第2章流體輸送機(jī)械12.1離心泵特點(diǎn)：①結(jié)構(gòu)簡單，操作容易，便于調(diào)節(jié)和自控②流量均勻，效率較高③流量和壓頭適用范圍較廣④適用于輸送腐蝕性或含有懸浮物的液體21---葉輪2---泵殼3---泵軸4---吸入口5---吸入管6---低閥7---慮網(wǎng)8---排出口9---排出管10---調(diào)節(jié)閥2.1.1離心泵的工作原理和主要部件離心泵主要部件：葉輪和泵軸旋轉(zhuǎn)部分；泵殼、填料函和軸承的靜止部分；3離心泵工作原理4567離心泵葉輪：ａ.封閉式ｂ.半封閉式ｃ.敞開式軸流泵葉輪1）葉輪8軸流泵1.進(jìn)水喇叭2.出水彎管3.聯(lián)軸器4.導(dǎo)水葉片5.葉輪91.蝸道2.葉輪3.出水口2）泵殼103）軸封裝置①填料密封裝置，填料函1112②機(jī)械密封裝置132.1.2離心泵的基本方程式從理論上表達(dá)泵的壓頭與結(jié)構(gòu)、尺寸、轉(zhuǎn)速及流量的關(guān)系，計(jì)算離心泵理論壓頭理論壓頭：在理想情況下可能達(dá)到的最大壓頭理想情況：①理想葉輪，液體質(zhì)點(diǎn)將完全沿著葉片表面流動，不發(fā)生環(huán)流現(xiàn)象②理想液體，不存在流動阻力141）液體通過葉輪的流動①進(jìn)入葉輪，C0②葉輪中心，C1液體質(zhì)點(diǎn)相對于泵殼；③葉輪出口，C2速度三角形15速度三角形離心泵基本方程式柏努利方程：離心泵葉片入口到葉片出口靜壓頭增量動壓頭增量16靜壓頭增量主要由兩部分組成：（1）離心力作功（2）能量轉(zhuǎn)換葉輪相鄰兩葉片構(gòu)成的流道自內(nèi)向外逐漸擴(kuò)大1718離心泵基本方程的討論191）葉輪的轉(zhuǎn)速和直徑2）葉輪的幾何形狀理論流量和葉片幾何尺寸（b2,β2）一定，理論壓頭隨葉輪的轉(zhuǎn)速、直徑的增加后彎徑向前彎203）理論流量幾何尺寸（D2、b2、β2）和轉(zhuǎn)速（n）一定4）液體的密度21離心泵實(shí)際壓頭和實(shí)際流量22揚(yáng)程（壓頭）：泵對單位重力的液體所提供的有效能量。泵的揚(yáng)程由泵的結(jié)構(gòu)、尺寸和轉(zhuǎn)數(shù)所決定，不同型號的泵具有不同的揚(yáng)程。流量：單位時(shí)間內(nèi)泵輸送的液體體積，又稱排液量或輸送能力。流量取決于泵結(jié)構(gòu)、尺寸（葉輪直徑與葉片的寬度）和轉(zhuǎn)速。2.1.3離心泵的主要性能參數(shù)

23軸功率：由電機(jī)傳送給泵的功率有效功率：液體從葉輪獲得的能量軸功率及效率效率：泵軸轉(zhuǎn)動所做的功不能全部為液體獲得，通常用效率表示能量的損失。24總效率：25（3）離心泵的特性曲線流量與揚(yáng)程、功率、效率之間的關(guān)系曲線稱為離心泵的特性曲線（工作性能曲線）

①H～Q，Q↑→H↓，H=A－BQ2

②N～Q，Q↑→N↑Q=0，消耗的功率最小.泵啟動時(shí)應(yīng)關(guān)閉泵的出口閥，以降低啟動功率，保護(hù)電機(jī)不至于因超負(fù)荷而損壞③η～Q存在一最高效率點(diǎn)，此點(diǎn)稱為泵的設(shè)計(jì)點(diǎn)。泵在此點(diǎn)工作時(shí)最為經(jīng)濟(jì)，ηmax對應(yīng)的H，Q，N稱最佳工況參數(shù)2627泵的運(yùn)轉(zhuǎn)范圍:

離心泵的特性曲線是在固定轉(zhuǎn)速和常溫、常壓下以清水為介質(zhì)測定的，若輸送液體與水的物理性質(zhì)差別較大時(shí)，泵的特性曲線必須進(jìn)行校正。泵的高效率區(qū)η=92%ηmax28（4）離心泵性能的改變和換算1）液體物性的影響（1）密度的影響29例題2－3（2）黏度的影響?zhàn)ざ?，能量損失?，壓頭、流量、效率?，軸功率?302）離心泵轉(zhuǎn)數(shù)的影響離心泵的比例定律313）離心泵葉輪直徑的影響離心泵的切割定律葉輪直徑的變化不大于10％32①氣蝕現(xiàn)象（4）離心泵的氣蝕現(xiàn)象和允許安裝高度p葉片入口≤pV，液體汽化生成大量汽泡，在高壓的作用下迅速凝聚或破裂；汽泡周圍的液體會以極高的速度沖向原汽泡占據(jù)的空間，在沖擊點(diǎn)處可形成高達(dá)幾萬kpa的壓強(qiáng)。若當(dāng)汽泡的凝聚發(fā)生在葉片表面附近時(shí)，眾多液體質(zhì)點(diǎn)猶如細(xì)小的高頻水錘撞擊葉片，侵蝕葉片葉輪33①泵的性能下降，流量、壓頭、效率均降低，最終變成氣縛。氣蝕的危害：②產(chǎn)生振動和噪音，影響離心泵的正常運(yùn)行和工作環(huán)境。③泵殼和葉輪的材料遭受損壞，降低泵的使用壽命34

不灌液，泵內(nèi)存有空氣，ρ空氣<<ρ液，產(chǎn)生的離心力很小，葉輪中心處形成低壓不足以將液體吸入泵內(nèi)，達(dá)不到輸液目的關(guān)閉出口閥后啟動泵，這時(shí)所需泵的軸功率最小，啟動電流較小，以保護(hù)電機(jī)。停泵前先關(guān)閉出口閥后再停機(jī)，這樣可避免水柱倒沖泵殼內(nèi)的葉輪葉片，以延長泵使用壽命啟動與停泵：氣縛：35發(fā)生氣蝕的原因：泵的安裝高度超過允許值；泵輸送液體的溫度過高；泵吸入管路的局部阻力過大。P葉片入口過低的原因:36②離心泵的抗氣蝕性能1）氣蝕余量臨界氣蝕余量p葉輪入口處壓強(qiáng)（最低）＝p液體的飽和蒸汽壓指泵入口處單位重量水所具有的、超過當(dāng)時(shí)溫度下汽化壓力的富裕能量，△h，m液柱37381－1’和k－k’列柏努利方程臨界氣蝕余量發(fā)生氣蝕的臨界條件：氣蝕性能試驗(yàn)時(shí)，水泵開始發(fā)生氣蝕時(shí)測得的泵進(jìn)口處的氣蝕余量稱為臨界氣蝕余量。39臨界氣蝕余量的測定在固定的流量下，通過關(guān)小泵吸入管路的閥門，逐漸降低p1，直至泵內(nèi)剛好發(fā)生氣蝕，測得相應(yīng)的p1,min必需氣蝕余量為確保離心泵的正常操作，將臨界氣蝕余量加上一定的安全量反映液體從泵入口處到葉片進(jìn)口能量的降低值，因此越小抗氣蝕性能越好40在離心泵樣本性能表中給出的是必需氣蝕余量412）離心泵的允許吸上真空度當(dāng)?shù)卮髿鈮罕梦肟趬簭?qiáng)泵入口處可允許達(dá)到的最高真空度，m液柱允許吸上真空高度越高，說明泵的吸水性能越好，即抗氣蝕性能越好。42最大吸上真空高度當(dāng)泵的氣蝕現(xiàn)象剛發(fā)生時(shí)，所對應(yīng)的吸上真空高度為保證泵在運(yùn)轉(zhuǎn)中不發(fā)生汽蝕現(xiàn)象，而又盡可能有最大的吸上真空度，規(guī)定留有0.3米的安全量。43允許吸上真空度的測定Hs’的值是以清水在溫度為20℃、大氣壓為98.1kPa（10mH2O）的條件下所測定的數(shù)值。實(shí)驗(yàn)值列在泵樣本或說明書的性能表中Hs’的換算44（5）離心泵的允許安裝高度——允許吸上高度45用必需氣蝕余量表示的安裝高度用允許吸上真空度表示的安裝高度離心泵實(shí)際的安裝高度比允許安裝高度低0.5~1m46離心泵性能實(shí)驗(yàn)裝置中，流量為15m3/s下測得泵入口真空度為60kPa時(shí)恰發(fā)生氣蝕，試求臨界氣蝕余量和允許吸上真空度已知：例題147用IS80-65-125型離心泵從一敞口水槽中將清水輸送到它處，槽內(nèi)水面恒定。輸水量為50~60m3/h。已知泵吸入管路的壓頭損失為1.5m。試求輸送50℃清水時(shí)泵的安裝高度。例題2當(dāng)?shù)卮髿鈮簽?00kPa解：（1）流量（60m3/h）：48?求安裝高度時(shí)以最大流量下的必需氣蝕余量為準(zhǔn)（2）流量（50m3/h）：49例題3用3B33型水泵從一敞口水槽中將水送到它處，槽內(nèi)水面恒定。輸水量為45~55m3/h。在最大流量下吸入管路的壓頭損失為1m，液體在吸入管路的動壓頭可忽略。試計(jì)算（1）輸送20℃水時(shí)泵的安裝高度？（2）輸送65℃水時(shí)泵的安裝高度？已知：安裝地區(qū)的大氣壓為9.81×104；在流量范圍內(nèi)允許吸上真空度為5.0m和3.0m50解：?求安裝高度時(shí)，以最大輸送量所對應(yīng)的允許吸上真空度為準(zhǔn)（2）輸送65℃水時(shí)泵的安裝高度（1）輸送20℃水時(shí)泵的安裝高度51?當(dāng)液體的輸送溫度較高或沸點(diǎn)較低時(shí)，由于液體的飽和蒸氣壓較高，要特別注意泵的安裝高度若泵的允許安裝高度較低，可采用的措施①盡量減小吸入管路的壓頭損失②把泵安裝在貯液面以下，使液體利用位差自動灌入泵體內(nèi)，“倒灌”52（6）離心泵的工作點(diǎn)與流量調(diào)節(jié)1.管路特性方程和特性曲線5354若流體在該管路中流動已進(jìn)入阻力平方區(qū)55管路特性曲線：表示在特定管路系統(tǒng)中，流體流經(jīng)該管路時(shí)所需的壓頭與流量的關(guān)系，由管路布局和操作條件確定，與泵的性能無關(guān)562.離心泵的工作點(diǎn)泵特性方程：管路特性方程：方程聯(lián)立求解離心泵的工作點(diǎn)泵提供流量和壓頭=管路所需要流量和壓頭5758例題：采用離心泵將常溫清水從貯水池輸送到指定位置，已知輸送管出口端與池液面垂直距離為8.75m，輸水管內(nèi)徑為114mm光滑管，管長為60m（包括局部阻力的當(dāng)量長度），貯水池與輸水管出口端均與大氣相通。貯水池液面保持恒定。該離心泵的特性如下。求該泵在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的流量、壓頭、軸功率、總效率？Q/(m3/s)0.000.010.020.030.040.05H/(m)20.619.917.814.410.35.7η/(%)0.0036.156.061.054.137.0593.離心泵的流量調(diào)節(jié)——改變兩種特性曲線之一1）改變閥門的開度閥門關(guān)小閥門開大602）改變泵的轉(zhuǎn)數(shù)轉(zhuǎn)數(shù)提高轉(zhuǎn)數(shù)降低613）離心泵的并聯(lián)和串聯(lián)并聯(lián)流量并聯(lián)=2×流量單62串聯(lián)壓頭串聯(lián)=2×壓頭單Q串H串63離心泵組合方式的選擇64（7）離心泵的類型、選擇輸送液體性質(zhì)：清水泵、耐腐蝕泵、油泵等；葉輪吸入方式：單吸泵、雙吸泵；葉輪數(shù)目：單級