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1、第三章 離心泵 centrifugal pump,第一節(jié) 離心泵的工作原理和性能特點(diǎn) 第二節(jié) 離心泵的一般結(jié)構(gòu) 第三節(jié) 離心泵的相似理論和比轉(zhuǎn)數(shù) 第四節(jié) 船用離心泵的自吸 第五節(jié) 離心泵的汽蝕 第六節(jié) 離心泵的管理 復(fù)習(xí)思考題,第一節(jié) 離心泵的工作原理和性能特點(diǎn),分類(lèi)：離心泵液體軸向進(jìn)入，徑向流出； 軸流泵液體軸向進(jìn)入，軸向流出； 混流泵液體沿軸線的傾斜方向進(jìn)入， 仍然是沿軸線的傾斜方向流出。,優(yōu)缺點(diǎn)：1.結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易操作； 2.流量大，流量均勻； 3.重量輕，運(yùn)動(dòng)部件少，轉(zhuǎn)速高； 4.泵送的液體粘度范圍廣； 5.無(wú)自吸能力。,泵軸帶動(dòng)葉輪一起旋轉(zhuǎn)，充滿葉片之間的液體也隨著旋轉(zhuǎn)，在慣性離心力的

2、作用下液體從葉輪中心被拋向外緣的過(guò)程中便獲得了能量，使葉輪外緣的液體靜壓強(qiáng)提高，同時(shí)也增大了流速，一般可達(dá)1525m/s。 液體離開(kāi)葉輪進(jìn)入泵殼后，由于泵殼中流道逐漸加寬，液體的流速逐漸降低，又將一部分動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓能，使泵出口處液體的壓強(qiáng)進(jìn)一步提高。液體以較高的壓強(qiáng)，從泵的排出口進(jìn)入排出管路，輸送至所需的場(chǎng)所,離心泵的流量、壓頭、軸功率、效率、轉(zhuǎn)速等性能參數(shù)表示一臺(tái)泵的整體性能。 泵在高效區(qū)工作，可得到最經(jīng)濟(jì)、最合理的使用。,離心泵因能量的轉(zhuǎn)遞方式不同于容積式泵，單位液體所獲得的能量（壓頭、揚(yáng)程）H與葉輪的尺寸和轉(zhuǎn)速密切相關(guān)。 先分析液體在葉輪中的流動(dòng)情況 再建立壓頭方程式 后分析其規(guī)律得到

3、管理的要點(diǎn),為簡(jiǎn)化液體在葉輪內(nèi)的復(fù)雜運(yùn)動(dòng)，作兩點(diǎn)假設(shè)： 葉輪內(nèi)葉片的數(shù)目為無(wú)窮多，即葉片的厚度為無(wú)限薄，從而可以認(rèn)為液體質(zhì)點(diǎn)完全沿著葉片的形狀而運(yùn)動(dòng)，亦即液體質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡與葉片的外形相重合； 輸送的是理想液體，由此在葉輪內(nèi)的流動(dòng)阻力可忽略。,* 相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度：它是以與液體一起作等角速度的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)為參照系，液體質(zhì)點(diǎn)沿葉片從葉輪中心流到外緣的運(yùn)動(dòng)速度，即相對(duì)于旋轉(zhuǎn)葉輪的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度。 * 絕對(duì)運(yùn)動(dòng)速度c：它是以固定于地面的靜止坐標(biāo)作為參照系的液質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)，稱(chēng)為絕對(duì)運(yùn)動(dòng)，絕對(duì)運(yùn)動(dòng)速度用c表示。,三者關(guān)系：,速度三角形如圖示：三個(gè)速度構(gòu)成了速度，表示c與u之間的夾角，表示與u反方向延長(zhǎng)線之間的夾角，

4、稱(chēng)為流動(dòng)角，其大小與葉輪的結(jié)構(gòu)有關(guān)。根據(jù)余弦定理，則：,液體質(zhì)點(diǎn)在葉輪內(nèi)的速度有三個(gè)： * 圓周運(yùn)動(dòng)速度u：葉輪帶動(dòng)液體質(zhì)點(diǎn)作圓周運(yùn)動(dòng)的速度，,若將c分解為徑向分量Cr和圓周分量Cu，則分別為：,（得出的公式結(jié)論將在后面用）,則：,2.離心泵的揚(yáng)程方程式,1） 理想壓頭方程式（歐拉公式） 揚(yáng)程等于單位重量液體通過(guò)泵后所具有的能量增值（即液體離開(kāi)葉輪和進(jìn)入葉輪時(shí)的壓頭之差）。,勢(shì)能 壓力能 速度能,1）理想壓頭方程式（歐拉公式）(續(xù)）, 假設(shè)葉輪不轉(zhuǎn)，液體仍以葉輪回轉(zhuǎn)時(shí)那樣的相對(duì)速度通過(guò)葉輪，其能量表達(dá)式：（站在葉輪上看液體）, 實(shí)際上葉輪在轉(zhuǎn)，液體在過(guò)程中獲得離心力所作的功W，其能量表達(dá)式：（

5、站在泵的殼體上看液體）,2.離心泵的揚(yáng)程方程式, 離心力對(duì)單位重量液體所作的功W： 離心力,1）理想壓頭方程式（歐拉公式）(續(xù)）,2.離心泵的揚(yáng)程方程式,離心力做的功（3）,壓頭公式（1）,能量表達(dá)公式（2）,（3） 式代于（2）式后，在代于（1）式，得歐拉方程I式：,Hp（靜壓頭）,Hc(動(dòng)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(duì)速度減少所增加的靜壓頭,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。,Hc表現(xiàn)為液流的絕對(duì)速度增加。要求Hc不宜過(guò)大，因?yàn)镠c大流阻大。,歐

6、拉方程I式,速度三角形和余弦定律：,得：,（4）,（1）,將（4）式代于（1）式后，得：歐拉方程II式,2）對(duì)歐拉方程II式的分析,歐拉方程II式,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），cos10,歐拉方程II式,2.離心泵的揚(yáng)程方程式, 根據(jù)速度三角形,2）對(duì)歐拉方程II式的分析(續(xù)）,2,c2u= c2cos2 =u2 cr2ctg 2,w2,2,c2,u2,cr2,c2u,2,將上兩式代入歐拉方程II式后，得：,設(shè)葉輪的外徑為D2，葉輪出口處的寬度為b2，理論流量QT =cr2A ，則：,2.離心泵的揚(yáng)程方程式,稱(chēng)為離心泵的基本方程式,2）對(duì)歐拉方程I

7、I式的分析(續(xù)）,2.離心泵的揚(yáng)程方程式,2.離心泵的揚(yáng)程方程式,3) 對(duì)離心泵基本方程式的討論：, HT與轉(zhuǎn)速n有關(guān)：n HT ；反之相反；HT與D有關(guān),即與葉輪的直徑有關(guān)，增大葉輪直徑，揚(yáng)程增加；, HT與2有關(guān),即與葉片型式有關(guān)；,）后彎葉片（葉片彎曲方向與葉輪旋轉(zhuǎn)方向相反）,）徑向葉片,）前彎葉片,2.離心泵的揚(yáng)程方程式,3) 對(duì)離心泵基本方程式的討論：,與流量之間的關(guān)系,與輸送的液體性質(zhì)無(wú)關(guān)，公式中無(wú)液體的性能參數(shù) 。 (pd-ps)=gH壓頭不變，泵送不同的液體，其產(chǎn)生的吸排壓差不同。,2.離心泵的揚(yáng)程方程式,3) 對(duì)離心泵基本方程式的討論：,）后彎葉片（葉片彎曲方向與葉輪旋轉(zhuǎn)方向

8、相反）,）徑向葉片,）前彎葉片,靜壓大、動(dòng)壓小、噪音小、效率高、工作平穩(wěn)、不會(huì)過(guò)載。,靜壓小、動(dòng)壓大、噪音大、效率低、能量轉(zhuǎn)換中損失大、適宜風(fēng)機(jī)工況。,介于后彎葉片與前彎葉片之間。,對(duì)葉片出口角2的討論：,靜壓大、動(dòng)壓小、噪音小、效率高、工作平穩(wěn)、不會(huì)過(guò)載。,對(duì)葉片出口角2的討論：,三、離心泵的定速特性曲線分析,離心泵的定速特性曲線：在既定的轉(zhuǎn)速下，離心泵的揚(yáng)程、功率、效率等參數(shù)與流量的函數(shù)關(guān)系曲線稱(chēng)之。,葉輪上的葉片數(shù)目是有限的612片，葉片間的液流并不是由許多完全相同的單元流束組成，導(dǎo)致泵的壓頭降低。,液體在葉片間流道內(nèi)流動(dòng)時(shí)存在軸向渦流，其直接影響速度，導(dǎo)致泵的壓頭降低。,液體具有粘性，

9、在泵內(nèi)存在磨擦等。,泵內(nèi)有各種泄漏現(xiàn)象，實(shí)際的Q小于QT,第一節(jié) 離心泵的工作原理和性能特點(diǎn),2）功率流量曲線,Q,流量為零時(shí)，功率最小，適合采用封閉啟動(dòng)。大功率離心泵此時(shí)電機(jī)的啟動(dòng)電流最小，對(duì)船舶電站沖擊最小。,第一節(jié) 離心泵的工作原理和性能特點(diǎn),三、離心泵的定速特性曲線分析,3）效率流量曲線,當(dāng)泵轉(zhuǎn)速n一定時(shí)，由實(shí)驗(yàn)可測(cè)得HQ，NaQ，Q，這三條曲線稱(chēng)為性能曲線，由泵制造廠提供,供泵用戶使用。 泵廠以20清水作為工質(zhì)做實(shí)驗(yàn)測(cè)定性能曲線。,）HQ，QH，呈拋物線H=ABQ2 ）NaQ，QNa，當(dāng)Q=0，Na最小 ）Q，Q先后，存在一最高效率點(diǎn)，此點(diǎn)稱(chēng)為設(shè)計(jì)點(diǎn)。與max對(duì)應(yīng)的H，Q，Na值稱(chēng)為最佳工況參數(shù)，也是銘牌所標(biāo)值。 泵的高效率區(qū)=92%max，這一區(qū)域定為泵的運(yùn)轉(zhuǎn)范圍。,三、離心泵的定速特性曲線,第一節(jié) 離心泵的工作原理和性能特點(diǎn),三、離心泵的定速特性曲線分析,四、管路特性曲線和泵的工況點(diǎn),1. 管路特性曲線,液體流過(guò)既定的管路時(shí)，它所需的壓頭H與流量之間的函數(shù)關(guān)系：,Z,pdr,psr,H=Hst+hZ+(pdr-psr)/g+ KQ2,h：管路阻力，等于KQ2,Hst：高度差和壓力差，等于Z+(pdr-psr)/g,管路阻力增加阻力曲線變