离心泵的性能参数与特性曲线(精)
离心泵的性能参数与特性曲线
离心泵的性能参数与特性曲线泵的性能及相互之间的关系是选泵和进行流量调节的依据。
离心泵的主要性能参数有流量、压头、效率、轴功率等。
它们之间的关系常用特性曲线来表示。
特性曲线是在一定转速下，用20℃清水在常压下实验测得的。
（一）离心泵的性能参数1、流量离心泵的流量是指单位时间内排到管路系统的液体体积，一般用Q表示，常用单位为l/s、m3/s或m3/h等。
离心泵的流量与泵的结构、尺寸和转速有关。
2、压头（扬程)离心泵的压头是指离心泵对单位重量（1N）液体所提供的有效能量，一般用H表示，单位为J/N或m。
压头的影响因素在前节已作过介绍。
3、效率离心泵在实际运转中，由于存在各种能量损失，致使泵的实际（有效）压头和流量均低于理论值，而输入泵的功率比理论值为高。
反映能量损失大小的参数称为效率。
离心泵的能量损失包括以下三项，即(1)容积损失即泄漏造成的损失，无容积损失时泵的功率与有容积损失时泵的功率之比称为容积效率ηv。
闭式叶轮的容积效率值在0.85～0.95。
(2)水力损失由于液体流经叶片、蜗壳的沿程阻力，流道面积和方向变化的局部阻力，以及叶轮通道中的环流和旋涡等因素造成的能量损失。
这种损失可用水力效率ηh来反映。
额定流量下，液体的流动方向恰与叶片的入口角相一致，这时损失最小，水力效率最高，其值在0.8～0.9的范围。
(3)机械效率由于高速旋转的叶轮表面与液体之间摩擦，泵轴在轴承、轴封等处的机械摩擦造成的能量损失。
机械损失可用机械效率ηm来反映，其值在0.96～0.99之间。
离心泵的总效率由上述三部分构成，即η=ηvηhηm（2-14）离心泵的效率与泵的类型、尺寸、加工精度、液体流量和性质等因素有关。
通常，小泵效率为50～70％，而大型泵可达90％。
4、轴功率N由电机输入泵轴的功率称为泵的轴功率，单位为W或kW。
离心泵的有效功率是指液体在单位时间内从叶轮获得的能量，则有Ne = HgQρ（2-15）式中Ne------离心泵的有效功率，W；Q--------离心泵的实际流量，m3/s；H--------离心泵的有效压头，m。
离心泵的主要性能参数和特性曲线1.离心泵的主要性能参数
Et2 Et3 hf23
0
p2
12 2
1
0
不含动能
H p2 p1 (真)
g
p（1 真）
H
0
Q
操作性问题分析 举例
练习1
图示为离心泵性能测定装置。若水槽液面上升，则 qV、H、Pa、hf 、p1和p2（均为读数）如何变化？
答：qV不变，H不变，Pa 不变，hf不变
p（1 真 ） p2
环流损失、摩擦损失、冲击损失 （3）机械损失：
泵轴与轴承、密封圈等机械部件之间的摩擦
小型水泵： 一般为5070% 大型泵： 可达 90%以上
轴功率和效率
Pa，又称功率，单位W 或kW
，无量纲
电功率 电 P 电出 传 Pa
P电出 电功率 电
电机 P P电出 传
Pe
泵 Pe Pa
Pe qmhe gHeqV
降有何变化？（设泵仍能正常工作）
• 泵的压头H，
pa
• 管路总阻力损失hf， • 泵出口处压力表读数，
• 泵入口处真空表读数。
H
解：
江面下降，泵特性曲线不变 管路特性曲线 平行上移
工作点左移
Heபைடு நூலகம்
z p
g
u2 2g
hf
A BqV 2
不变
0
q
操作性问题分析 举例
33
33
qV，H，Pa，hf BqV 2
0
P2 P1
0
p
如图所示，高位槽上方的
真空表读数为p，现p增大， 其它管路条件不变，则管路总
阻力损失。
A．增大
pa
B．减小
C．不变
D．不确定
离心泵理论及特性曲线
所以摩擦损失和扩散器损失为
hmq hm hq kmQ 2 kqQ 2 k mq Q 2
式中 k mq ——摩擦和扩散损失系数。 2)冲击损失和涡流损失 冲击损失和涡流损失hq的大小与水泵运转时流量Q和 设计流量Qe之差的平方成正比，即
hg k g (Q Qe ) 2
1
Hl
1 (u 2 c 2u u1 c1u ) g
1u
1 H l u 2 c 2u g
2)理论扬程Hl与u2有关，而
u2 =
D 2 n
60
因此，增加转速n和加大叶轮直径D2，可以提高水泵的理论扬程。 3)流体所获得的理论扬程Hl与流体种类无关。对于不同流体，只 要叶轮进、出口处流体的速度三角形相同，都可以得到相同的Hl。
3)理论压头与理论流量的关系 ⑴ 前弯叶片， β2 > 90º，cotβ2<0, 故 Hl = A + BQl； 理论压 头随理论流量增加而增大，即Hl随着Ql的增加而增加，是一条上 升的直线。
⑵ 径向叶片， β2＝90º cotβ2＝０ B＝０ 故Hl=A； 理 论压头为定值不变，即Hl不随着Ql的增加而变化 ，是一条与横 坐标平行的直线。 ⑶ 后弯叶片 β2< 90º cotβ2> 0 B > 0 故 Hl = A - BQl； 理论压头与理论流量成反比，是一条下降的直线。
水泵工作时，叶轮传递给水的理论功率为
Pl = Ql H l
水泵的轴功率PZ可用叶轮入口间水流上的外力矩M和叶轮的角速度
之乘积来表示，即
PZ M
Ql
g (c 2 l 2 c1l1 )
根据动量矩定理可知：作用在叶轮上的外力矩等于每秒钟流经叶轮 出入口间水的动量矩的增量，即
离心泵的参数和特性曲线
综上所述，可以看出，在输送粘性液体 时，泵的特性会发生较大的变化。因此， 对于粘度过大的油，由于其流动性很差， 不宜使用离心泵输送，一般粘度大于650 厘沲时，应选用往复泵或齿轮泵等。
离心泵的转速对特性曲线影响
离心泵的转速对特性曲线的影响： 当液体粘度不大，泵的效率不变时，泵 的流量、压头、轴功率与转速可近似用 比例定律计算，即 ：
机泵的基本参数
汽蚀余量NPSH ：汽蚀余量是指在泵吸入口处单 位重量液体所具有的超过汽化压力的富余能量。 单位用 米 标注。汽蚀余量又叫净正吸头，是表示 汽蚀性能的主要参数 。 泵在工作时液体在叶轮的进口处因一定真空压力 下会产生汽体，汽化的气泡在液体质点的撞击运 动下，对叶轮等金属表面产生剥蚀，从而破坏叶 轮等金属，此时真空压力叫汽化压力。 吸程即为必需汽蚀余量Δh：即泵允许吸液体的真 空度，亦即泵允许的安装高度，单位用 米。 吸程=标准大气压（10.33米）-汽蚀余量-安全量 （0.5米） 1个标准大气压能压10.33米水柱
机泵的基本参数
扬程H ：扬程是泵所抽送的单位重量液体从泵进口 处（泵进口法兰）到泵出口处（泵出口法兰）能量 的增值。也就是一牛顿液体通过泵获得的有效能量。 其单位是N· m/N=m，即泵抽送液体的液柱高度，习 惯简称为 米。 H = ( P2 - P1 ) /ρ 泵的压力用P表示，单位为Mpa（兆帕） P2：出口压力 P1：进口压力 转速n ：转速是泵轴单位时间的转数，用符号n表 示，单位是 r/minຫໍສະໝຸດ 液体物理性质对特性曲线影响
关于离心水泵性能曲线与参数
关于离心水泵性能曲线与参数！一、关于离心水泵参数之间必须遵从的关系：1、能量关系：机械能守恒原理：功率N ∝扬程H ³流量Q2、流体动力学原理：A、阻力矩M正比流速v的平方：M ∝ v^2B、速度头与水头的转换关系（流速v的平方与扬程H的转换关系）：v^2 /2∝gHC、流量与管网阻力R的关系：H ∝流量Q^23、运动学关系：线速度与角速度成正比 v ∝ω4、功能关系：A、功率N = 转矩M³角速度ωB、功率N ∝角速度ω的立方：N ∝ω^3二、各种曲线：1、流量-扬程曲线（Q-H）2、流量-功率曲线（Q-N）3、流量-效率曲线（Q-η）4、流量-气蚀余量曲线（Q-（NPSH）r）5、意义：A、性能曲线作用是泵的任意的流量点，都可以在曲线上找出一组与其相对的扬程、功率、效率和气蚀余量值；B、这一组参数称为工作状态，简称工况或工况点；C、离心泵取高效率点工况称为最佳工况点；D、最佳工况点一般为设计工况点；E、一般离心泵的额定参数即设计工况点和最佳工况点相重合或很接近；F、在实践中选高效率区间运行、即节能、又能保证泵正常工作，因此了解泵的性能参数相当重要。
要分清几个过程的前提条件：1、管网曲线一定时：1）系统压力增大，流量增大，压力与流量的平方成正比，即H ∝流量Q^22）是一个系统功率增大的过程，或者说泵机转速提高的过程，变频频率升高的过程； 3）管网曲线是一个二次曲线；4）就相当于电路电阻R一定，电压变化、电流变化、功率变化的情况；2、改变管网曲线，增大流量：1）相关物理过程例如打开出水龙头时；2）改变管网曲线减小管网阻力R，系统流量增大，压力减小很少认为恒定，3）压力恒定，系统流量与功率成正比，流量增大，功率增大，电机转子转速在稳定区速度梢微降低，负荷增大；4）这就是泵的实际运行状态，流量大，功率大，流量小功率小，例如风门关小时、回流阀开大时，系统流量减小，功率减小，用电量也小；5）风门关小时、回流阀开大时，系统流量减小，功率减小，用电量也小，此时转子转速在稳定区速度梢微升高，负荷减轻；6）如果这时改变出水管径，就等于改变流量，改变电机运行功率，这就是改变出水管径改变流量的原理；7）相当于电路的电压不变，电阻R变化时，电流、功率变化的情况；3、泵机功率不变：1）相关物理过程如灭火水枪；2）用减小出水管截面，增大管网阻力R，减小流量、增大压力，泵机功率不变；3）目的在于增大压力，增大出口水流速度等；4）也是管网改造，减小流量、增大扬程、不增大系统功率的方法的原理；5）这个过程H-Q曲线，是上翘的双曲线形，流量与压力反比降低，或压力与流量反比升高的曲线；6）这个过程相当于恒流源电路中，外电路变阻器的电阻增大时，电流减小、电压升高、功率不变的情形；1、管网曲线一定时：这种运行情况适宜封闭式流体循环系统；２、改变管网曲线，调节流量：1）这是大部分风机、供水泵的正常工作状态；2）在这种状态下运行时，忽略压力的变化既恒压；3）在这种状态下运行时，流量与电机输出功率成正比，既风门大功率大、风门小功率小，所以用风门调节风量大小并不浪费电。
离心泵知识性能参数及特性曲线
离心泵知识、性能参数与特征曲线要正确地选择和使用离心泵，就必要认识泵的性能和它们之间的互相关系。
离心泵的主要性能参数有流量、压头、轴功率、效率等。
离心泵性能间的关系通常用特征曲线来表示。
一、离心泵的概念?：水泵是把 ?动机的机械能变换成抽送液体能量的机器。
来增添液体的位能、压能、动能。
动机经过泵轴带动叶轮旋转，对液体作功，使其能量增添，进而使需要数目的液体，由吸进口经水泵的过流零件输送到要求的高处或要求压力的地方。
二、离心泵的?本结构离心泵的本结构是由六部分构成的，分别是：叶轮，吸液室，泵壳，转轴，托架，轴承及轴承箱，密封置，础等?。
1、叶轮是离心泵的中心部分，它转速高输卖力大，叶轮上的叶片又起到主要作用，叶轮在配前要经过静均衡实验。
叶轮上的的表?要求圆滑，以减少水流的摩擦损失。
2、泵壳，它是水泵的主体。
起到支撑固定作用，并与安轴承的托架相连结。
3、转轴的作用 ?是借联轴器和电动机相连结，将电动机的转距传给叶轮，所以它是传达机械能的主要零件。
4、轴承是套在泵轴上支撑泵轴的构件，有转动轴承和滑动轴承两种。
轴承的托?为轴承箱。
转动轴承使用牛油作为润滑剂加油要适合一般为 2/3 ～3/4 的体积太多会发热，太少又有响声并发热！滑动轴承使用的是透明油作润滑剂的, 加油到油位线。
太多油要沿泵轴溢出，利热 ?；太少轴承又要过热烧坏造成事故！在水泵运行过程中轴承的温度最高在 85 度一般运行在 0 度左右，假如高了就要查找因（能否有杂质，油质能否发黑，能否进水）并实时办理！5、密封置。
叶轮进口与泵壳间的间隙过大会造成泵高压区的水经此空隙流向低压区，影响泵的出水量，效率降低！空隙过小会造成叶轮与泵壳摩擦产生磨损。
为了增添回流阻力减少漏，延缓叶轮和泵壳的所使用寿命，在泵壳缘和叶轮援联合处有密封置，密封的空隙保持在～之间为宜。
三、泵的分类泵的种类很多，可按其各样特色加以分类，见表 1-1 。
四、离心泵的主要性能参数1、流量：离心泵的流量 Q--- 离心泵在单位时间排送到管路系统的液体3体积，常用单位为 L/s 或 m/h 。
离心泵特性曲线
离心泵特性曲线
离心泵特性曲线（Centrifugal pump performance curve）是描述离心泵在不同工作条件下流量、扬程、效率和功率
等性能参数的变化关系的曲线。
离心泵特性曲线通常由以下几个要素构成：
1. 流量（Flow）：流经离心泵的液体体积或质量的量度，
通常以升/秒或立方米/小时表示。
2. 扬程（Head）：液体在离心泵内获得的压力能量，通常以米或千帕表示。
3. 效率（Efficiency）：离心泵将输入的功率转化为输出的液体动能的比例。
效率通常以百分比表示。
4. 功率（Power）：离心泵所需的电功率或机械功率，通常以千瓦或马力表示。
离心泵特性曲线一般由实验测量得到，根据不同工作条件下的流量、扬程和功率等数据绘制而成。
典型的离心泵特性曲线通常呈现出以下特点：
1. 最大扬程点（Maximum Head Point）：离心泵在某一流量下能够提供的最大扬程。
该点通常是离心泵特性曲线上的最高点，也是离心泵的额定扬程。
2. 最大效率点（Maximum Efficiency Point）：离心泵在某一流量下能够达到的最高效率。
该点通常是离心泵特性曲线上的效率最大值点。
3. 关闭阻塞点（Shut-off Head Point）：离心泵在流量为零时的扬程。
该点通常是离心泵特性曲线上的最低点。
离心泵特性曲线的形状和特点对于选型和运行离心泵都具有重要的参考价值，可以帮助用户了解离心泵在不同工况下的性能和适用范围，并进行合理的运行和维护。
离心泵的性能参数与特性曲线
二、离心泵的性能参数与特性曲线1．离心泵的主要性能参数（1）离心泵的流量（送液能力）——单位时间内泵排到管路系统中的液体体积。
符号：v q ，单位：m ³/h 或m ³/s 。
其大小主要取决于泵的结构、尺寸和转速等。
（2）离心泵的扬程（泵的压头） ——泵对单位重量（1N ）的液体所提供的有效能量。
符号：H ，单位：m 液柱。
扬程的确定： 实验测定：如图所示泵出、入口截面间垂直距离为0h 泵吸入口处真空表的读数真p 泵出口处压力表的读数表P在此两截面1与2间列柏努利方程得损H gp g u Z H g p g u Z +++=+++ρρ2222121122式中损H 为两截面间管路中的压头损失，由于两表所在截面间的管路很短，因而损H 值很小，可忽略不计。
故上式可简化为guu gp p h H gu u g p p p p h H 222122021220-+++=-+--++=ρρ真表真大大表）（）（讨论：①泵的扬程等于泵出口的总压头减去泵入口的总压头；② d 1↓, u 1↑,H 功↓，一般d 1> d 2 ; ③当d 1 = d 2 时， gp p h H ρ真表++=0例：用清水测定某离心泵的主要特性。
实验装置如附图所示。
当调节出口阀使管路流量为25m 3/h 时，泵出口处压力表读数为0.28MPa （表压），泵入口处真空表读数为0.025MPa ，测得泵的轴功率为3.35kW ，电机转速为2900转/分，真空表与压力表测压截面的垂直距离为0.5m 。
试求该泵在此流量下泵的压头H 、有效功率有p 和总效率η。
（3量。
符号：有p ，单位：W 或kW 。
有效功率为： Hg q p v ρ=有泵的轴功率——指泵轴所需的功率即电动机传给泵轴的功率。
符号：轴p ，单位：W 或kW ， 则轴p 为： ηρgH q p v 功轴=(4)离心泵的效率 ——有效功率和泵的轴功率之比。
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离心泵的性能参数与特性曲线泵的性能及相互之间的关系是选泵和进行流量调节的依据。
离心泵的主要性能参数有流量、压头、效率、轴功率等。
它们之间的关系常用特性曲线来表示。
特性曲线是在一定转速下，用20℃清水在常压下实验测得的。
（一）离心泵的性能参数
1、流量
离心泵的流量是指单位时间内排到管路系统的液体体积，一般用Q表示，常用单位为l/s、m3/s或m3/h等。
离心泵的流量与泵的结构、尺寸和转速有关。
2、压头（扬程)
离心泵的压头是指离心泵对单位重量（1N）液体所提供的有效能量，一般用H表示，单位为J/N或m。
压头的影响因素在前节已作过介绍。
3、效率
离心泵在实际运转中，由于存在各种能量损失，致使泵的实际（有效）压头和流量均低于理论值，而输入泵的功率比理论值为高。
反映能量损失大小的参数称为效率。
离心泵的能量损失包括以下三项，即
(1)容积损失即泄漏造成的损失，无容积损失时泵的功率与有容积损失时泵的功率之比称为容积效率ηv。
闭式叶轮的容积效率值在0.85～0.95。
(2)水力损失由于液体流经叶片、蜗壳的沿程阻力，流道面积和方向变化的局部阻力，以及叶轮通道中的环流和旋涡等因素造成的能量损失。
这种损失可用水力效率ηh来反映。
额定流量下，液体的流动方向恰与叶片的入口角相一致，这时损失最小，水力效率最高，其值在0.8～0.9的范围。
(3)机械效率由于高速旋转的叶轮表面与液体之间摩擦，泵轴在轴承、轴封等处的机械摩擦造成的能量损失。
机械损失可用机械效率ηm来反映，其值在0.96～0.99之间。
离心泵的总效率由上述三部分构成，即
η=ηvηhηm（2-14）
离心泵的效率与泵的类型、尺寸、加工精度、液体流量和性质等因素有关。
通常，小泵效率为50～70％，而大型泵可达90％。
4、轴功率N
由电机输入泵轴的功率称为泵的轴功率，单位为W或kW。
离心泵的有效功率是指液体在单位时间内从叶轮获得的能量，则有
Ne = HgQρ（2-15）
式中
Ne------离心泵的有效功率，W；
Q--------离心泵的实际流量，m3/s；
H--------离心泵的有效压头，m。
由于泵内存在上述的三项能量损失，轴功率必大于有效功率，即
（2-16）
式中
N ----轴功率，kW。
（二）离心泵的特性曲线
离心泵压头H、轴功率N及效率η均随流量Q而变，它们之间的关系可用泵的特性曲线或离心泵工作性能曲线表示。
在离心泵出厂前由泵的制造厂测定出H－Q、N－Q、η－Q
等曲线，列入产品样本或说明书中，供使用部门选泵和操作时参考。
各种型号的离心泵都有其本身独有的特性曲线，且不受管路特性的影响。
但它们都具有一些共同的规律：
（1）离心泵的压头一般随流量加大而下降(在流量极小时可能有例外)，这一点和离心泵的基本方程式相吻合。
（2）离心泵的轴功率在流量为零时为最小，随流量的增大而上升。
故在启动离心泵时，应关闭泵出口阀门，以减小启动电流，保护电机。
停泵时先关闭出口阀门主要是为了防止高压液体倒流损坏叶轮。
（3）额定流量下泵的效率最高。
该最高效率点称为泵的设计点，对应的值称为最佳工况参数。
离心泵铭牌上标出的性能参数即是最高效率点对应的参数。
离心泵一般不大可能恰好在设计点运行，但应尽可能在高效区（在最高效率的92%范围内，如图中波折号所示的区域）工作。
（三）影响离心泵性能的因素分析和性能换算
影响离心泵的性能的因素很多，其中包括液体性质（密度ρ和粘度μ等）、泵的结构尺寸（如D2和β2）、泵的转速n等。
当这些参数任一个发生变化时，都会改变泵的性能，此时需要对泵的生产厂家提供的性能参数或特性曲线进行换算。
1．液体物性的影响
（1）密度的影响
离心泵的流量、压头均与液体密度无关，效率也不随液体密度而改变，因而当被输送液体密度发生变化时，H-Q与η-Q曲线基本不变，但泵的轴功率与液体密度成正比。
此时，N-Q曲线不再适用，N需要用式2-16重新计算。
（2）粘度的影响
当被输送液体的粘度大于常温水的粘度时，泵内液体的能量损失增大，导致泵的流量、压头减小，效率下降，但轴功率增加，泵的特性曲线均发生变化。
当液体运动粘度γ
大于20cSt（厘沲）时，离心泵的性能需按下式进行修正，即
（2-17）
式中
cQ、cH、cη——分别为离心泵的流量、压头和效率的校正系数，其值
从图2-13、2-14查得；
Q、H、η——分别为离心泵输送清水时的流量，压头和效率；
Q’、H’、η’——分别为离心泵输送高粘度液体时的流量，压头和
效率。
粘度系数换算图是在单级离心泵上进行多次试验的平均值绘制出来的，用于多级离心泵时，应采用每一级的压头。
两图均适用于牛顿型流体，且只能在刻度范围内使用，不得外推。
图2-13中的QS表示输送清水时的额定流量，单位为m3/min。
粘度系数换算图的使用方法见例2-3。
2．离心泵转速的影响
由离心泵的基本方程式可知，当泵的转速发生改变时，泵的流量、压头随之发生变化，并引起泵的效率和功率的相应改变。
当液体的粘度不大，效率变化不明显，不同转速下泵的流量、压头和功率与转速的关系可近似表达成如下各式，即
（2-18）
式中
Q1、H1、N1------转速为n1时泵的性能；
Q2、H2、N2------转速为n2时泵的性能；
式2-18称为离心泵的比例定律。
其适用条件是离心泵的转速变化不大于±20%。
3．离心泵叶轮直径的影响
当离心泵的转速一定时，泵的基本方程式表明，其流量、压头与叶轮直径有关。
对于同一型号的泵，可换用直径较小的叶轮（除叶轮出口其宽度稍有变化外，其它尺寸不变），此时泵的流量、压头和功率与叶轮直径的近似关系为
（2-19）
式中
Q’、H’、N’------转速为D2’时泵的性能；
Q、H、N------转速为D2时泵的性能；
式2-19称为离心泵的切割定律。
其适用条件是固定转速下，叶轮直径的车削不大于±5%D2。