N0401离心原理特点

2 2
g
−
2 2r
g
ctgβ 2
(1)流量-扬程曲线 Qt-Ht∞ ：理论流量-理论扬程 实际扬程H低于Ht∞因为：
①轴向旋涡(c)→同半径圆周上各点的相对速度不相等(b)。叶轮 出口相对速度w2向叶轮旋转的反方向偏转，使β2比理论要小。叶 片有限的理论扬程Ht=µHt∞，µ称为涡旋系数。Qt-Ht∞→Qt-Ht
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第四章 离心泵
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立式离心泵(Vertical type)
卧式离心泵(Horizontal type)
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第四章 离心泵
[3]
Impeller of centrifugal pump
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第四章 离心泵
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二、离心泵的扬程方程式和特性曲线 1.液体在叶轮中的流动情况
绝对速度c
cr
相对速度ω
α
cu 圆周速度u
β
假定(Hypothesis)：(1)轮叶片无限多、无限薄、形状相同-所 有液体质点的流动轨迹都与叶片叶片断面相符，同半径处液 体的压力和流速相同。(2)液体为无粘性的理想液体—流动时 没有摩擦、撞击和涡流等水力损失。
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4.实测定速特性曲线 (Measured)： (★★★★★) 实测定速特性曲线 在恒定的转速下，改变排出阀开度，测出泵在流量Q不同时相 应的扬程H、轴功率P和必需汽蚀余量Δhr，并算出泵在各对应 工况下的效率η，然后将所得值绘成以流量Q为横座标的函数 曲线，即为离心泵的定速特性曲线。 (1)离心泵都采用后弯叶片， 随着流量的增大，其工作扬 程降低。 (2)泵的轴功率随流量增大而 增加。封闭起动，但不能长 封闭起动， 封闭起动 时间封闭运行。 时间封闭运行。 (3)泵在额定工况附近工作时 有较高的效率。非额定工况 液体进、出叶轮的撞击损失 较大。
第四章 离心泵
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2 u 2 u 2 c2 r H t∞ = − ctgβ 2 g g
结论： (1)离心泵扬程主要取决于叶轮的直径及转速。提高离心泵扬 离心泵扬程主要取决于叶轮的直径及转速。 离心泵扬程主要取决于叶轮的直径及转速 程，必须采用叶轮串联的多级泵(例：锅炉给水泵)。 (2)扬程随流量而变，并与叶片出口角β2有关。前弯叶片虽然能 达到的扬程高，但能量损失大(水力效率低)而不采用。为了提高 为了提高 效率，一般采用后弯叶片。 效率，一般采用后弯叶片。虽然扬程低，但能量损失低。 (3)理论扬程与所输送流体的性质无关 理论扬程与所输送流体的性质无关，但实际扬程因容积损失 理论扬程与所输送流体的性质无关 和水力损失而不同。输送不同的流体，根据∆p=pd-ps=ρgH、P= ρgQH/η不同。如果起动时泵和吸入管内是空气，理论上在大气 离心泵无自吸能力。 压下只能将水吸上约12.9cm。所以，离心泵无自吸能力。 离心泵无自吸能力
Hst-管路静压头(Static head) K-比例常数管路静压头(Proportional constant)
H
A
Σh = KQ 2
H
A′
A
H
A″ A
Hst
z+ pdr − psr ρg
Hst
Hst
Q
管路特性曲线
滤器脏堵、阀门管 滤器脏堵、 小、液体粘度变大
Q
管路静压头增大
Q
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叶轮流量、转速、尺寸 确定后，叶轮各处的速 度三角形就确定。
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2.扬程方程式 理论扬程即为进出叶轮的水头之差：
H t∞
2 2 p2 c2 p1 c12 p 2 − p1 c 2 − c12 − z1 + = ( z 2 − z1 ) + = z2 + + + + ρ g 2g ρ g 2g ρg 2g
第四章 离心泵
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泵的装置特性 (Pump installation characteristic)：将离心泵的 扬程特性曲线和它工作管路的特性曲线画在同一坐标图上，称 为泵的装置特性。泵的扬程曲线与管路特性曲线的交点称为泵 泵 的工况点(Operation point)。工况点的参数（Q、H、P、η、∆hr 的工况点 等）即是此离心泵在该管路工作的性能参数。
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3.定速特性曲线 (Constant revolution characteristic curves)： 定速特性曲线 在既定转速下，离心泵的扬程、功率、效率等性能参数与流 量的函数关系。 u uc
H t∞ =
2g + 2g + 2g
H t∞ =
运用余弦定理，去掉ω项，则： u2 c2u − u1c1u H t∞ = g 由于多数离心泵都是径向吸入，即没有切向分速，c1u=0，而 c2u=u2-c2rctgβ2 ，于是扬程方程即可写成：
H t∞
2 u 2 u 2 c2 r = − ctgβ 2 g g
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第一节 离心泵的工作原理和特点 Section 1 Principle and characteristics of centrifugal pump 一、离心泵的工作原理
1-叶轮(Impeller) 2-叶片(Blade) 3-泵壳(Shell) 4-吸入接管(Inlet connection) (Inlet 5-扩压管(Diffuser) 6-泵轴(Shaft) 7-固定螺帽(Locking nut) 8-蜗室(Volute chamber) 单级蜗壳式离心泵(Single stage volute centrifugal pump)
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三、离心泵的特点 Advantages: (1)流量连续均匀且便于调节，工作平稳。5～20000 m3/h。 (2)转速高，可与高速原动机直联；结构简单紧凑，价格低。 (3)对杂质不敏感，易损件少(阻漏环)，管理和维修较方便。 Disadvantages: (1)本身无吸能力。 (2)流量随工作扬程而变。 (3)扬程由叶轮外径和转速决定，不适合小流量、高扬程。 船用水泵和较大油船的货油泵大多使用离心泵，新建的船也 有的它置于循环油柜中，作主机滑油泵。要求自吸的如压载 泵、舱底水泵、油船扫舱泵等，也使用自吸式离心泵或加设 抽气自吸装置。
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相对速度ω
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绝对速度c
cr
α
cu 圆周速度u 速度三角形
β
cr 径向分速度 cu 周向分速度
u：方向一定 c：方向一定 w：方向一定 Qt Qt-流过叶轮的理论流量 cr = πDBϕ D-质点处的叶轮直径 B-质点处的叶轮宽度 ϕ-排挤系数,0.75-0.95
第四章 离心泵
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3.定速特性曲线 (Constant revolution characteristic curves)： 定速特性曲线 在既定转速下，离心泵的扬程、功率、效率等性能参数与流 量的函数关系。 u uc
H t∞ =
2 2
g
−
2 2r
g
ctgβ 2
(2)流量-功率曲线 水力功率Ph= ρgQtHt 轴功率P=Ph+机械摩擦功率损失 实际流量Q=Qt-q Qt-Ph→Qt-P→Q-P (3)流量-效率曲线 根据Q-H，Q-P，η=ρgQH/P， 求出Q-η 额定(设计 工况η 设计)工况 额定 设计 工况η高，因为液 体进出叶轮撞击损失最小。 体进出叶轮撞击损失最小。
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四、离心泵的比转数 (Specific speed) 比转数 如果泵满足几何相似、运动相似、动力相似，则比转数相等。 几何相似：过流部分对应尺寸比例相同、叶片数和对应叶 片角相等。 运动相似：对应点的相应速度方向相同、比值相等，即各 对应点的速度三角形相似。 动力相似：输送的是水或低粘度液体，各对应点重力和粘 性力比值近似相等、方向相同。 相似定律：
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6.额定扬程和流量的估算 额定扬程：H = Kn 2 D22 m D2-叶轮外径，m n-转速，r/min K-系数，(1-1.5)×10-4
2 额定扬程：Q = 5D0 m3/h D0-泵吸口直径，in。(1in=25.4mm)
问题：离心泵出口直径100mm，吸口直径125mm，叶轮外径300mm， 额定流量约为( ) 125m3/h
2 2
g
−
2 2r
g
ctgβ 2
(1)流量-扬程曲线 Qt-Ht∞ ：理论流量-理论扬程 实际扬程H低于Ht∞因为： ②沿程摩擦损失(与流速2成 正比)、与叶轮的撞击损失 (偏离设计工况越远越大)。 Qt-Ht→Qt-H ③泄漏。q随扬程H增大而增 大(q-H) Qt-H→Q-H
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