，β表示w與u反方向延長線之間的夾角，α，β稱為流動角，其大小與葉輪的結(jié)構(gòu)有關(guān)。根據(jù)余弦定理，則：第50頁/共257頁1.2.2液體在葉輪中流動時的速度三角形第51頁/共257頁u、Cu、Cr可確定速度三角形吸液室為軸向收縮管狀的Cu1＝0入口速度三角形出口速度三角形第52頁/共257頁絕對速度的周向分速--絕對速度的徑向分速--葉片阻塞系數(shù)(考慮葉片厚度δ使葉輪流體面積減小的系數(shù))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)βA——葉片的安置角(出口的βA2稱為葉片離角)第53頁/共257頁

我們還采用下標(biāo)1、2及0分別表葉片進口、葉片出口和葉輪進口處的參數(shù)，同時還采用下標(biāo)∞來表示液體在葉片數(shù)為無限多的理想葉輪中流動時的各參數(shù)。

葉輪的幾何參數(shù)、工作轉(zhuǎn)速及流量是決定速度三角形形狀及大小的三個主要因素。第54頁/共257頁

流體在泵體內(nèi)流動遵循連續(xù)性方程、伯努力方程、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量，亦稱理論揚程。該方程的數(shù)學(xué)表達式為或1.2.3歐拉方程葉片無限多時的理論揚程第55頁/共257頁歐拉方程是用來計算原動機通過軸和葉輪將機械能轉(zhuǎn)換給流體的能量，稱為葉輪機械的基本方程。由流體力學(xué)的動量矩定理導(dǎo)出。理論力學(xué)中的質(zhì)點系動量矩定理：質(zhì)點系對某軸的動量矩對時間的導(dǎo)數(shù)，等于外力對同軸的矩。

*推導(dǎo)：第56頁/共257頁質(zhì)點對固定點的動量矩：設(shè)質(zhì)點M的質(zhì)量為m,某瞬時的速度為v，質(zhì)點相對于固定點O的矢徑（由定點O畫到動點M的有向線段,稱為動點M的矢徑）為r，質(zhì)點對固定點的動量矩定義為:質(zhì)點M的動量對于O點的矩，稱為質(zhì)點對于O點的動量矩，即：第57頁/共257頁在dt時間內(nèi)流過葉輪的液流動量矩變化：

因此作用在液流上諸外力對O軸的力矩是：第58頁/共257頁此力矩就是葉片推動液流時轉(zhuǎn)軸所受的力矩，即在流量為Qt時轉(zhuǎn)軸的作功力矩。由此力矩可計算出單位時間內(nèi)葉輪所作的功（泵的水力功率）,即：由：得：歐拉方程式第59頁/共257頁有：歐拉第二方程式第60頁/共257頁Hp（靜壓頭）Hd(動壓頭)離心力的作用下葉輪旋轉(zhuǎn)所增加的靜壓頭葉片間通道面積逐漸加大使液體的相對速度減少所增加的靜壓頭液體流經(jīng)葉輪后所增加的動壓頭（在蝸殼中其中一部分將轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓能）Hp用于克服裝置中的流阻、液位差和反壓。要求Hp大于這三者之和。Hd表現(xiàn)為液流的絕對速度增加。要求Hd不宜過大，因為Hd大流阻大。第61頁/共257頁對歐拉方程式的分析①在離心泵設(shè)計中，為提高理論壓頭，一般使α1＝90°（液體徑向進入葉片間通道），cosα1＝0，則cu1∞=0第62頁/共257頁②Ht∞與轉(zhuǎn)速n有關(guān)：n↑→Ht∞↑；反之相反；③Ht∞與D有關(guān),即與葉輪的直徑有關(guān)，增大葉輪直徑，揚程增加；第63頁/共257頁④

Ht∞與β2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）前彎葉片第64頁/共257頁噪音小、效率高、工作平穩(wěn)、不會過載。對葉片出口角β2的討論：第65頁/共257頁理論揚程的大小與葉輪進出口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樣的。第66頁/共257頁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，它遵循能量轉(zhuǎn)換與守恒定律；只要知道葉輪進出口的流體速度，即可計算出單位重量流體與葉輪之間機械能轉(zhuǎn)換的大小、而不管葉輪內(nèi)部的流動情況；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；推而廣之只需將等式右邊各項的進出口符號調(diào)換一下，亦適用于葉輪式的原動機如汽輪機、燃?xì)廨啓C等。第67頁/共257頁例題1-2設(shè)一離心泵葉輪尺寸b1=3.5cm，b2=1.9cm，D1=17.8cm，D2=38.1cm,βA1=18°，βA2=20°，n=1450r/min，軸向收縮吸液室，求Qt及此流量下的Ht∞。（τ1=τ2=0.9）入口速度三角形出口速度三角形第68頁/共257頁解：

u1=πD1n/60=13.5m/s

由無限葉片進口速度三角形知：

cu1=0cr1∞=u1×tgβA1=13.5×tg18°=4.39m/s

Qt=πD1b1τ1cr1∞≈π×0.178×0.035×0.9×4.39=0.0773m3/s第69頁/共257頁由無限葉片出口速度三角形：第70頁/共257頁§1.3有限葉片數(shù)及葉片離角βA2對理論揚程的影響1.3.1液體在葉片數(shù)目有限時的實際葉輪中的流動在實際的離心泵葉輪中，葉片數(shù)目是有限的，且葉片間的流道較寬，葉道中液流的慣性力還會起一定作用，使之產(chǎn)生附加的相對運動——與葉輪轉(zhuǎn)向相反的軸向旋渦。第71頁/共257頁在葉片數(shù)有限的葉輪中，液體的相對運動可以看成是由跟葉片形狀完全一致的均勻相對運動和因慣性力而產(chǎn)生的附加軸向漩渦運動疊加而成。疊加的結(jié)果，使得在同一個圓周上，液體流過實際葉輪時相對速度的大小不一樣。在葉片工作面一側(cè)相對速度小，在葉片的背面（非工作面）相對速度大。第72頁/共257頁1.3.2有限葉片數(shù)對液道進出口速度三角形的影響在葉輪出口處，由于軸向漩渦產(chǎn)生的附加相對速度方向同葉輪的周速方向相反，故在葉道出口處由wu∞與wu2疊加成液流相對速度w2

，它的方向與該處的葉片安置方向不一致，即β2≠βA2并且是偏向葉輪轉(zhuǎn)動的相反方向β2＜βA2

。附加相對速度對出口速度三角形的影響第73頁/共257頁在葉片數(shù)目有限的葉輪中，由于慣性作用，使液體流出葉輪時表現(xiàn)出旋轉(zhuǎn)不足。反映在出口速度三角形上便是cu2＜cu2∞。從圖還可看出，這個旋轉(zhuǎn)不足的量Δcu2

＝cu2∞

－cu2

＝Δwu2完全是由于軸向漩渦產(chǎn)生的。附加相對速度對出口速度三角形的影響第74頁/共257頁附加相對速度對出口速度三角形的影響第75頁/共257頁于葉道進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Δwu1≈0。即葉片數(shù)目有限對液道進口處的速度三角形影響很小，通?？梢圆豢紤]。附加相對速度對入口速度三角形的影響第76頁/共257頁實際葉輪理論揚程：μ——環(huán)流系數(shù)（又稱周速糾正系數(shù)），用以考慮葉片數(shù)有限對理論揚程的影響μ與葉片數(shù)z、葉片離角βA2、葉輪形狀尺寸D1/D2等參數(shù)有關(guān)葉片有限的實際葉輪：1.3.3有限葉片數(shù)對理論揚程Ht的影響第77頁/共257頁歐拉方程進液無預(yù)旋時：cu1∞＝0則：代入及得：1.3.4葉片離角βA2對理論揚程的影響βA2增加時，Ht∞也增加。第78頁/共257頁βA2增加時，Ht∞也增加。βA2＝90°時：Hd∞＝1/2Ht∞

徑向葉片；βA2＜90°時：ρ∞＞1/2后彎葉片；βA2＞90°時：ρ∞＜1/2前彎葉片Hp（靜壓頭）Hd(動壓頭)第79頁/共257頁βA2＝90°時：Hd∞＝1/2Ht∞

徑向葉片；βA2＜90°時：ρ∞＞1/2后彎葉片；βA2＞90°時：ρ∞＜1/2前彎葉片反作用度：反映靜揚程在理論揚程中所占的比例第80頁/共257頁希望離心泵使液體獲得的靜揚程在理論揚程中占有比例較大，即希望有較大的ρ∞；希望動揚程較小，則流動損失小，泵效率高?！喽嗖捎玫摩翧2＜90°的后彎葉片。通常βA2

＝15～40°，石化用泵通常βA2

＝25～30°。第81頁/共257頁1.3.5離心泵的性能曲線H-Q特性曲線是選擇和使用泵的主要依據(jù)，一般有“陡降”、“平坦”“駝峰”三種形狀。N-Q曲線是合理選擇原動機功率和操作啟動泵的依據(jù)。η-Q曲線是檢查泵工作經(jīng)濟性的依據(jù)。泵最高效率以下5～8%（一般取7%）范圍內(nèi)所對應(yīng)的工況為高效工作區(qū)。NPSHr-Q曲線是檢查泵工作是否發(fā)生汽蝕的依據(jù)。第82頁/共257頁

Ht∞－Qt關(guān)系式，Ht∞和Qt呈直線關(guān)系。當(dāng)泵與轉(zhuǎn)速一定時，對后彎葉輪（βA2＜90o），Ht∞－Qt為向下的直線，Qt增大，對應(yīng)的Ht∞減小，當(dāng)Qt=0時，泵的理論揚程最大，即：1.3.6泵特性曲線的理論分析葉片數(shù)無限時揚程與流量的關(guān)系：第83頁/共257頁葉片數(shù)有限時對理論揚程的修正：第84頁/共257頁

欲使離心泵獲得較大的揚程，可取較大的n、D2、βA2，第85頁/共257頁H－Q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：H-Q曲線的各種形狀

Ⅰ為單調(diào)下降形揚程，用以輸送易于堵塞管路的液體介質(zhì)Ⅱ為平坦形揚程，對流量不敏感Ⅲ為駝峰形，易產(chǎn)生不穩(wěn)定工況第86頁/共257頁離心泵的軸功率與流量（N—Q）曲線

：第87頁/共257頁離心泵的軸功率與流量（N—Q）曲線

：機械損失功率容積損失第88頁/共257頁

泵的軸功率與泵的理論揚程、理論流量及機械損失、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N—Q曲線，如不特別說明，則是指輸送20℃的水時的功率。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20℃的水不相同時，原圖中讀出的功率應(yīng)加以換算。第89頁/共257頁離心泵的效率與流量（η—Q）曲線

：性能曲線很難精確求得（損耗難以計算），因此靠實際測量。第90頁/共257頁1.3.7離心泵的管路特性曲線對A－A截面及B－B截面列伯努利方程：靜揚程：ζAB——管路系統(tǒng)A、B截面間的阻力系數(shù)，它與管子截面形狀、大小及管長、管內(nèi)流動情況、閥門開啟度有關(guān)第91頁/共257頁管路特性曲線如果改變泵出口閥的開啟度，則ζAB變化，開度越大ζAB越小，曲線變平坦，從圖中的Ⅰ變?yōu)棰蚯€。如果改變A、B液位的高度，則L—Q曲線平移，如果液位差增加，則曲線由Ⅰ變?yōu)棰蟮?2頁/共257頁運轉(zhuǎn)工況點：當(dāng)泵安裝在管路中運行時，通過泵的流量必定與管路系統(tǒng)內(nèi)的流量相同，泵的揚程與管路所需的能量也應(yīng)相同，即H=L。泵特性曲線H－Q與裝置特性曲線L－Q的交點。1.3.8離心泵的工作點在B點工作，則HB＞LB，泵提供的揚程有富裕，勢必使液體加速，流量增加至F點才穩(wěn)定下來。在A點工作，HA＜LA，管路需要的能量大于泵提供的揚程，管內(nèi)流速下降，流量下降至F點才穩(wěn)定下來。工作點在F點運行時穩(wěn)定不變，則此時的工況稱穩(wěn)定工況點，離心泵的工作點應(yīng)盡量是高效點或設(shè)計流量點，這樣最經(jīng)濟第93頁/共257頁

泵不穩(wěn)定工作的產(chǎn)生條件：泵具有駝峰狀的性能曲線H－Q斜率大于L－Q的斜率不穩(wěn)定工況點穩(wěn)定性判別式：第94頁/共257頁

泵不穩(wěn)定工作的產(chǎn)生條件：管路中有自由升降的液面或其他能儲存和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、振動和噪音。不穩(wěn)定工況點有自由升降液面的不穩(wěn)定工況第95頁/共257頁流量滿足QI+II=QI=QII揚程滿足HI＋II＝HI＋HII，兩臺泵串聯(lián)時，泵的性能不能相差太大，否則效率會降低，通常采用兩臺相同的泵串連。兩臺泵串聯(lián)工作后，第II臺泵的壓力增高，應(yīng)注意校核軸封及殼體強度的可靠性。串聯(lián)兩性能不同的泵串聯(lián)1.3.9離心泵的串并聯(lián)HI＋II－QI＋II曲線是根據(jù)同一流量下I、II兩臺泵相應(yīng)揚程迭加所得第96頁/共257頁聯(lián)合工作的流量、揚程曲線HI+II－QI+II是同一揚程下兩泵流量相加得到的工作點兩泵的揚程相等，即HI=HII=HI+II工作點流量滿足QI+II=QI+QII，即泵并聯(lián)運行按揚程相等原則分配流量。并聯(lián)兩性能不同的泵并聯(lián)1.3.9離心泵的串并聯(lián)兩臺泵單獨工作時的流量QI、QII之和要大于并聯(lián)后的流量QI+II，表示因管路阻力使并聯(lián)后的流量小于兩泵單獨運行時的流量之和，一般希望兩臺揚程相差不大的泵并聯(lián)，否則效果不好第97頁/共257頁管路特性曲線較平坦，L1，并聯(lián)工作點為1，串聯(lián)工作點為l′，并聯(lián)工作時的流量、揚程比串聯(lián)時的要大，故管路特性曲線較平坦時宜用并聯(lián)來提高揚程及流量。當(dāng)管路特性曲線較陡時，L3，串聯(lián)的工作點為2，并聯(lián)的工作點為2′，此時串聯(lián)的流量、揚程都高于并聯(lián)的流量、揚程，宜用串聯(lián)來提高流、揚程。1.3.9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

串并第98頁/共257頁離心泵運行工況的調(diào)節(jié)（1）改變工況點的三種途徑泵的運行工況點是泵特性曲線和裝置特性曲線的交點，改變工況點有三種途徑：a.改變泵的特性曲線；b.改變裝置的特性曲線；c.同時改變泵和裝置的特性曲線。第99頁/共257頁離心泵運行工況的調(diào)節(jié)第100頁/共257頁改變泵特性曲線的調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)適于大功率，揚程變化大的場合。切割葉輪外徑調(diào)節(jié)永久改變，使流量變小。第101頁/共257頁改變前置導(dǎo)葉葉片角度的調(diào)節(jié)改變進口前的液體絕對速度，使液流正、負(fù)預(yù)旋流入液道，從而改變揚程和流量。改變半開式葉輪葉片端部間隙的調(diào)節(jié)間隙增大，流量減小，效率降低。泵的并聯(lián)或串聯(lián)調(diào)節(jié)并聯(lián)增加流量；串聯(lián)增加揚程。一般管路特性曲線較陡采用串聯(lián)，提高流量；平坦采用并聯(lián)，提高揚程和流量。第102頁/共257頁離心泵運行工況的調(diào)節(jié)第103頁/共257頁改變裝置特性曲線的調(diào)節(jié)閘閥調(diào)節(jié)簡單，應(yīng)用廣；但能量損失大液位調(diào)節(jié)液位升高，揚程增大，使液位在一定范圍內(nèi)進行調(diào)節(jié)旁路分流調(diào)節(jié)適用于流量和揚程都減少的場合。主管路阻力曲線旁路阻力曲線關(guān)閉旁路第104頁/共257頁離心泵的工作過程灌泵；啟動原動機；注意防止發(fā)生氣縛。泵裝置組成工作過程產(chǎn)生離心力，液體排出葉輪；葉輪入口處形成低壓，壓差，不斷吸入液體；液體不斷吸入和排出；第105頁/共257頁

離心泵啟動時，若泵內(nèi)存有空氣，由于空氣密度很小，旋轉(zhuǎn)后產(chǎn)生的離心力小，因而葉輪中心區(qū)所形成的低壓不足以吸入液體，這樣雖啟動離心泵也不能完成輸送任務(wù)，這種現(xiàn)象稱為氣縛。這表示離心泵無自吸能力，所以離心另在啟動前必須向泵內(nèi)灌滿被輸送的液體。第106頁/共257頁1.4.1

泵汽蝕現(xiàn)象概述§1.4泵汽蝕的理論和計算離心泵內(nèi)壓力變化如圖，在葉片進口的K點，液體壓力降到最低。第107頁/共257頁（1）汽蝕發(fā)生的機理

泵內(nèi)液體壓力變化，葉輪入口附近出現(xiàn)最低壓降；最低壓力低于液體輸送溫度下的飽和蒸汽壓，液體汽化，形成氣泡；壓力較高處，氣泡凝結(jié)潰滅，形成空穴；瞬間周圍液體，以高速沖來填補空穴，撞擊阻礙流體流動；葉輪表面剝蝕或化學(xué)腐蝕。第108頁/共257頁

把液體汽化、凝結(jié)、沖擊，形成高壓、高頻沖擊載荷，造成金屬材料的機械剝蝕與電化學(xué)腐蝕破壞的綜合現(xiàn)象稱為汽蝕。第109頁/共257頁（2）汽蝕的嚴(yán)重后果

汽蝕使過流部件被剝蝕破壞汽蝕使泵的性能下降汽蝕使泵產(chǎn)生噪音和振動汽蝕也是水力機械向高流速發(fā)展的巨大障礙第110頁/共257頁第111頁/共257頁第112頁/共257頁（2）汽蝕的嚴(yán)重后果

第113頁/共257頁1.4.2泵發(fā)生汽蝕條件的理論關(guān)系——汽蝕基本方程式泵是否發(fā)生汽蝕是由泵本身和吸入裝置兩方面決定的。（1）有效汽蝕余量

有效汽蝕余量是指液流自吸液罐（池）經(jīng)吸入管路到達泵吸入口后，高出汽化壓力所富余的那部分能量頭，用表示，即式中、分別為液流在泵入口處的壓力和速度pv：汽化壓力。

第114頁/共257頁由伯努利方程可知得到：

有效汽蝕余量的大小與泵吸入裝置的條件有關(guān)。故稱為泵吸入裝置的有效汽蝕余量。流動損失第115頁/共257頁（2）泵必需的汽蝕余量泵必需的汽蝕余量是表示泵入口到葉輪內(nèi)最低壓力點K處的靜壓能量頭降低值，用表示如下：

式中

和

為葉片進口稍前的0截面上的液體絕對流速和相對流速，

為絕對流速及流動損失引起的壓降能頭系數(shù)，一般，為液體繞流葉片的壓降能頭系數(shù)，一般在無沖擊流入葉片的情況。

值愈小，泵愈不易發(fā)生汽蝕。第116頁/共257頁（3）汽蝕判別式我們知道當(dāng)泵發(fā)生汽蝕時，則所以得到泵發(fā)生汽蝕的判別式，也叫汽蝕基本方程式?？梢詺w納為：許用汽蝕余量：第117頁/共257頁第118頁/共257頁提高離心泵抗汽蝕性能的措施

提高離心泵抗汽蝕性能有兩種措施：一種是改進泵本身的結(jié)構(gòu)參數(shù)或結(jié)構(gòu)型式，使泵具有盡可能小的必需汽蝕余量；另一種是合理地設(shè)計泵前裝置及其安裝位置，使泵入口處具有足夠大的有效汽蝕余量。第119頁/共257頁（1）提高離心泵本身抗汽蝕的性能改進泵的吸入口至葉輪葉片入口附近的結(jié)構(gòu)設(shè)計，使盡量減小。增大葉輪入口直徑、減小輪轂直徑，增大b1，都可使過流面積增大，從而減小第120頁/共257頁改進泵的吸入口至葉輪葉片入口附近的結(jié)構(gòu)設(shè)計，使盡量減小。增大葉輪前蓋板曲率半徑，使液流緩慢轉(zhuǎn)彎，減小壓降。減小葉片進口厚度、減小表面粗糙度等均可減小阻力損失。第121頁/共257頁第122頁/共257頁增加泵前儲液罐中液面壓力。減小泵前吸上裝置的安裝高度。根據(jù)

吸上裝置（2）提高進液裝置汽蝕余量的措施減小泵前管路上的流動損失。

第123頁/共257頁（2）提高進液裝置汽蝕余量的措施倒灌裝置將吸上裝置改為倒灌，并增加倒灌裝置的安裝高度。減小泵前管路上的流動損失。

第124頁/共257頁1.4.4吸入真空度和汽蝕余量的關(guān)系*吸入真空度是指泵進口處的真空度（泵進口絕對壓力小于大氣壓力的數(shù)值，其數(shù)值以換算到基準(zhǔn)面上的液柱高度表示）。也是表示吸入壓力的一種方法。式中：Hs——吸上真空度，用安裝在泵入口法蘭處的真空壓力表測量；

pa——標(biāo)準(zhǔn)條件下的大氣壓力；

ps——泵入口處的壓力。則在泵發(fā)生汽蝕條件下求得的最大吸上真空度為：第125頁/共257頁所以，為使泵不發(fā)生汽蝕，要求：吸上真空度要小于最大吸上真空度，并留有一定的余量。允許吸上真空度：第126頁/共257頁得出：減少泵前吸上裝置的安裝高度，減少了吸上真空度。將吸上真空高度定義代入前式得：第127頁/共257頁【例題】現(xiàn)采用一臺離心泵作為某塔底的輸油泵，已知該泵在工作條件的允許汽蝕余量[NPSH]=5.6m油柱，油的密度為800kg/m3，不考慮粘度的影響，飽和蒸汽壓力

pv＝1.5×105Pa(絕壓)，塔底油面上的壓力為pc＝1.5×105Pa(絕壓)，泵吸入管道的阻力損失Δhc-s＝0.5m油柱。若塔底油面至泵軸中心距離為5.5m，試問能否安全可靠地工作？為什么？第128頁/共257頁相似理論的應(yīng)用價值按照性能良好的模型級或機器，快速設(shè)計出性能良好的新機器；將模型化試驗的結(jié)果，換算成設(shè)計條件或使用條件下的機器性能；相似的機器可用通用性能曲線表示其性能；使產(chǎn)品系列化、通用化、標(biāo)準(zhǔn)化，利于產(chǎn)品設(shè)計制造，也利于產(chǎn)品的選型使用。利用相似理論中的一些規(guī)律，與試驗結(jié)合，有效解決一些復(fù)雜過程的研究和設(shè)計問題：大致有以下四方面用途：相似理論的主要任務(wù)在于揭示滿足相似所需的足夠條件，包括找出決定流動相似的相似準(zhǔn)數(shù)。在離心泵中的應(yīng)用有重要意義。§1.5相似理論在離心泵中的應(yīng)用第129頁/共257頁1.5.1泵的流動相似條件幾何相似、運動相似（對應(yīng)點同名速度方向一致，比值相等，即速度三角形相似。）相似條件il

——尺寸比例系數(shù)

幾何相似還包括葉片安置角、葉片數(shù)、葉片阻塞系數(shù)對應(yīng)相似：第130頁/共257頁1.5.2相似定律和比例定律相似工況保持流動相似，兩泵的性能參數(shù)滿足相似定律表達式流量關(guān)系

（1）相似定律相似定律∵第131頁/共257頁揚程關(guān)系

功率關(guān)系∵∵第132頁/共257頁如果液體密度相同，兩泵的尺寸和轉(zhuǎn)速相差不大時，認(rèn)為在相似工況運行時，各效率分別相等，則簡化的相似定律表達式：第133頁/共257頁（2）比例定律同一臺泵，若輸送液體不變，當(dāng)轉(zhuǎn)速由改變?yōu)闀r，根據(jù)相似定律，，則在不同轉(zhuǎn)速下相似工況的對應(yīng)參數(shù)與轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系式為第134頁/共257頁1.5.3比轉(zhuǎn)數(shù)（1）比轉(zhuǎn)數(shù)的引出

相似定律表達了在相似條件下相似工況點性能參數(shù)之間的相似關(guān)系。如果在幾何相似泵中能用性能參數(shù)之間的某一綜合參數(shù)來判別是否為相似工況，則不必證明運動相似，即可方便地應(yīng)用相似定律，為此建立了比轉(zhuǎn)數(shù)的概念。第135頁/共257頁第136頁/共257頁

比轉(zhuǎn)數(shù)是表征葉輪泵運轉(zhuǎn)性能和葉輪幾何特征的一個綜合性參數(shù)。比轉(zhuǎn)數(shù)對幾何形狀相似的泵而言是聯(lián)系泵流量、揚程和轉(zhuǎn)速之間關(guān)系的指標(biāo)。比轉(zhuǎn)數(shù)不依賴泵的尺寸、反映泵的流量、揚程、轉(zhuǎn)速關(guān)系的綜合相似準(zhǔn)數(shù)。按泵安裝最大葉輪直徑，以泵最佳效率點的泵性能計算比轉(zhuǎn)數(shù)。第137頁/共257頁（2）比轉(zhuǎn)數(shù)的計算式（歐美）（中國）式中的單位流量用m3/s，揚程用m，轉(zhuǎn)速用r/min，雙吸泵的葉輪流量除以2，多級泵揚程除以級數(shù)。第138頁/共257頁

對一臺泵其設(shè)計點只有一個，故比轉(zhuǎn)數(shù)是定值。比轉(zhuǎn)數(shù)有量綱，必須注意單位統(tǒng)一。比轉(zhuǎn)數(shù)是判別幾何相似、運動相似的準(zhǔn)數(shù)，故可按比轉(zhuǎn)數(shù)來對泵的幾何形狀及性能曲線的趨勢進行分類。含義：第139頁/共257頁（3）比轉(zhuǎn)數(shù)的應(yīng)用泵分類模型設(shè)計選擇和使用泵編制系列型譜比轉(zhuǎn)數(shù)大，則流量大，揚程低第140頁/共257頁（4）汽蝕比轉(zhuǎn)數(shù)*表示了泵在最佳工況下的汽蝕特性參數(shù)，其表達式：c值作為相似準(zhǔn)則數(shù)，相似泵的c值相等，相同流量下c值越大，越小，泵的抗汽蝕性能越好。

第141頁/共257頁1.5.4葉輪切割定律泵型號后附加的A、B、C字符，表示葉輪直徑被切割，是該泵的變形。若新設(shè)計的泵通過試驗性能偏高，或用戶使用的性能低于已有泵的性能，即可用這種切割葉輪外徑的辦法來解決問題。葉輪切割前后性能參數(shù)的變化關(guān)系，可近似由切割定律來表達：使用切割定律的切割量不能太大，經(jīng)驗表明：允許最大相對切割量與比轉(zhuǎn)數(shù)有關(guān)。第142頁/共257頁第143頁/共257頁相似方法設(shè)計泵*

相似法又稱模型法，是泵設(shè)計的主要方法，相似法可將實型泵設(shè)計成模型泵，對模型泵進行試驗，選一模型泵設(shè)計實型泵。設(shè)計步驟：按給定參數(shù)計算欲設(shè)計泵的比轉(zhuǎn)數(shù)；選擇與實型泵比轉(zhuǎn)數(shù)相同且性能良好的泵為模型泵；根據(jù)模型泵與設(shè)計泵的性能參數(shù)，計算尺寸系數(shù)；

按尺寸比例系數(shù)及模型泵尺寸，算出實型泵的尺寸；以相同轉(zhuǎn)速時模型泵性能曲線為依據(jù)，按相似定律作出實型泵的性能曲線；上述設(shè)計在兩泵幾何尺寸相差不大時誤差較小。第144頁/共257頁1.5.5泵的高效工作范圍高效工作范圍規(guī)定以最高效率下降為界，中國規(guī)定：未切割葉輪外徑的H-Q曲線達到葉輪最大切割量時的H-Q曲線第145頁/共257頁1.6.1液體性質(zhì)對泵性能的影響軸功率N與密度ρ成正比，即密度增加，軸功率增加；§1.6液體性質(zhì)對離心泵性能的影響與換算（1）液體密度對泵性能的影響密度影響泵的吸入特性，密度增加時，NPSHa下降，易發(fā)生汽蝕。第146頁/共257頁（2）飽和蒸汽壓對泵性能的影響飽和蒸汽壓力對泵的吸入特性有較大的影響，飽和蒸汽壓上升，NPSHa下降，易汽蝕。第147頁/共257頁(3）液體含有雜質(zhì)對泵性能的影響

液體含有雜質(zhì)后，密度增加，粘度增加，使泵的流量Q、揚程H、效率η下降；對機械密封不利，造成泄漏增加，容積效率下降。第148頁/共257頁(4）粘度對泵性能的影響液體粘度增大后，因粘性力增加，使液體沿葉輪流動的速度減慢，且邊界層增厚，沿程摩擦損失增加。使揚程H、流量Q及效率η下降。輪阻損失增加，故軸功率增加。粘度增加使泄漏減少。一般輸送粘性液體時，希望選比轉(zhuǎn)數(shù)較大的泵（因輪阻損失下降則消耗的主要附加功率下降快），通常取比轉(zhuǎn)數(shù)為85～100的泵。第149頁/共257頁1.6.2輸送不同粘度液體時泵性能換算（1）前蘇聯(lián)國家石油機械設(shè)計研究院已知輸送20℃水的性能參數(shù)為Qw、Hw、ηw、（NPSHr）w、時，可根據(jù)下列關(guān)系換算成輸送粘性液體時的性能參數(shù)Qv、Hv、ηv、（NPSHr）v。、Nv

KQ、KH、Kη、KΔh——分別為流量、揚程、效率、汽蝕余量的換算系數(shù)

ρv——粘性液體的密度，m3/s

第150頁/共257頁前蘇聯(lián)國家石油機械研究設(shè)計院的換算系數(shù)第151頁/共257頁橫坐標(biāo)為雷諾數(shù)：ν——液體的運動粘度，cm2/s;Qow——泵輸送水時最高效率點（或設(shè)計點）的流量。cm3／s；Deq一一葉輪出口處的當(dāng)量直徑，cm,Deq=(4b2D2τ2)1/2,τ2取0.9。這種換算方法有下列特點：①適用場合；0.8Qow≤Q≤1.2Qow，ns＝50～130,ν＜3×10-4m2／s,適用于離心式蝸殼泵，特別是大型離心泵換算時較精確。②換算系數(shù)圖是在假定流量為零時揚程不變及設(shè)計工況下比轉(zhuǎn)數(shù)不變的前提下得出的。③此方法修正系數(shù)全面，有NPSHr的修正,但必須知道葉輪的出口尺寸（D2、b2、τ2），且非設(shè)計工況下?lián)Q算時，仍須按設(shè)計工況下的修正系數(shù)修正。第152頁/共257頁（2）美國水利學(xué)會Qow第153頁/共257頁這種換算方法的特點：①適用場合為均一性液體,未發(fā)生汽蝕時的離心泵。對非均一性液體及混流泵、軸流泵不適用。適用范圍為。ν＜8.65×10－4m2／s，0.6Qow＜Q＜1.2Qow。②只須知道H、Q、ν就可換算。③換算范圍廣，不同工況時揚程系數(shù)不同,但圖表不能外延，且沒有汽蝕余量的修正。第154頁/共257頁離心泵輸送粘性液體時，動力不一定相似，故不能用比例定律換算粘性液體不同轉(zhuǎn)速時的性能，必須利用輸送水的特性曲線,進行不同轉(zhuǎn)速下的性能換算后，再將所需轉(zhuǎn)速下的特性曲線換算成粘性液體的性能。輸送粘性液體的泵設(shè)計或選型時，可將對粘性液體泵的要求換算成對水泵的要求進行水泵設(shè)計或選泵。注意：第155頁/共257頁1.7.1葉輪§1.7離心泵的主要零部件離心泵葉輪分為閉式，半開式及開式三種。閉式葉輪的水力效率較高，適用于輸送清潔的液體。開式及半開式葉輪則常用于輸送含雜質(zhì)的液體。離心泵葉輪還常常分成單吸式及雙吸式兩種。雙吸式葉輪適用于流量較大的場合，且其汽蝕性能較好第156頁/共257頁第157頁/共257頁（1）葉片的形狀及數(shù)目泵的性能主要是與液流在葉道進出口處的速度三角形有關(guān)，葉道內(nèi)部的葉形對泵性能影響不大。離心泵葉輪的βA1大致在18～25°范圍內(nèi)。葉片出口處的安置角βA2一般是在15～40°之間，最常用的是25～30°。離心泵葉輪中的葉片數(shù)Z通常采用6～8片，但對輸送含雜質(zhì)液體的離心泵，其葉片數(shù)較少，有時Z＝2～4片。第158頁/共257頁（2）葉片厚度鑄鐵泵葉片最小厚度為3～4mm。對鑄鋼葉片，最小厚度為5～6mm。對小泵型要考慮鑄造的可能性，對大型泵可適當(dāng)增加厚度，使葉片有足夠的剛度。第159頁/共257頁（3）葉片包角葉片入口邊與圓心的連線和出口邊與圓心連線的夾角。包角越大，葉片流道越長，有利于葉片與液體間的能量交換，但若包角太大，摩擦損失增加，鑄造工藝性差。一般ns＝60～220的泵包角為75°～150°，低比轉(zhuǎn)數(shù)葉輪取大值，高比轉(zhuǎn)數(shù)葉輪取小值。第160頁/共257頁（4）葉輪的材料葉輪的材料是根據(jù)輸送液體的化學(xué)性質(zhì)及強度要求來確定的。一般清水泵的葉輪是由鐵或鑄鋼制造。輸送腐蝕性液體時，可用青銅、不銹鋼、陶瓷、耐酸硅鐵及塑料等制成。第161頁/共257頁1.7.2蝸殼與導(dǎo)輪將葉輪給出的動揚程部分轉(zhuǎn)變成靜壓頭。蝸殼本身同時兼作泵殼，起著將自葉輪出來的液體收集起來導(dǎo)向排液管的作用（1）蝸殼蝸殼的螺旋線部分所占有的角——包角Φ不應(yīng)大于360°，以減少外形尺寸。蝸殼截面的擴張角θ應(yīng)不大于60°，以免液體流入蝸殼時會因通流截面擴大太快而發(fā)生帶有劇烈邊界層分離損耗的“脫流”現(xiàn)象。第162頁/共257頁（2）導(dǎo)輪多級離心泵采用導(dǎo)輪做能量轉(zhuǎn)換裝置，因為導(dǎo)輪制造相對方便。導(dǎo)輪由圓環(huán)形蓋板及4~8片導(dǎo)葉和后蓋板的反導(dǎo)葉構(gòu)成。導(dǎo)葉數(shù)與葉輪葉片數(shù)互為質(zhì)數(shù)，以防共振，導(dǎo)葉外徑為葉輪外徑1.3~1.5倍。第163頁/共257頁導(dǎo)輪是由包圍在葉輪外面的正向?qū)~及將液流引向下一級葉輪吸液孔的反向?qū)~所組成。蝸殼、葉輪上的后彎葉片及導(dǎo)輪均能提高動能向靜壓能的轉(zhuǎn)化率，故均可視作轉(zhuǎn)能裝置。第164頁/共257頁（1）離心泵葉輪的軸向力葉輪吸液口處輪盤兩側(cè)所受的液流壓力不同而產(chǎn)生的軸向力FI：1.7.3離心泵葉輪的軸向力、徑向力及平衡第165頁/共257頁（1）離心泵葉輪的軸向力葉輪還受到由于液流進出葉輪的方向及速度不同而引起的動反力FⅡ作用在一個葉輪上的軸向力為：Foc=FI－FⅡ

FⅡ可按動量定律計算：γ——重度，單位體積物質(zhì)的重量，N/m3

第166頁/共257頁（2）軸向力的平衡葉輪的軸向力Foc中，F(xiàn)I比FⅡ大得多，因此在考慮軸向平衡時，主要是著眼于軸向力FI的平衡。

使用止推軸承，但只能承受部分軸向推力。小型泵單獨使用，大型泵用作補充手段，承受部分推力，并軸向定位。a、止推軸承法第167頁/共257頁（2）軸向力的平衡b、開平衡孔葉輪后蓋板開平衡孔。在后密封環(huán)以內(nèi)，前后壓力基本相等。缺點：容積效率和水力效率降低。第168頁/共257頁（2）軸向力的平衡c、安裝平衡葉片第169頁/共257頁d、采用雙吸葉輪（2）軸向力的平衡e、采用平衡管第170頁/共257頁特點：容積效率降低，但水力效率不降低。第171頁/共257頁（2）軸向力的平衡

多級離心泵軸向力的平衡措施：

a、對稱布置各級葉輪多級泵平衡軸向力主要有用葉輪對稱布置或采用專門的平衡軸向力裝置，如平衡鼓（或稱為卸荷盤）和自動平衡盤。第172頁/共257頁b、采用平衡鼓平衡鼓所受到的力與葉輪的軸向推力方向相反，因此只要平衡鼓的半徑設(shè)計適當(dāng)，就可以使二力相等，從而使整臺泵的軸向推力平衡。＝P0常用于葉輪非對稱布置的分段式多級離心泵。第173頁/共257頁c、采用自動平衡盤

自動平衡盤受到一軸向推力，此力的方向指向平衡室，并與作用在各葉輪上的軸向力方向相反，結(jié)果使整臺泵的軸向力得到平衡。裝有自動平衡盤的離心泵整個轉(zhuǎn)子可以沿軸向作左右移動。第174頁/共257頁如開始時:葉輪軸向推力＞平衡盤軸向力則軸將帶著自動平衡盤移向葉輪側(cè)而使縫隙Z變小，流過縫隙Z的阻力降及中間室的壓力將增加，而泄漏及縫隙Y壓降將減小，所以作用在自動平衡盤上的軸向推力將增加。直到葉輪軸向力增大到與平衡盤軸向力相等時，由于軸向力平衡，轉(zhuǎn)子便不再沿軸向移動。第175頁/共257頁第176頁/共257頁如：葉輪軸向力＜平衡鼓軸向力則自動平衡盤將反向移動而使縫隙Z增大，結(jié)果使縫隙Z壓降及葉輪軸向力自動下降。最后，當(dāng)葉輪軸向力降低到等于平衡鼓軸向力時，軸向力得到平衡，轉(zhuǎn)子不再移動。第177頁/共257頁采用自動平衡盤后泵在工作時其軸向力會自動得到平衡。常用于分段式多級泵中

第178頁/共257頁問題：1.設(shè)平衡盤的離心泵工作壓力減小后平衡盤的(軸向、徑向)間隙(增大、減小)。2.離心泵關(guān)小排出閥時，其軸向力(增大、減小)。3.離心泵開大旁通閥時，其軸向力(增大、減小)。第179頁/共257頁

蝸殼泵設(shè)計工況液流不會撞擊蝸室，葉輪周圍壓力均勻，葉輪不產(chǎn)生液壓徑向力。但蝸殼泵在非設(shè)計工況將產(chǎn)生液壓徑向力。（3）徑向力的產(chǎn)生及平衡

流量偏離額定流量越大、揚程越高、葉輪尺寸D2和b2越大，徑向力越大。第180頁/共257頁第181頁/共257頁1.7.4密封裝置（1）填料密封第182頁/共257頁液封環(huán)：它由兩個半圓合成液封環(huán)應(yīng)對準(zhǔn)軸封殼體上的液封管引入壓力液，然后沿泵軸向兩端滲出既能防止空氣吸入，又能給泵軸和填料潤滑和冷卻。第183頁/共257頁（2）機械密封第184頁/共257頁密封的基本原理：機械密封的主要泄漏點為1、2、3和4處，其中1處為主要密封點。機械密封是靠動環(huán)和靜環(huán)的端面互相貼合，形成微小軸向間隙而起到密封作用的。第185頁/共257頁波紋管機械密封補償機構(gòu)為波紋管，密封環(huán)（動環(huán)或靜環(huán)）和波紋管制成一個整體，中間沒有輔助密封圈，取消了滑移O圈及滑移時產(chǎn)生的摩擦力，因此減少了一個泄漏點；同時減少了補償機構(gòu)的摩擦阻力，改善了追隨性。第186頁/共257頁波紋管機械密封第187頁/共257頁第188頁/共257頁第189頁/共257頁1.8.1旋渦泵§1.8其他類型泵（1）典型結(jié)構(gòu)組成：葉輪、泵體、泵蓋、環(huán)形通道、隔板。第190頁/共257頁（2）工作原理通過葉輪葉片把能量傳遞給流道內(nèi)的流體，流體在流道內(nèi)通過三維流動將能量傳遞重復(fù)多次。葉輪轉(zhuǎn)動，使葉輪內(nèi)和流道內(nèi)液體產(chǎn)生圓周運動，形成由葉輪指向流道的環(huán)形流動，流動類似旋渦，且旋渦矢量指向流道的縱向，故稱縱向旋渦。第191頁/共257頁（3）工作特性①高揚程、小流量。②具有陡降的揚程—流量曲線和功率—流量曲線。第192頁/共257頁（4）特點及應(yīng)用場合

高揚程、小流量，比轉(zhuǎn)數(shù)一般小于40；結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕；具有自吸能力或借助于簡單裝置實現(xiàn)自吸；某些泵可以實現(xiàn)氣液混輸；效率較低，一般為（20%~40%），最高不超過50%；旋渦泵的抗汽蝕性能較差；隨著抽送液體粘度增加，泵效率急劇下降，因而不適宜輸送粘度大的液體；旋渦泵的隔板處的徑向間隙和輪盤兩側(cè)與砂體間的軸向間隙很小，一般徑和間隙為0.15~0.3mm，軸向間隙為0.07~0.15mm，因而對加工和裝配精度要求較高；當(dāng)抽送液體中含有雜質(zhì)時，因磨損導(dǎo)致徑向間隙和軸向間隙增大從而降低泵的性能。第193頁/共257頁1.8.2往復(fù)泵（1）典型結(jié)構(gòu)（1）結(jié)構(gòu)組成由液力端和動力端組成。液力端：液缸、活塞（柱塞）、吸入閥和排出閥；動力端：曲軸、連桿、十字頭、軸承和機架。第194頁/共257頁（2）分類按工作機構(gòu)：活塞、柱塞、隔膜。第195頁/共257頁（4）工作特性①性能曲線②工況調(diào)節(jié)改變揚程：調(diào)節(jié)出口閥；改變流量：旁路調(diào)節(jié)、行程調(diào)節(jié)、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)。第196頁/共257頁（5）特點及應(yīng)用場合①特點流量只取決于泵缸幾何尺寸（活塞直徑D，活塞行程S）、曲軸轉(zhuǎn)速n，而與泵的揚程無關(guān)。只要原動機有足夠的功率，填料密封有相應(yīng)的密封性能，零部件有足夠的強度，活塞泵可以隨著排出閥開啟壓力的改變產(chǎn)生任意高的揚程。活塞泵在啟動運行時要開閥啟動。自吸性能好。由于排出流量脈動造成流量的不均勻，有的需設(shè)法減少與控制排出流量和壓力的脈動。效率高。②應(yīng)用場合應(yīng)用于壓力高、流量小的各類介質(zhì)。計量泵（定量泵或比例泵）：用以精確計量第197頁/共257頁蒸汽往復(fù)泵——優(yōu)點是不會產(chǎn)生火花，很安全，特別適用于輸送揮發(fā)性，易燃性液體。此外，泵的活塞往復(fù)次數(shù)調(diào)節(jié)方便，泵的流量比較均勻平穩(wěn)，在易燃易爆的煉油廠、化工廠用得較多。但它的機構(gòu)龐大，蒸汽消耗量大，在一般工廠使用較少。

第198頁/共257頁第199頁/共257頁第200頁/共257頁第201頁/共257頁1.8.3齒輪泵（1）典型結(jié)構(gòu)組成轉(zhuǎn)子、泵殼、吸排出管。類型外齒輪泵，內(nèi)齒輪泵。第202頁/共257頁4.4.7.2工作原理齒輪嚙合回轉(zhuǎn)，工作容積發(fā)生變化，從而吸入和排出液體。第203頁/共257頁（3）工作特性工作范圍寬，具有良好而穩(wěn)定的效率。（4）特點及應(yīng)用場合特點：結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，工作可靠、維修保養(yǎng)方便。應(yīng)用場合：輸送流量小、輸出壓力高，粘度較大的液體。當(dāng)排出壓力較高時，通過齒輪之間和齒輪與泵殼間的泄漏增大，容積效率降低，所以又不宜用在壓力太高的地方。當(dāng)輸送粘性液體時，泄漏反而減小，因而特別適于輸送具有潤滑性和不含固體顆粒的液體。第204頁/共257頁①組成：單螺桿泵、雙螺桿泵和三螺桿泵。由轉(zhuǎn)子、軸封、吸排出管組成。②類型：1.8.4螺桿泵（1）典型結(jié)構(gòu)第205頁/共257頁雙螺桿泵第206頁/共257頁（3）工作特性體積流量隨揚程的增加而減小。第207頁/共257頁（4）特點及應(yīng)用場合損失小，經(jīng)濟性能好；壓力高而均勻、流量均勻、轉(zhuǎn)速高，能與原動機直聯(lián)；機組結(jié)構(gòu)緊湊，傳動平穩(wěn)經(jīng)久耐用，工作安全可靠，效率高。加工工藝復(fù)雜，成本高①特點②應(yīng)用場合適于輸送任何粘度液體，尤其是高粘度和非牛頓液體。第208頁/共257頁1.8.5密封式無泄漏泵（1）屏蔽泵結(jié)構(gòu)特點：葉輪直接裝在電機的軸上，泵與電機之間無須軸封，葉輪和電機轉(zhuǎn)子一起在液體中旋轉(zhuǎn)，由耐腐蝕、高電阻、非磁性的材料制成薄壁圓筒形屏蔽套將電機的定子和轉(zhuǎn)子與被輸送液體隔絕，屏蔽套密封焊接，作100%的泄漏試驗，保證電氣部分與液體不接觸，葉輪的結(jié)構(gòu)有開式和閉式兩種。

第209頁/共257頁1.8.5密封式無泄漏泵（1）屏蔽泵

屏蔽泵是一種無密封泵，泵和驅(qū)動電機都被密封在一個被泵送介質(zhì)充滿的壓力容器內(nèi)，此壓力容器只有靜密封，并由一個電線組來提供旋轉(zhuǎn)磁場并驅(qū)動轉(zhuǎn)子。這種結(jié)構(gòu)取消了傳統(tǒng)離心泵具有的旋轉(zhuǎn)軸密封裝置，故能做到完全無泄漏。屏蔽泵把泵和電機連在一起，電動機的轉(zhuǎn)子和泵的葉輪固定在同一根軸上，利用屏蔽套將電機的轉(zhuǎn)子和定子隔開，轉(zhuǎn)子在被輸送的介質(zhì)中運轉(zhuǎn)，其動力通過定子磁場傳給轉(zhuǎn)子。第210頁/共257頁屏蔽泵的優(yōu)點:(1)全封閉。結(jié)構(gòu)上沒有動密封，只有在泵的外殼處有靜密封。(2)安全性高。轉(zhuǎn)子和定子各有一個屏蔽套使電機轉(zhuǎn)子和定子不與物料接觸。(3)結(jié)構(gòu)緊湊占地少。(4)運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪聲低，不需加潤滑油。(5)使用范圍廣。第211頁/共257頁缺點：(1)制造困難、成本高、轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)摩擦阻力大，故泵的效率低。

(2)由于屏蔽泵采用滑動軸承，且用被輸送的介質(zhì)來潤滑，故潤滑性差的介質(zhì)不宜采用。(7)長時間在小流量情況下運轉(zhuǎn)，屏蔽泵效率較低，會導(dǎo)致發(fā)熱、使液體蒸發(fā)，而造成泵干轉(zhuǎn)，從而損壞滑動軸承。應(yīng)用場合：主要用于輸送易燃、易爆、具有放射性或貴重的液體。第212頁/共257頁1.8.5密封式無泄漏泵（2）磁力泵結(jié)構(gòu)特點：主要由泵和磁力聯(lián)軸節(jié)兩部分組成

。

工作原理：外磁筒在電機的帶動下旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)的磁力線穿過不被磁化的隔離套帶動內(nèi)磁筒、泵軸與葉輪一起旋轉(zhuǎn)。隔離套將內(nèi)磁筒與葉輪一起密封在泵殼內(nèi)，使動密封變成了靜密封，從而實現(xiàn)了無泄漏。第213頁/共257頁1.8.5密封式無泄漏泵（2）磁力泵優(yōu)點：無泄漏

。磁力傳動泵無軸封，減少了摩擦損失。缺點：磁力傳動時，隔離套產(chǎn)生較大的電磁流損失，傳動效率低，空轉(zhuǎn)時因無液體冷卻隔離套，隔離套升溫會引起磁環(huán)退磁失效。第214頁/共257頁1.8.6低溫泵低溫泵主要輸送各種液態(tài)烴（最低溫度達-104℃）、液化天然氣（-62℃）、液態(tài)氧（-183℃）、液態(tài)氮（-253℃）等物料。特點：低溫泵一般為立式結(jié)構(gòu)，便于埋在地下保冷及降低吸液高度，并在吸入口、吸液管及泵的軸封處設(shè)置排氣裝置，便于排除汽化的液體。因介質(zhì)易汽化，除了降低吸液高度外，還可設(shè)置誘導(dǎo)輪，改善抗汽蝕性能。對軸封要求高。如果采用機械密封，動環(huán)與軸之間不能用密封圈密封（低溫下失去彈性），應(yīng)采用波紋管密封。對泵體及葉輪應(yīng)考慮低溫脆性及收縮變形問題。軸承在液體中工作時，為防止滑動面發(fā)熱引起汽化，軸承應(yīng)選潤滑性好，不易咬合的材料安裝檢修時，零部件應(yīng)用溶劑清洗干凈，待干燥后才能裝入，這樣可避免水或其他油脂帶入泵內(nèi)低溫下凍結(jié)使軸承和機械密封損壞。另外為防止管路中的水、空氣、油進入泵內(nèi)，啟動前應(yīng)通入干燥的氮氣，趕走水份、空氣，并進行預(yù)冷。第215頁/共257頁軸承不設(shè)置在液體內(nèi)，可避免發(fā)熱汽化，機械密封采用波紋管。為防止氧泄漏造成富氧空氣引起燃燒，在機械密封后設(shè)有中間體，在中間體內(nèi)設(shè)有迷宮密封，在迷宮密封的中部通入密封氣，阻止從機械密封處漏出的少量氧氣沿軸向泄出，密封氣和氧氣的混合氣從泄漏管排出。第216頁/共257頁1.8.7軸流泵（1）典型結(jié)構(gòu)①組成：過流部件包括葉輪、導(dǎo)葉、吸入管、排出管、外殼及泵軸②結(jié)構(gòu)類型立式、臥式和斜式固定葉片式、半調(diào)節(jié)葉片式、全調(diào)節(jié)式4.4.1.2工作原理工作原理：以空氣動力學(xué)中機翼的升力理論為基礎(chǔ)。第217頁/共257頁第218頁/共257頁（3）工作特性適用于大流量，低揚程；H－V特性曲線很陡；流量愈小，軸功率愈大；高效操作范圍很小，額定點兩側(cè)效率急劇下降；葉輪浸在液體中，啟動無需灌泵。第219頁/共257頁1.8.8筒形離心泵（筒袋泵）工作條件苛刻：介質(zhì)溫度低、揚程高、汽蝕余量小、進出口壓力高。例如高壓乙烯、聚丙烯——選用立式筒形泵第220頁/共257頁（1）工況特點

吸入壓力高。

揚程高。介質(zhì)溫度低（防止冷脆：承受動載荷零件－奧氏體不銹鋼；承受靜載荷零件－低溫鑄鐵、低溫碳鋼、奧氏體不銹鋼）。裝置汽蝕余量低：儲罐或分餾塔，液面壓力為飽和蒸氣壓，NPSHa接近零。介質(zhì)易汽化，粘度小。

流量可從幾立到接近2萬立/小時。揚程可從幾百米到一千多米。第221頁/共257頁1.8.9高速部份流泵小流量、高揚程泵第222頁/共257頁（1）工況特點

流量小、揚程高。流量只有幾立到幾十立/小時；揚程可達幾百米。工作壓力較高，出口2.5MPa以上。轉(zhuǎn)速2960～31800r／min。第223頁/共257頁（2）性能結(jié)構(gòu)特點

揚程中斷性。（喉部液體速度大于圓周速度－揚程突然下降到零）因轉(zhuǎn)速增加后泵的汽蝕性能惡化，葉輪須采用吸入性能較好的結(jié)構(gòu)。有的在第一級前加誘導(dǎo)輪，來改善吸入特性。壓出室的切線方向設(shè)有擴散管，擴散管的噴嘴直徑對流量影響很大。第224頁/共257頁1.8.10雜質(zhì)泵（1）典型結(jié)構(gòu)也稱液固兩相泵，大多為離心泵。第225頁/共257頁采用瓦爾曼式葉輪，避免葉輪前、后蓋板和襯套磨損；葉片進口角比純液泵大，而出口角比純液泵??；加大葉輪外徑和葉片的軸向?qū)挾?。?）結(jié)構(gòu)特點第226頁/共257頁1.8.11滑片泵（1）典型結(jié)構(gòu)與工作原理①結(jié)構(gòu)組成轉(zhuǎn)子、泵殼、吸排出口。②工作原理依靠偏心轉(zhuǎn)子在泵內(nèi)回轉(zhuǎn)，使得工作腔容積發(fā)生變化，得以吸液和排液，液體壓力得到升高。第227頁/共257頁（2）工作特性體積流量和所需功率與轉(zhuǎn)速成正比，比例范圍較寬，容積效率下降很小。（3）特點及應(yīng)用場合特點與電動機直聯(lián)；結(jié)構(gòu)輕便、尺寸??；易磨損。應(yīng)用場合用于潤滑油輸送和液壓系統(tǒng)。第228頁/