第二章.泵 (2)

安装角
工作 角
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• a）后弯叶片(β2<90°) ，
ctgβ2>0 。泵的理论压头随流量 QT的增大而减小 • b）径向叶片（β2=90°） ctgβ2=0 。泵的理论压头不随流
量QT而变化。
• c）前弯叶片(β2>90°）ctgβ2<0 。 泵的理论压头
• 随理论流量QT的增大而增大。
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3）轴封装置
A 轴封的作用
为了防止高压液体从泵壳内沿轴的四周而漏出，或者外界 空气漏入泵壳内。 B 轴封的分类
主要由填料函壳、软填料和填料压盖组 填料密封： 成，普通离心泵采用这种密封。 轴封装置
机械密封： 主要由装在泵轴上随之转动的动环和固定于泵 端面密封
壳上的静环组成，两个环形端面由弹簧的弹力 互相贴紧而作相对运动，起到密封作用。
之内。 • 叶轮紧固于泵轴上 泵轴与电机相连， 可由电机带动旋转。
• 吸入口位于泵壳中央与吸入管路相连，并在吸入管底部装
一止逆阀。 • 泵壳的侧边为排出口，与排出管路相连，装有调节阀。
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2. 离心泵的工作过程
• 开泵前，先在泵内灌满要输送的液体。
• 开泵后，泵轴带动叶轮一起高速旋转产 生离心力。液体在此作用下，从叶轮中 心被抛向叶轮外周，压力增高，并以很 高的速度（15-25 m/s）流入泵壳。
• 使液体的能量发生转换，一部分动能转变为静压能。 B. 导叶轮
为了减少液体直接进入蜗壳时的碰撞，在叶轮与泵壳之 间有时还装有一个固定不动的带有叶片的圆盘，称为导 叶轮。导叶轮上的叶片的弯曲方向与叶轮上叶片的弯曲
方向相反，其弯曲角度正好与液体从叶轮流出的方向相
适应，引导液体在泵壳的通道内平缓的改变方向，使能 量损失减小，使动能向静压能的转换更为有效。
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一．离心泵的构造、操作原理与类型 1. 构造
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叶轮
蜗牛形通道； 叶轮偏心放； 可减少能耗，有利于动 能转化为静压能。
底阀(防止“气缚”)
叶轮
机壳

轴
滤网(阻拦 固体杂质)
6~12片叶片
机壳等。
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• 由若干个弯曲的叶片组成的叶轮置于具有蜗壳通道的泵壳
生产的多级离心泵一般为2-9级。
2）按叶轮上吸入口的数目
单吸泵 叶轮上只有一个吸入口，适用于输送量不大的情况。 双吸泵 叶轮上有两个吸入口，适用于输送量很大的情况。
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3）按离心泵的不同用途 输送清水和物性与水相近、无腐蚀性且杂质很 水泵 少的液体的泵, （B型） 耐腐蚀泵 接触液体的部件（叶轮、泵体）用耐腐蚀材料制 成。要求：结构简单、零件容易更换、维修方便 、密封可靠、用于耐腐蚀泵的材料有：铸铁、高
静止的壳体的速度，称为绝对速度，用c1、c2来表示。
单位重量理想液体，通过无数叶片的旋转，获得的能量
称作理论压头，用H∞表示。 单位重量液体由点1到点2获得的机械能为:
H H p Hc
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P2 P1 C 2 C1 g 2g
2
2
HC: 液体经叶轮后动能的增加 HP: 液体经叶轮后静压能的增加； 静压能增加项HP主要由于两方面的因素促成： 1）液体在叶轮内接受离心力所作的外功，单位质量液体所 接受的外功可以表示为：
硅铁、各种合金钢、塑料、玻璃等。（F型）
油泵 输送石油产品的泵 ，要求密封完善。（Y 型） 输送含有固体颗粒的悬浮液、稠厚的浆液等的泵 ，又细分为污水泵、砂泵、泥浆泵等 。要求不易 堵塞、易拆卸、耐磨、在构造上是叶轮流道宽、
杂质泵
叶片数目少。
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2
2
Pc Pb uc ub H Z (h f )bc g 2g
2 2
H h0 H M H v
2 2 u 2 u1 2g
离心泵的压头又称扬程。必须注意，扬程并不等于升举 高度△Z，升举高度只是扬程的一部分。
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例２-１ 某离心泵以20℃水进行性能实验，测得体 积流量为720m3/h，泵出口压力表读数为 3.82kgf/cm2，吸入口真空表读数为210mmHg，压力 表和真空表间垂直距离为410mm，吸入管和压出管 内径分别为350mm及300mm。试求泵的压头。 解：根据泵压头的计算公 式，则有
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要
• 了解流体输送机械的分类
求
• 掌握离心泵的构造、工作原理、性能参数及曲 线、安装高度、工作点的确定及调节、联合工 作、选用 • 了解其他类型的流体输送机械 • 了解空气输送机械
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离心泵
•离心泵的操作原理、构造与类型
第 一 节
液体输送机械
•离心泵的基本方程式
•离心泵的主要性能参数与特性曲 线
二、离心泵的基本方程式
1、离心泵基本方程式的导出
假设如下理想情况：
1）泵叶轮的叶片数目为无限多个，也就是说叶片的厚度
为无限薄，液体质点沿叶片弯曲表面流动，不发生任何环流
现象。 2）输送的是理想液体，流动中无流动阻力。
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工作 角
在高速旋转的叶轮当中，液 体质点的运动包括：
•
安 装 角 •
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• 在蜗形泵壳中由于流道的不断扩大，液体的流速减慢，使
大部分动能转化为压力能。最后液体以较高的静压强从排 出口流入排出管道。 • 泵内的液体被抛出后，叶轮的中心形成了真空，在液面压 强（大气压）与泵内压力（负压）的压差作用下，液体便
经吸入管路进入泵内，填补了被排除液体的位置。
离心泵之所以能输送液体，主要是依靠高速旋 转叶轮所产生的离心力，因此称为离心泵。
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3.气 缚 现 象
离心泵启动时，如果泵壳内存在空气，由于空气的密度远
小于液体的密度，叶轮旋转所产生的离心力很小，叶轮中心
处产生的低压不足以造成吸上液体所需要的真空度，这样，
离心泵就无法工作，这种现象称作“气缚”。
为了使启动前泵内充满液体，在吸入管道底部装一止 逆阀。此外，在离心泵的出口管路上也装一调节阀，用于 开停车和调节流量。
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4. 基本部件和构造 1）叶轮 a)叶轮的作用 将电动机的机械能传给液体,使液体的动能有所提高。 b)叶轮的分类 闭式叶轮 叶片的内侧带有前后盖板，适于输送干 净流体，效率较高。
根据结构 开式叶轮 没有前后盖板，适合输送含有固体颗粒 的液体悬浮物。
半闭式叶轮只有后盖板，可用于输送浆料或含固体 悬浮物的液体，效率较低。
2 2 2
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代入（a）式，并整理可得到：
H (u2 c2 cos 2 u1c1 cos1 ) / g
(b)
一般离心泵的设计中，为提高理论压头，使α1=90°，即
cosα1=0
H u2 c2 cos 2 / g
——离心泵的基本方程式
——离心泵理论压头的表达式
u2 u1 1 2 HP 2g 2g
2 2 2
2
H
2 u2 u1 2
2g
2

2 1
2 2g
2
2 c2 c1 2
（a）
2g
根据余弦定理，上述速度之间的关系可表示为：
1 c1 u1 2c1u1 cos1
2 2
2 c2 u2 2c2u2 cos 2
H A BQT
2ห้องสมุดไป่ตู้13-7-26
2、离心泵基本方程式的讨论
1）离心泵的理论压头与叶轮的转速和直径 的关系
H u 2 c2 cos 2 / g
• 当叶片几何尺寸（b2，β2）与理论流量一定时，
离心泵的理论压头随叶轮的转速或直径的增加
而加大。
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2）离心泵的理论压头与叶片几何形状的关系 • 根据叶片出口端倾角β2的大小,叶片形状可 分为三种:
2
2
前弯叶片，动能的提高大于静压能的提高。 由于液体的流速过大，在动能转化为静压能的实际过 程中，会有大量机械能损失，使泵的效率降低。 一般都采用后弯叶片
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3、实际压头
离心泵的实际压头与理论压头有较大的差异，原因在于 流体在通过泵的过程中存在着压头损失，它主要包括： 1）叶片间的环流 2）流体的阻力损失 3）冲击损失
离心泵的压头取决于：
泵的结构（叶轮的直径、叶片的弯曲情况等） 转速 n 流量 Q， c b
如何确定转速一定时， 泵的压头与流量之间
的关系呢？
实验测定
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H的计算可根据b、c两截面间的柏努利方程：
Pb ub Pc uc H Z (h f )bc g 2 g g 2 g
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理论压头与理论流量QT关系 流量可表示为叶轮出口处的径向速度与出口截面积的乘积
QT 2r2b2c2 sin
从点2处的速度三角形可以得出
c2 cos2 u2 c2 sin 2 ctg2
代入 H=u2c2cosα2/g
表示离心泵的理论压头与理论流量，叶轮的转速和直径、叶 轮的几何形状间的关系。
u2 u1 2 2 r2 r2 2 (r2 r1 ) r1 Fdr r1 r dr 2 2
2
2
2
2）叶轮中相邻的两叶片构成自中心向外沿逐渐扩大的液体 流道，液体通过时部分动能转化为静压能，这部分静
12 2 2 压能的增加可表示为：
2