离心泵的主要构件和工作原理_精品文档.ppt

1、11/1/202212.2 离心泵离心泵(Centrifugal pump)离离心心泵泵电电动动机机11/1/202222.2 离心泵离心泵(Centrifugal pump)11/1/202232.2.1 离心泵的主要构件和工作原理离心泵的主要构件和工作原理叶轮：叶轮：迫使流体高速旋转，形成在中心引入低势能（低静压能）流体，在迫使流体高速旋转，形成在中心引入低势能（低静压能）流体，在外缘输出高势能（高静压能）外缘输出高势能（高静压能）、高动能流体的工作环境。、高动能流体的工作环境。蜗壳：蜗壳：流道逐渐扩大，将动能的一部分转化成势能（静压能）。流道逐渐扩大，将动能的一部分转化成势能（静压能）。

2、11/1/20224离心泵的能量形式转换过程离心泵的能量形式转换过程 原动机原动机轴轴叶轮旋转叶轮旋转叶片间液体叶片间液体旋转旋转受到离心力受到离心力中心中心外围外围液体被做功液体被做功流速减小部分流速减小部分动能转换动能转换 静压能静压能 呈呈高压态离开叶轮进入蜗壳高压态离开叶轮进入蜗壳动能动能 从电能到机械能形式的转换过程从电能到机械能形式的转换过程11/1/20225（1 1）叶轮叶轮叶片叶片（+盖板盖板）离心泵的主要部件及作用离心泵的主要部件及作用11/1/20226（2 2）泵壳泵壳：液体的汇集与能量的转换液体的汇集与能量的转换（动动静静）（3 3）吸上原理吸上原理与气缚现象与气缚现

3、象叶轮中心形成低压（因液体连续流动）叶轮中心形成低压（因液体连续流动）若泵内有气，若泵内有气，则则 小，小，P Poutout小，小，泵入口压力泵入口压力P Pinin大，此处的真空度大，此处的真空度小小,液体不能吸上液体不能吸上气缚现象。气缚现象。因此，启动前需要灌泵，并且密封，防止空气吸入。因此，启动前需要灌泵，并且密封，防止空气吸入。液体以高压离开叶轮液体以高压离开叶轮（4 4）轴封的作用轴封的作用（5 5）平衡孔的作用平衡孔的作用消除轴向推力消除轴向推力11/1/20227（6 6）导轮的作用导轮的作用减少能量损失减少能量损失11/1/202282.2.2 2.2.2 离心泵的性能参数

4、离心泵的性能参数characteristic parameters与特性曲线与特性曲线离心泵的理论压头离心泵的理论压头叶片数叶片数 液体无环流液体无环流理想流体理想流体无能量损失无能量损失离心泵的基本方程离心泵的基本方程rr叶轮半径叶轮半径；叶轮旋转角速度；叶轮旋转角速度；q qV V泵的体积流量；泵的体积流量；bb叶片叶片宽度；宽度；叶片装置角。叶片装置角。假设假设:11/1/20229旋转坐标：旋转坐标：wcuW为相对运动速度，为相对运动速度，u为切向速度，为切向速度，c为绝对速度为绝对速度。省略省略11/1/202210在一定的转速在一定的转速 n 下：下：反映泵本身在一定条件下，提供能

5、量的额定能力。反映泵本身在一定条件下，提供能量的额定能力。11/1/202211在一定的转速在一定的转速 n 下：下：特点：压头特点：压头HT与密度与密度无关。无关。u2 是外缘切向速度是外缘切向速度11/1/202212说明：说明：（1 1）装置角装置角：90度度 前弯叶片前弯叶片 q qV V H 90度度 后弯叶片后弯叶片q qV V H （线性规律）线性规律）=90度度 径向叶片径向叶片 H 与与 q qV V 无关无关（2 2）实际生产中采用）实际生产中采用后弯叶片后弯叶片 90度度 流动能量损失小流动能量损失小 b b、r r、H （3 3）理论压头理论压头H(或或HT)与流体的性

6、质与流体的性质、无关无关（4 4）H（即（即He）与与H 的差距的差距叶片间环流叶片间环流；阻力损失阻力损失；冲击损失冲击损失11/1/202213若泵启动时泵体内是空气，泵启动后产生的压头为一定值，但因空气密度小，若泵启动时泵体内是空气，泵启动后产生的压头为一定值，但因空气密度小，造成的压差或泵吸入口的真空度很小，不能将液体吸入泵内。造成的压差或泵吸入口的真空度很小，不能将液体吸入泵内。“气缚气缚”现象。现象。11/1/202214(1)叶片之间的环境：与叶片数、流体粘度叶片之间的环境：与叶片数、流体粘度有关，与流量几乎无关。有关，与流量几乎无关。（2）阻力损失（摩擦损失）：约与流量的）阻力

7、损失（摩擦损失）：约与流量的平方成正比。平方成正比。（3）冲击损失：流体以绝对速度）冲击损失：流体以绝对速度c2进入蜗进入蜗壳，虽部分转化为静压能，但亦存在着明显壳，虽部分转化为静压能，但亦存在着明显的能量损失。装置角的能量损失。装置角是按照所设计泵的额是按照所设计泵的额定流量确定的，若泵在额定流量下工作，冲定流量确定的，若泵在额定流量下工作，冲击损失最小，若泵偏离额定流量工作，冲击击损失最小，若泵偏离额定流量工作，冲击损失增大。损失增大。在一定的转速在一定的转速 n 下：下：直线关系直线关系1、泵的有效压头泵的有效压头H与与H 的差距的差距叶片间环流叶片间环流；阻力损失阻力损失；冲击损失冲击

8、损失11/1/202215容积损失：容积损失：压头损失：压头损失：主要由流体摩擦阻力损失造成。主要由流体摩擦阻力损失造成。灌泵后，关闭阀灌泵后，关闭阀门，在流量等于门，在流量等于零时启动。零时启动。主要性能参数主要性能参数 characteristic parameters效率小于效率小于100%原因有容积损失、原因有容积损失、压头损失和机械损失。压头损失和机械损失。影响到泵的效率影响到泵的效率11/1/202216离心泵内液体漏回现象离心泵内液体漏回现象11/1/202217离心泵的主要性能参数总结离心泵的主要性能参数总结（1 1）(叶轮叶轮)转速转速n n：10003000rpm；2900

9、rpm常见常见（2 2）(体积体积)流量流量q qV V:m3/s，叶轮结构、尺寸和转速叶轮结构、尺寸和转速（3）压头（扬程）压头（扬程）H H（H He e）：）：1N流体通过泵获得的机械能。流体通过泵获得的机械能。J/N,m与流量、叶轮结构、尺寸和与流量、叶轮结构、尺寸和n有关有关。H Hz z（4 4）轴功率轴功率N N（P Pa a）：）：单位时间单位时间原动原动机输入泵轴的能量机输入泵轴的能量有效功率有效功率P Pe e：单位时间液体获得的能量单位时间液体获得的能量11/1/202218（5 5）效率效率 100%容积损失容积损失，水力损失，机械损失水力损失，机械损失离心泵的性能曲线

10、测定离心泵的性能曲线测定HqVNqVqV厂家实验测定厂家实验测定产品说明书产品说明书2020 C C清水清水泵的效率：泵的效率：efficiency（1）容积效率：流量损失容积效率：流量损失V0.850.95（2）水力效率：压头损失水力效率：压头损失k=0.80.9（3）机械效率：机械部件之间的摩擦机械效率：机械部件之间的摩擦j0.960.99泵的总效率：泵的总效率：V k j11/1/202219 离心泵的特性曲线离心泵的特性曲线 (characteristic curves)离心泵的操作：离心泵的操作：1）灌泵并保持密封，防止气缚现象；）灌泵并保持密封，防止气缚现象；2）在最小流量下启动。

11、）在最小流量下启动。3）在出口管路上安装流量调节阀门。）在出口管路上安装流量调节阀门。11/1/202220在某一转速在某一转速 n 下下通过最简单的管路反映通过最简单的管路反映泵的有效压头。泵的有效压头。11/1/202221轴功率轴功率 Pa叶轮直径叶轮直径 D转速为转速为n的泵特性曲线上的每一点均可用这一方法转换至转速为的泵特性曲线上的每一点均可用这一方法转换至转速为n的曲线上相对的曲线上相对应的点。因此，可得到新转速下的泵特性曲线。应的点。因此，可得到新转速下的泵特性曲线。11/1/202222泵的转速泵的转速 n 变化后，泵实际特性曲线方程式如何变换？变化后，泵实际特性曲线方程式如何

12、变换？例：某一台泵，当转速为例：某一台泵，当转速为 n1=1480r/min 时，时，将转速变化为将转速变化为 n2=1700r/min 后后，泵的特性曲线方程式如何？，泵的特性曲线方程式如何？解：解：根据比例定律根据比例定律11/1/202223思考题：离心泵的压头是指（思考题：离心泵的压头是指（）A流体的升举高度；流体的升举高度；B 流体动能的增加；流体动能的增加；C流体静压能的增加；流体静压能的增加；D 单位流体获得的机械能。单位流体获得的机械能。解：根据实际流体的机械能衡算式解：根据实际流体的机械能衡算式H=(Z2-Z1)+(P2-P1)+(u22-u12)/2g+Hf离心泵的压头可以

13、表现为流体升举一定的高度（离心泵的压头可以表现为流体升举一定的高度（Z2Z1）、）、增增加一定的静压能（加一定的静压能（P2P1）/g、增加一定的动能、增加一定的动能(u22-u12)/2g 以及用于克服流体流动过程中产生的压头损失以及用于克服流体流动过程中产生的压头损失Hf。但。但A、B、C的说法都不全面。离心泵的压头是泵施加给单位牛顿流体的机的说法都不全面。离心泵的压头是泵施加给单位牛顿流体的机械能械能J（J/Nm)。故答案故答案D正确。正确。11/1/202224第第2讲：讲：2.2.3 离心泵的工作点；离心泵的工作点；离心泵的串联操作；离心泵的串联操作；离心泵的并联操作。离心泵的并联操

14、作。2.2.4 离心泵的汽蚀现象、汽蚀余量及安装高度。离心泵的汽蚀现象、汽蚀余量及安装高度。第第2章章 流体输送机械流体输送机械（6学时）11/1/202225由由工作点读出的流量工作点读出的流量 qv 、压头压头 He 就是管道中实际的流量，流就是管道中实际的流量，流体在此流量下，实际所得到的有效压头。体在此流量下，实际所得到的有效压头。duty point11/1/202226工作点工作点(duty point)的求法：的求法：（1）图解法；）图解法；（2）解析法。）解析法。注意两个方程式中注意两个方程式中 qv 的单位一定要一致，一般都统一到的单位一定要一致，一般都统一到 m3/s11/

15、1/2022272.流量调节流量调节 （即改变泵的工作点）（即改变泵的工作点）调节出口阀门的开度，改变管路的特性曲线调节出口阀门的开度，改变管路的特性曲线调节泵的转速，改变泵的特性曲线调节泵的转速，改变泵的特性曲线优点：调节简便优点：调节简便.灵活灵活缺点：能耗缺点：能耗11/1/202228注意：泵特性曲线因转速变化发生了移动。若求转速变化后的注意：泵特性曲线因转速变化发生了移动。若求转速变化后的工作点，还必须结合管路的特性曲线工作点，还必须结合管路的特性曲线。等等效率方程效率方程11/1/202229例：例：某输水管路中，离心泵在转速为某输水管路中，离心泵在转速为n=2900r/min时的

16、特性曲线方程为时的特性曲线方程为管路特性方程为管路特性方程为qV的单位为的单位为m3/min试求试求：1）k=2.5时的工作点（时的工作点（qVA、HA）;2)将阀门关小，使得将阀门关小，使得k=5时的工作点（时的工作点（qVB、HB）;3）阀门开度由阀门开度由k=2.5关小到关小到k=5，流量由流量由qVA减小到减小到qVB，管路阻力损失管路阻力损失增加了多少？增加了多少？4)如果改变泵的转速，将流量调整到如果改变泵的转速，将流量调整到qVB，管路能量消耗如何变化？，管路能量消耗如何变化？5）若不采用改变阀门开度，而是采用改变转速的方法，使得流量由）若不采用改变阀门开度，而是采用改变转速的方法，使得流量由qVA减小到减小到qVB，则，则转速应调整到多少？转速应调整到多少？6）比较：由流量）比较：由流量qvA减小到减小到qvB时，时，调整阀门开度与调整泵的转速，调整阀门开度与调整泵的转速，能量消耗的差异是多少？能量消耗的差异是多少？11/1/202230解：解：1）泵泵特性曲线方程特性曲线方程管路特性曲线方程（此时管路特性曲线方程（此时 k=2.5)联立（联立（1）、（）、（2）得）得