第1章 离心泵

之比，衡量泵泄漏程度的大小。0.93~0.98
hv
Q QT
QT q（流量之比） QT
返P76
容积损失是由于液体 在泵内的内漏（窜流） +外漏=q引起的。其中 窜流是主要的。
⑵ 水力效率hh：指有效扬程与理论扬程之比
，衡量流动损失所占比例。
hh
H HT
HT
Hf Hsh（扬程之比） HT
水力损失(也称泵内阻力损失)含两部分： ① 摩擦阻力损失Hf：液体在流道中的沿程阻 力损失和局部阻力损失。
效率：69%
扬程：20m
电动机功率：3kW
允许吸上真空度：7m 质量：
出厂编号：
出厂日期： 年 月 日
1．离心泵吸入室、叶轮和 排出室相应有何作用？
（形成一定真空，引液体入叶 轮；将机械能转化成液体的动 能及压能；减速增压，将液体 动能转为压能。）
2．下列概念相同或相近的 有。
A．总能头；B．扬程； C．轴功率；D．有效功率； E．输入功率；F．输出功率 （A-B，C-E，D-F）
3．叶片数目对离心泵理论压头影响
实际叶轮片数有限，泵工作时叶轮流道中会
产生一个相对轴向涡流。 使HT＜HT∞。
HT HT（ - 滑移系数）
返P76
的计算较繁。叶
轮叶片数通常为6～12
片，而 值一般为0.5
～0.9。叶片数Z越大
时， 值就越大，HT
就越接近于 HT∞。
叶轮流道中的轴向涡流运动
四、叶片类型对理论扬程的影响
一致叫无冲击工况，此时没有冲击损失，对
应的排量叫设计流量Qd（最优排量Q优）。
⑶ 机械效率hm：指水力功率与轴功率之比，
衡量机械摩擦损失的大小。0.9~0.95
hm
Nh N
N
Nm N
⑷ 泵效率h：指有效功率与轴功率之比，即
泵的总效率，衡量泵工作的经济性。
h
Ne N
NeNh NhN
(
QH QT H
叶轮一侧进入。 ⑵ 双吸式：叶轮两侧都有吸入口，液体从两
侧进入叶轮，因而流量较大，轴向力基本平衡 。
S型双吸式中开泵 1-泵体；2-泵盖；3-叶轮；4-轴；5密封环；6-轴套；7-联轴器；8-轴 承体；9-填料压盖；10-填料
2．按叶轮级数分类 ⑴ 单级泵：泵体中只装有1个叶轮。 ⑵ 多级泵：同一根泵轴上串装2个以上叶轮 ，可产生较高的能头。
dt
w2∞
b2
c2r∞ c2∞
a2
c2u∞ u2
QT (c2l2 c1l1) QT (c2r2 cosa2
c1r1 cosa1)
w
b1
w1∞ c1r∞
r2
l2 a2l1 a1r1c1ua∞1 c1∞
u1
由动量矩定理可知：质点系对某一轴线的动 量矩对时间的导数＝作用于该质点系诸外力对 该轴的力矩之和。而合外力矩就是驱动机输入 的力矩M0，所以：
H T
M 0w gQT
w gQT
QT (c2w2r∞2 cosac22r∞cc12∞r1 cosa1)
∵u H
w
g
rw
1 T g
b2 a2
(c2r2 cosa2 c1r1 cosa1) c2u∞ u2
a cu
(u2c2u
cuc1oc1sru2w（) 欧l2拉a2l1方a1br程11c1wu）a∞1∞1cu11rc∞1∞
⑴ 吸入室：处于叶轮进口前。作用是引液体 入叶轮。要求吸入室的流动损耗较小，液体流 入叶轮时速度分布较均匀。
⑵ 叶轮：作用是对液体做功。要求在流动损 失最小情况下液体获得较高能头。
⑶ 排出室：位于叶轮出口之后。作用是把从 叶轮流出来的液体收集起来，减速增压，以减 少蜗壳中的流动损失。
二、离心泵的分类 1．按液体吸入叶轮的方法分类 ⑴ 单吸式：叶轮只有单侧有吸入口，液体从
Nh gQT HT 返P78
式中：HT –理论扬程，指不考虑泵内流动损失（包括流体的粘 性造成的摩阻损失和泵的实际流量偏离设计流量所 造成的冲击损失）时，流经泵的液体获得的扬程， m；
QT –理论流量，指不考虑泵的转动部分和静止部分之间 的间隙所造成的流量损失时的流量，m3/s。
⑶ 有效功率Ne：指单位时间内泵出口液体所 获得的能量，即泵的输出功率。单位为kW。
单位：kW 或W
单位：无
1．流量Q 泵单位时间内排出的液体量称为泵的流量， 体积流量用Q表示，单位为m3/s或m3/h。
QV t
式中：V –被排出液体的体积，m3； t –排出液体的时间，s或h。
也可用质量流量G表示，单位为kg/s。二者关 系为：
G Q
式中： -液体密度，kg/m3。
2．扬程H 扬程不能简单理解为泵输送液体所能达到的 高度（m），而是位置能和流动阻力，以及静 压能和速度能的总和。
Hf
v2 2g
C1Q（2 C1为系数）
与Q的平方成正比。
② 冲击损失Hsh：液体进入叶轮和导轮时， 与叶片发生冲击而引起的能量损失。
Hsh C2 (Q Qd )（2 C2为系数）
也与Q的平方成正比。
返P76 返P90 返P101
返P112
冲击损失主要是液体进入叶轮或导轮时的
水力角与叶片结构角不一致而造成的。两角
T
)(
Nh N
)
h
vh
hh
m
另外还有汽蚀余量、比转速等参数，在后面 章节中介绍。
上述参数反映了离心泵的综合性能指标。一 般在泵的铭牌上都标出了这些参数的值。如IS 65-50-125型单级、单吸悬臂式离心泵铭牌为：
立式单级离心泵
型号：IS65-50-125
转速：2900r/min
流量：25m3/h
Ne
gQH
1000
⑷ 机械损失功率Nm：指叶轮外盘面与液体 之间、轴与填料密封件之间以及轴与轴承之间 的机械摩擦损失功率，其值为泵轴功率与水力 功率之差：
Nm N Nh 返P78
5．效率 效率即功率的利用率，反映损耗的大小。对 应不同的损耗，可用不同的效率来度量。
⑴ 容积效率hv：指实际流量Q与理论流量QT
叶片角直接用wb1或b2表示b1，w1不∞c1r再∞ 用A下标。
r2
l2 a2l1 a1r1c1ua∞1 c1∞
u1
2．欧拉方程
设叶轮的理论质量流量为QT，则dt时间内流
过叶轮液体的质量为QTdt，那么出、入口动 量矩的变化量为QTdt（c2∞l2－c1∞l1）。即mcl
对时间求导得：
QTdt(c2l2 c1l1)
一、离心泵的结构 在此从功用的角度来认识离心泵的主要构件
，即各主要部件起什么作用。而以结构的形状 与作用效能相关的分析则在本章后面叙述。
不同型号离心泵在个别零部件上会有差异， 在此仅以典型离心泵为例介绍其组成。
Hale Waihona Puke 1．离心泵系统的构成 通常是“低进高出”，入口有真空表，出口 有压力表。 要使离心泵能正常工作，必须将离心泵与吸 入和排出管汇等部分共同组成如图所示的泵系 统装置。
第一章 离心泵
1.1 离心泵的结构、分类及其性能参数 1.2 离心泵的工作原理 1.3 离心泵的汽蚀及预防措施 1.4 离心泵的特性曲线 1.5 相似理论在离心泵中的应用 1.6 离心泵的工作特性及工况调节 1.7 离心泵的主要零部件 1.8 离心泵的选用 1.9 离心泵的驱动方式
第一节 离心泵的结构、分 类及其性能参数
1．伯努利方程
理想状态下伯努利方程为：
H T
p2 p1
g
c22 c12 2g
（z2 z1）
M 0 QT (c2r2 cosa2 c1r1 cosa1)
另，驱动机输给叶轮的功率NT∞为：
NT M 0w（w -叶轮角速度）
理论上液体经叶轮获得的功率NT∞ 为：
NT gQT HT（ HT -叶片无穷的理论扬程）
理想情况下泵内无损失，驱动机功率NT∞＝ 液体获得的功率NT∞′，所以：
M 0w gQT HT
卧式泵
立式泵
三、离心泵的性能参数
流量Q
扬程H
转速n
功率N
效率h
表示泵 在单位时间 内排出的液 体量。
单位：m3/h 或m3/s
又称压 头。表示单 位质量的液 体从泵进口 到泵出口的 能量增值。 单位：m
表示泵 轴转动的速 度。
单位:r/min
表示泵
表示泵
对液体做功 转换能量的
的快慢程度。 有效程度。
3．转速n 泵轴单位时间旋转的次数，单位为r/min。
4．功率N 是反映泵做功的快慢程度，即泵做功能力的 大小。 因泵中存在损耗，所以各处的功率不相同。
⑴ 轴功率N：即泵轴单位时间内从原动机（ 电动机）那里获得的功率，也就是输入功率。
⑵ 水力功率Nh：指单位时间内泵的叶轮给出 的能量。单位为W。（也称为转化功率）
D型分段式多级泵 1-吸入段；2-中段；3-压出段； 4-轴；5-叶轮；6-导叶；7-密封 环；8,9-平衡盘；10-轴承架； 11-螺栓
3．按壳体剖分方式分类 ⑴ 中开式泵：壳体按通过泵轴中心线的水平 面剖分。（图如上所示） ⑵ 分段式泵：壳体按与轴垂直的平面剖分。 此外，还可按泵轴在空间的方位分为卧式泵 、立式泵和斜式泵；按泵壳结构分为蜗壳式泵 和透平式泵；按输送介质不同又可分为清水泵 、油泵、杂质泵及耐腐蚀泵等。
叶轮旋转方向。u＝w r
。
⑶ 绝对速度c：液体 质点相对于静止壳体的 速度。其大小和方向由 w和u的矢量和决定。
3．液体质点的速度三角形
为了方便理论分析，把绝对速度c分为两个分
量：与圆周速度u垂直的径向分量cr；与圆周速
度u平行的周向分量cu。
cw
速度三角形中几个角度