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（7）船舶工业用泵。
（8）轻纺、食品用泵；
（9）水利建设用泵；
（10）尖端科技方面用泵。
四、离心泵的工作原理
水泵也可叫抽水机，离心泵的工作原理是依靠泵体内叶轮回转产生离心力的作用，使旋转着的液体产生动能和压力，连续吸水或排水。
（1）离心泵的排水原理
任何物体在运转时，只要围绕某个中心转动，它都会产生离心力。
我们在日常生活中就有很多现象可以说明这一问题，如在雨天撑伞，如果伞柄转动，就会看到伞面上的雨水点沿着伞的四周飞溅出去。
用力大些，转动快点，水点就飞得远一些。
如图1所示。
这是由于伞面上的水点，在伞的转动过程中，得到了离心力的缘故。
又如用绳子栓住一只小桶，桶内装满了水，手拎绳子，用力使小桶围绕手臂和身体转动，如图2所示，可以观察到：
小桶在作圆周运动时，绳子绷得很紧，转动越快，绳子也被拉得越紧，桶口虽然有时倾斜，有时向下，但桶中的水却点滴不掉；
当停止转动时，绳子就松垂下来，水也可能泼出来。
这是因为当小桶围绕人们的手臂及身体转动时，小桶本身就会产生一种向外甩的力，这个力的大小与转动的速度有关，向外甩的力也即离开旋转中心的力，所以叫离心力。
这时如果在桶底开个小洞，水就会从桶底有力地射出去。
同样道理，叶轮在泵体内高速旋转时，在离心力的作用下，叶轮里的水以很快速度被甩离叶轮，向四周射去，如图3所示。
射出的高速水流具有很大能量，汇集在泵壳里，互相拥挤，速度减慢，压力增加。
根据水流总要从高压向低压流动的道理，泵壳内的高压水就沿着水管路被压到低压处去。
离心泵排水的高低，与泵内压力的大小有关，而压力的大小与叶轮直径和转速有关。
在相同转速下，叶轮直径大的离心泵，产生的压力大，排出的高度就高。
反之，叶轮直径小，产生的压力也小，排出的高度就低；
同一水泵，当转速不同时，出水高度也不同，转速大，出水高。
反之，出水就低。
（2）离心泵的吸入原理
叶轮在泵壳内旋转时产生的离心力把水压出去，但它又是如何把水吸上来的呢？
我们用小试验来说明，如图所示，在玻璃杯内盛着半杯水，杯中水面是平的。
当我们用一根棍子在玻璃杯内沿着内壁转动时，可以看到杯内的水会沿着棍子旋转的方向一起旋转起来。
此时，杯内的水面将升高起来，这个现象称为旋涡运动，它是由于水流旋转时产生离心力的结果。
图1旋涡原理试验图2离心泵吸水示意图
图2是离心泵吸水的示意图，泵壳相当于玻璃杯，叶轮相当于棍子。
所不同的是泵壳内充满水，不透气。
当叶轮旋转时，泵壳内的水由于离心力的缘故，在叶轮的中心部位处形成一个旋涡，成为压区（此区内的压力小于大气压）。
而进水池水面上却有大气压力作用。
在大气压作用下，进水池的水通过进水管路压入泵内，填补叶轮中心部位处的低压区，达到吸水的目的。
叶轮中心部位的压力越低，水泵吸力也越大。
综上所述，离心泵的工作原理，主要是叶轮在充满水的泵壳内旋转时产生了离心力，由于离心力的作用，使泵内叶轮进口部位处形成低压区。
在大气压作用下，水就从进水池通过进水管路上升到泵的低压区。
水到了低压区后，立即被叶轮的离心力向叶轮的四周甩出。
在泵壳内拥挤汇集后，向高压区送出去。
这样，叶轮不停的转动，水就源源不断地由进水池被抽送到出水池。
值得注意的是，离心泵在起动前，一定要将泵壳内灌满水（俗称灌引水），原因是同一体积的空气重量与水重量不一样。
如果叶轮在空气中旋转，上述过程也会在空气中进行，但因空气太轻，在叶轮中心部位所造成的低压区，吸力不足以吸上进水池中的水，因此，泵就不能工作。
特别注意的是当泵内无水时严禁起动泵，因为泵内的许多密封间隙较小，特别是多级泵，由于存在加工误差和装配误差，无水起动容易造成泵被抱住现象。
离心泵的主要过流部件（图1）
1、叶轮叶轮是将能量传递给液体的部件，液体流过叶轮时，从叶轮处得到能量，于是液体的动能与压能均增大。
我们希望叶轮是在规定数量的液体通过叶轮时，每一单位重量的液体从叶轮处得到规定数量的能量，并且在叶轮中水力损失最小。
2、吸入室吸入室的功能是将液体从吸入管路引入叶轮的进口处，为了使泵有较好的能量性能和汽蚀性能，要求液体流过吸入室时，水力损失最小和液体流入叶轮进口时速度分布均匀。
3、压出室压出室的功能是把叶轮出口处流出来的液体收集起来，并且把它送入压水管路，液体从叶轮中流出时速度是很大的，为了减小压水管路中的水力损失，将液体送入压水管以前，必须将液体的速度降低，将部分动能转化为压能，这个任务也要在压出室中完成，并且要求水压损失最小。
4、泵轴泵轴是将原动机的机械能传给叶轮的重要零件，要求有足够的强度和刚度，用不底于35号的优质碳素钢制成，为了防止泵轴的磨损和腐蚀，在泵轴与水接触部分和承磨部分装有轴套，以延长泵轴的使用寿命。
5、轴承用来支承转动部分的重量和承受液体的轴向推力，并减少轴转动时的磨擦力。
6、密封环在叶轮进口外缘与泵体内缘之间有一定的间隙，这一间隙过大，则泵壳内的高压水便会经过此间隙漏回到叶轮的进水侧，从而减少水泵的实际出水量，降低水泵的效率；
这一间隙过小，叶轮转动时就会和泵体发生磨擦，引起机械磨损；
为了尽可能减小泄漏损失，同时又能保护泵体不被磨损，一般在泵体和叶轮间加密封环，磨损后可以更换。
7、填料函：
为了防止高压水通过间隙向外大量流出和空气进入泵内，必须设置密封装置，一般用填料密封，它由轴套、填料、水封环、水封管和压盖组成。
当泵运转时，泵内的压力水通过水封管进入水封环渗入填料进行水封，同时起着冷却、润滑泵轴的作用；
填料压盖用于调节填料压紧的程度，如压得太紧，虽然能减少泄露，但填料与轴套磨擦损失增加，降低填料与轴套的寿命，严重时造成发热冒烟，甚至将填料轴套烧毁；
压得过松会大量漏水，降低效率，甚至在泵的底压区有进入空气的现象。
8、泵的管路及附件
泵的管路包括进水管路和出水管路。
进水管路要求尽量短，弯头尽量少，进水管的直径要等于或大于水泵进口直径，以减少水流损失。
进水管路的布置应避免有空气进入，进水管要有高度的密封性，以免发生汽蚀。
出水管路的直径应大于或等于泵出口直径，管路的长度按实际需要确定。
在泵的进出口管路上装有底阀、闸阀和逆止阀。
底阀、逆止阀是一个单向阀（讲一下作用）；
闸阀安装在出口处止回阀前，其作用：
（1）离心泵关闭闸阀起动，可以降底起动功率，关闸停车，可使动力机在轻载下平稳地停车，同时可防止倒流，保证安全。
（2）用真空泵抽真空的泵，当起动抽真孔时关闭闸阀，可封闭出水管，防止空气进入。
（3）用来调节泵的流量和功率。
（4）用来隔离泵和出水管路，便于泵的检修。
五、叶片泵的结构形式：
叶片泵按其结构形式分类如下：
1、
按主轴方向
（1）卧式：
主轴水平位置（如IS,IH,DA
DG,SH型泵等）
（2）立式：
主轴垂直位置（如IL,DL,ISG型泵等）
（3）斜式：
主轴倾斜放置
2、
按叶轮种类
（1）离心式：
装离心式叶轮（我们厂生产的产品）
（2）混流式：
装混流式叶轮
（3）轴流式：
装轴流式叶轮
3、
按吸入方式
（1）单吸：
装单吸叶轮（我厂除SH型泵以外的产品）
（2）双吸：
装双吸叶轮（如SH）
4、按级数
（1）单级：
装一个叶轮（如IS,IH,IL,SH型泵等）
（2）多级：
同一根轴上装两个或两个以上的叶轮（如DL,DA
DG型泵等）
5、按叶片安装方法
（1）可调叶片：
叶轮叶片安放角可以调节的结构
（2）固定叶片：
叶轮叶片安放角是固定的结构（我厂的产品）
6、按壳体刨分方式
（1）节段式：
每一级壳体都是分开式的（如DL,DA
DC,DG型泵等）
（2）中开式：
壳体在通过轴中心线的平面上分开。
又细分：
a水平中开式：
刨分面是水平的（如SH、KY型泵）
b垂直中开式：
刨开面是垂直的
c斜中开式：
刨开面是倾斜的
7、按泵体形式
（1）涡壳式：
叶轮排出侧具有带涡室的壳体
（2）双涡壳式：
叶轮排出侧具有双涡室的壳体
（3）透平式：
带导叶的离心泵
（4）筒袋式：
内壳体外装有圆筒状的耐压壳体
（5）双层壳体式：
指筒袋式之外的双层壳体泵
8、按泵体的支承方式
（1）悬架式：
泵体下有泵脚，固定在底座上，轴承体悬在一端（如IS型泵）
（2）托架式：
轴承体下部固定在底座上，泵体被轴承体托起悬在一端（如原BA型泵）
（3）中心支承式：
泵体两侧在通过轴心的水平面上固定在底座上
9、特殊结构的叶片泵
（1）潜水电泵：
驱动泵的电动机与泵一起放在水中使用的泵
（2）屏蔽泵：
泵与电机直联（共用一根轴），电动机定子内侧装有屏蔽套，以防液体进入定子
（3）磁力泵：
电动机带动外磁钢旋转，通过磁感应使和泵叶轮连在一起的内磁钢旋转，内外磁钢间有隔离套，完全杜绝液体外漏
（4）自吸式泵：
泵再次起动时无需灌水的泵
（5）管道泵：
泵作为管道的一部分，无需特别改变管路即可安装
（6）无堵塞泵：
泵抽送液体中所含固体物质不会在泵内造成堵塞。
第二章泵的基本理论
第一节泵的基本参数
为了正确、合理地选用水泵，除了它的结构原理外，还必须了解它的性能（六个参数）。
每一台泵上都有一个铭牌，在上面注着一些数据，可以使我们了解泵的具体性能规格，这对正确使用水泵很有用处。
一、流量Q
流量是泵在单位时间内输送出去的液体量（体积或重量）。
体积流量用Q表示，单位是m³
/h或l/s，其中
二、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NM/N=m。
扬程用H表示，单位m或Mpa。
。
单位重量液体的能量在水力学中称为水头，通常由压力水头
、速度水头
和位置水
三部分组成。
即：
为泵出口、入口处单位重量液体的能量。
我厂试泵站计算扬程公式
为出口法兰、进口法兰处压力表读数，
为轴线到出口法兰的距离。
式中，
为泵出口、进口处液体的静压力；
为泵出口、进口处液体的速度；
为泵出口、进口到任选的测量基准面的距离。
在一般情况下，泵的扬程以泵轴线为界，可分为两段，一段是以吸水管把水吸上来，一段通过出水管把水压出去。
如图所示。
水泵能把水吸上来的高度叫吸水扬程，简称吸程
，水泵把水压出去的高度称为压水扬程
，用公式表示为
水泵的扬程可以是几米，十几米，上百米或更多，而吸水扬程一般都小于10m，有的只有２～3m，吸水扬程是确定水泵安装高度的一个重要数据，必须予以注意。
通常水泵铭牌上的扬程应包括下列两部分，一部分是可以测量得到的扬水高度，即由进水池水面到出水池水面的垂直高度。
称为实际扬程
，一部分是水经过管路时，产生的沿程阻力损失，用
表示；
所以选择泵扬程时，应该是实际扬程和扬程损失之和，即为：
在确定水泵的扬程时，这一点必须重视，否则，如果只按实际扬程去确定水泵的扬程，泵扬程就会偏低，就可能降低水泵的效率，只能在小流量点运行，造成供水不足。
当然，吸水扬程也包括实际的吸水扬程
和吸水扬程损失
两部分，因此有：
图水泵扬程示意图
三、转速n
转速是泵轴单位时间内的转数，用n表示，单位是r/min。
在水泵行业一般用2极（2900r/min）、4极（1450r/min）、6极（970r/min）、8极（750r/min）。
当然我们也可以通过变速箱来改变转速，以改变泵的性能。
.
四、功率N
功率是表示机组在单位时间内所做“功”的大小，用“N”表示，单位为KW。
水泵的功率可分为：
有效功率、轴功率和配用功率三种。
有效功率是指水泵水流得到的净功率，即
，它可以用水泵的扬程和流量计算出来。
即
式中，r―液体的重度
，Q―流量
，H―扬程（m），―液体的密度
轴功率是指在一定的流量和扬程下，动力机传给水泵轴上的功率，又称为水泵的输入功率。
它和有效功率之间的关系是相差一个泵内损失。
即水泵的有效功率和泵内损失功率之和为水泵的轴功率。
泵内损失功率主要包括水流在泵体内摩阻、积压、回流以及水泵转子与轴承、填料等零件的摩擦消耗。
配用功率又称配套功率，是指一台泵应选配动力机的功率数。
用
表示。
配用功率与轴功率之间也有区别，它主要考虑比轴功率多一个因传动而损失的功率，为了保证机组安全运行，配用功率还要留有余地，一般为
五、效率η
效率反映了水泵对动力利用的情况，它是一个技术经济指标，用
表示，单位为％
m:
机械损失（轴承损失、密封损失、圆盘摩擦损失）
v:
容积损失（泵出口处一部分液体流回进口处所产生的损失）
h：
水力损失（沿程阻力损失、局部阻力损失）
六、泵的必需汽蚀余量ＮＰＳＨr
表征泵进口部分的压力降，即为了不使泵发生汽蚀，要求在泵进口处单位重量液体具有超过汽化压力水头的富余能量。
在我厂旧样本中用允许吸上真空高度来表示，它表示水泵能够吸上水的最大高度，通常用
代表，单位为米，它是用来确定水泵安装高度的重要依据。
现在已不再使用这一概念。
第二节特性曲线
一、泵的特性曲线
知道了以上六个参数，我们对某一型号的泵就有了全面的了解，如果用曲线的形式表示泵性能参数之间的关系，称为泵的特性曲线，也叫泵的性能曲线。
通常用横坐标表示流量Q、纵坐标表示扬程H、效率
、轴功率N、汽蚀余量NPSH（净正吸头）。
泵的性能曲线包括扬程曲线、效率曲线、功率曲线、泵必需汽蚀余量曲线。
泵的特性曲线全面、综合、直观地表示了泵的性能，能够弄清楚多种曲线的关系及如何应用对于销售人员非常重要。
用户可以根据特性曲线选择要求的泵，确定泵的安装高度，掌握泵的运转情况。
我们在进行新产品试制时，通过作试验作出特性曲线，并根据特性曲线形状的变化，分析泵几何参数对泵性能的影响，以便设计制造出符合要求性能的泵。
二、几何参数对泵特性曲线的影响
1、特性曲线的形式
泵的特性曲线形状是多种多样的，大致可以分为以下三种形式：
（1）单调下降的特性曲线：
在这种曲线中Q=0时，扬程最大Hmax，随着流量增加，扬程逐渐下降，每一个扬程对应一个流量，这是一种稳定的曲线。
（2）平坦的特性曲线：
这种曲线流量变化很大，而扬程变化很小。
用户希望消防用泵能有这种性能曲线，在泵上配限压阀正是实现这一目的的。
（3）在泵的Q―H曲线中，在流量为0时，扬程为
，称为关死点扬程。
随着流量增加，扬程达到最大值
而后随流量增加，扬程下降。
在扬程高于
的部分，每一个扬程对应两个流量点。
这种曲线就叫驼峰特性曲线，是一种不稳定的特性曲线。
标准规定当
时，才符合要求。
2、几何参数对泵特性曲线的影响
（1）叶片出口按放角2：
在其它参数不变的情况下，2越大，泵的扬程越高。
一般情况下15<
2<
40。
90时，功率曲线是一条有极值的曲线。
（2）叶轮外径D2：
当Q=0时关死点的扬程随D2增加而增加。
（3）叶轮出口宽度b2：
b2越大，曲线越平。
我们知道，理论扬程曲线平，实际扬程曲线容易出现驼峰，因此，为了消除驼峰或增加曲线的斜度，应减小出口宽度b2。
（4）修削叶片进出口部分：
a修磨叶片出口部分背面，在相同流量情况下，可使泵的效率提高约2%~5%；
在相同扬程下，泵的流量增加约5%~10%。
b修磨叶片进口工作面，能增加叶片进口角，增加叶片间进口的开口面积，从而改善泵的汽蚀性能。
第三节泵的非过载轴功率特性
（全扬程运行特性）
所谓泵的非过载轴功率特性是指功率曲线有最大值，若原动机功率超过该值时，泵在全扬程范围运行不会出现过载问题。
这种特性对低比转数泵，尤其是对低比转数井泵（深井潜水泵和深井泵）具有重要意义。
因为低比转数泵通常随流量增加，轴功率一直增加，即在零扬程时，功率最大，而井泵在启动过程中，开始为零扬程，而后扬程随水位增高而增加，也就是泵在启动或低扬程范围运行时，功率最大。
除非选过大容量的电机，否则会有过载烧坏电机的危险，偿若使低比转数泵有非过载功率特性，则可减少电机容量，并且不会烧毁电机。
要想实现这种功率特性，叶片安放角2<
90。
通过研究表明，出现最大轴功率的流量等于零扬程时的最大流量之半，即在零流量和最大流量之间。
引起过载的原因是多方面的。
其一是由于目前普通离心泵的轴功率随流量的增加而增加。
其二是用户购泵时选型不当，他们为了安全和保险，往往选择一些较实际所需扬程为高的泵，但实际却在低扬程下使用，此时因扬程低、流量大而引起过载。
其三是用户虽然选型合理，但由于一泵多用，泵常需在不同的地方使用，因而泵的实际运行工况也是不断变化的。
利用离心泵的自调节能力来限制轴功率。
对于出口角2<
90的离心泵，在流量Q减少时扬程增加；
在流量Q增加时，扬程减少。
由于液体吸收的轴功率正比于QH乘积，上述流量变化过程就提供了离心泵的自调节能力。
因此，如果流量与扬程之乘积，即液体功率和效率，两者对于流量的微小变化都是恒定的话，则轴功率不再增加。
而流量、扬程、效率之间的关系是可以通过调整泵的几何参数来改变。
第三章泵的相似定律
第一节泵的相似定律
相似理论在泵的设计和实验中广泛应用。
通常所说的按模型换算进行相似设计和进行模型实验就是在相似理论指导下进行。
用小的模型进行试验要比真机试验经济得多，由于受到条件的限制，当真机尺寸过大时，很难进行真机实验，只能用模型试验代替。
当实型泵和模型泵满足几何相似、运动相似时，尺寸、转速有以下泵的相似定律：
式中：
m代表模型泵。
实型泵和模型泵尺寸、转速相差较大时，效率将有明显差别，泵尺寸越大，转速越高，泵效率就越高。
第四节比转数
一、比转数的定义
泵的相似定律建立了几何相似的泵，在相似工况下，性能参数之间的关系。
也就是说，如果泵性能参数之间存在着上述关系，泵是几何相似和运动相似的。
但是用相似定律来判别泵是否几何相似和运动相似既不方便，也不直观。
在相似定律的基础上，可以推出一系列几何相似的泵性能之间的综合数据。
如果这些数据相等，则这些泵是几何相似和运动相似的，可以用相似定律换算性能之间的关系，这个综合数据就是比转数ns。
其中：
二、关于比转数的几点说明：
1、同一台泵在不同工况下具有不同的比转数，作为相似准则的ns是指对应最高效率点工况下的值。
一般指设计点的比转数。
2、比转数是根据相似理论推得的，可以作为相似判据，即是说几何相似的泵在相似工况下ns值相等。
反之，一般说来ns值相等的泵是几何相似和运动相似的，但不能说ns相等的泵一定几何形状相似。
三、根据比转数对泵的分类：
泵的类型
低比转数
中比转数
高比转数
比转数
30<
ns<
80
80<
150
150<
300
300<
500
500<
1500
1、低比转数的泵意味着高扬程小流量，高比转数的泵意味着低扬程大流量。
2、低比转数叶轮窄而长，高比转数叶轮宽而短。
3、低比转数泵容易出现驼峰。
4、低比转数的泵，流量为零时轴功率小，所以要关阀起动。
高比转数泵（混流泵、轴流泵）零流量时轴功率大，所以要开阀起动。
第五节泵的相似理论应用
一、换算改变转速时泵的特性曲线：
对于同一台泵相似定律可简化为：
上式中的下标1表示转速为n1时的参数，2表示转速为n2时的参数，上式称为比例定律，表示泵改变转速时性能参数间的关系。
在进行泵试验时，通常异步电动机转速随负荷而变化。
试验完了之后必须把各试验转速下的性能换算为额定转速下的值，这个换算就是按比例定律进行的。
二、相似抛物线及其应用
图通用特性曲线
图改变转速时泵的特性曲线
若已知转速n1的特性曲线上某点A1（H1、Q1），则转速为n2时与A1点相似的工况点A2的参数为：
H2＝H1（n2/n1）2、Q2＝Q1（n2/n1）类似地还可以求出对应B1、C1·
·
点的相似工况点B2、C2·
把相应于A1、B1、C1的各点光滑连接起来，就是转速n2时的特性曲线，见图。
把不同转速下的Q－H曲线画在一张图上，并把各转速下效率相等的值投射在相应转速的Q－H曲线上，把这些等效率值的点连成曲线称为等效率曲线，这种特性曲线称为泵的通用特性曲线。
当转速偏离额定转速很多时，实际的等效率曲线和相似抛物线并不重合。
这是因为转速变化后可能引起汽蚀。
另外，转速变化时泵内流速变化，引起雷诺数变化，从而引起泵内损失变化。
还有轴功率随转速三次方变化，而填料、轴承磨擦损失随转速一次方变化，因而转速降低时，相对损失增加，泵效率下降。
转速变化时的效率值可用下式估算：
式中
－为转速
时的效率，
、
用百分比表示。
应用比例定律在我们实际工作中，可以计算在不同转速下的相应工况点。
例如有用户提出需用流量100m3/s、扬程240m的立式热水泵，单从样本上查，很难找出正好合适的DLR泵。
根据比例定律计算80DLR从转速1450r/min变化到2900r/min时，设计点的参数变为：
Q:
100m3/s
H:
240m（3级叶轮）
再例如，我厂IS泵的性能均以2900r/min为标准转速计算出来的，而配用电机额定转速可以达到2960r/min，通过比例定律计算，在流量不变的情况下，还可以提高一部分扬程。
切割定律的应用（切割叶轮）
若用户要求的性能低于已有泵的性能，或泵出厂试验结果流量、扬程偏高以及同一台泵装几种不同直径的叶轮以提高产品的通用性，可以用切割叶轮外径作为解决这种问题的一种方法。
为此，必须定量地确定切割量与性能变化的关系，设切割后的参数用角标“ˊ”表示。
一、一般离心泵叶轮
设叶轮出口宽度b2ˊ>
b2,切割前后叶轮出口面积相等、出口角相等，
则有：
⑴
⑵
⑶
D2指叶轮外径。
通过实践证明：
其中m>
1,n<
2.。
而且关死点扬程、轴功率并不按此规律变化。
国内许多泵设计者通过实践，对切割定律也提出了许多修正公式，如：
其中ns范围40～220。
当用以上修正公式计算出的叶轮切割量，余量比较大，公式趋于保守。
在正常设计中，设计人员很难一次就能设计出完全符合性能要求的参数，往往在设计中加大流量设计，待泵试制完成后，再通过试验，最后确定叶轮的外径。
切割定律修正系数k
ns
20
40
60
100
120
140
160
180
k
0.95
0.92
0.9
0.87
0.825
0.82
0.85
0.75
0.65
根据相似抛物线原理，也可以作出切割抛物线，它是切割前后相应工况点的连线，由切割
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