離心特性曲線

1、船舶輔機(jī)船舶輔機(jī)Marine Auxiliary Machinery第五章第五章 離心泵離心泵 1 第二節(jié)第二節(jié) 離心泵的特性及特性曲線離心泵的特性及特性曲線Section 2 Characteristics and performance curve of centrifugal pump船舶輔機(jī)船舶輔機(jī)Marine Auxiliary Machinery第五章第五章 離心泵離心泵 2 假設(shè)假設(shè)(Hypothesis)：(1)(1)理想葉輪：理想葉輪：葉片無限多且無限薄，流體質(zhì)葉片無限多且無限薄，流體質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡與葉片型線重合。點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡與葉片型線重合。(2)(2)理想流體：理想流體：無黏性

2、、不可壓縮流體。無黏性、不可壓縮流體。(3)(3)定常流動(dòng)：定常流動(dòng)：質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)速度大小和方向不質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)速度大小和方向不隨時(shí)間變化。隨時(shí)間變化。一一 離心泵的揚(yáng)程和流量離心泵的揚(yáng)程和流量1 1 液體在葉輪中的流動(dòng)情況液體在葉輪中的流動(dòng)情況船舶輔機(jī)船舶輔機(jī)Marine Auxiliary Machinery第五章第五章 離心泵離心泵 3 液體在葉輪中的流動(dòng)液體在葉輪中的流動(dòng) 船舶輔機(jī)船舶輔機(jī)Marine Auxiliary Machinery第五章第五章 離心泵離心泵 4 速度三角形速度三角形圓周速度圓周速度u相對(duì)速度相對(duì)速度w絕對(duì)速度絕對(duì)速度v vu周向分速度周向分速度vr徑向分速度徑向分速

3、度vwuu方向一定方向一定w方向一定方向一定v方向一定方向一定速度角速度角液流角液流角船舶輔機(jī)船舶輔機(jī)Marine Auxiliary Machinery第五章第五章 離心泵離心泵 5 速度三角形速度三角形圓周速度圓周速度u相對(duì)速度相對(duì)速度w絕對(duì)速度絕對(duì)速度v vu周向分速度周向分速度vr徑向分速度徑向分速度vuQ Qt t- -流過葉輪的理論流量流過葉輪的理論流量D-D-質(zhì)點(diǎn)處的葉輪直徑質(zhì)點(diǎn)處的葉輪直徑B-B-質(zhì)點(diǎn)處的葉輪寬度質(zhì)點(diǎn)處的葉輪寬度 - -排擠系數(shù)排擠系數(shù),0.75-0.95,0.75-0.95DBQvtr速度角速度角液流角液流角船舶輔機(jī)船舶輔機(jī)Marine Auxiliary M

4、achinery第五章第五章 離心泵離心泵 6 速度三角形速度三角形圓周速度圓周速度u相對(duì)速度相對(duì)速度w絕對(duì)速度絕對(duì)速度v vu周向分速度周向分速度vr徑向分速度徑向分速度vuDBQvtr葉輪流量、轉(zhuǎn)速、尺寸葉輪流量、轉(zhuǎn)速、尺寸確定后，葉輪各處的速確定后，葉輪各處的速度三角形就確定。度三角形就確定。速度角速度角液流角液流角船舶輔機(jī)船舶輔機(jī)Marine Auxiliary Machinery第五章第五章 離心泵離心泵 7 2 2 揚(yáng)程方程式揚(yáng)程方程式Wggpzggpz2222222111理論揚(yáng)程即為進(jìn)出葉輪的水頭之差：理論揚(yáng)程即為進(jìn)出葉輪的水頭之差：非慣性系統(tǒng)力加上慣性力，可采用慣性系統(tǒng)非慣性系

5、統(tǒng)力加上慣性力，可采用慣性系統(tǒng)力學(xué)定律：力學(xué)定律：gccgppzzgcgpzgcgpzHt2 222122121221112222(1)(1)船舶輔機(jī)船舶輔機(jī)Marine Auxiliary Machinery第五章第五章 離心泵離心泵 8 Wggpzggpz2222222111 guurgdrrgWrrrr2212122222121W W：離心力對(duì)單位液體所做的功。：離心力對(duì)單位液體所做的功。guuggppzz22212221221212船舶輔機(jī)船舶輔機(jī)Marine Auxiliary Machinery第五章第五章 離心泵離心泵 9 代入代入(1)(1)式，得離心泵揚(yáng)程方程式：式，得離心泵

6、揚(yáng)程方程式：222222211221222uuwwvvHgggT運(yùn)用余弦定理，去掉運(yùn)用余弦定理，去掉w項(xiàng)，則：項(xiàng)，則：221 1uuu vu vHgT離心泵徑向吸入，離心泵徑向吸入，v1u=0=0，而，而v2u=u2-v2rcot 2：222 22ouu vHggrTc t船舶輔機(jī)船舶輔機(jī)Marine Auxiliary Machinery第五章第五章 離心泵離心泵 10 222 22ouu vHggrTc tHtQt(c)前彎前彎(a)徑向徑向(b)后彎后彎u22gv2 D2b2cot 2船舶輔機(jī)船舶輔機(jī)Marine Auxiliary Machinery第五章第五章 離心泵離心泵 11 2

7、22 22uu vHggrTcotHtQt(c)前彎前彎(a)徑向徑向(b)后彎后彎u22gv2 D2b2cot 2(1)(1)揚(yáng)程主要取決于葉輪直徑及轉(zhuǎn)速。揚(yáng)程主要取決于葉輪直徑及轉(zhuǎn)速。提高離心提高離心泵揚(yáng)程，可增大葉輪直徑或轉(zhuǎn)速；采用葉輪串泵揚(yáng)程，可增大葉輪直徑或轉(zhuǎn)速；采用葉輪串聯(lián)的多級(jí)泵。聯(lián)的多級(jí)泵。船舶輔機(jī)船舶輔機(jī)Marine Auxiliary Machinery第五章第五章 離心泵離心泵 12 222 22uu vHggrTcotHtQt(c)前彎前彎(a)徑向徑向(b)后彎后彎u22gv2 D2b2cot 2(2)(2)揚(yáng)程隨流量而變，并與葉片出口角揚(yáng)程隨流量而變，并與葉片出口角

8、 2 2有關(guān)。有關(guān)。前彎葉片揚(yáng)程高，但水力效率低。為了提高效率，前彎葉片揚(yáng)程高，但水力效率低。為了提高效率，一般采用后彎葉片。一般采用后彎葉片。船舶輔機(jī)船舶輔機(jī)Marine Auxiliary Machinery第五章第五章 離心泵離心泵 13 222 22uu vHggrTcotHtQt(c)前彎前彎(a)徑向徑向(b)后彎后彎u22gv2 D2b2cot 2(3)(3)理論揚(yáng)程與流體性質(zhì)無關(guān)，但實(shí)際揚(yáng)程因容理論揚(yáng)程與流體性質(zhì)無關(guān)，但實(shí)際揚(yáng)程因容積損失和水力損失而不同。積損失和水力損失而不同。H=100mH=100m的離心泵理論的離心泵理論自吸高度自吸高度12.9cm12.9cm，所以無自吸

9、能力。，所以無自吸能力。船舶輔機(jī)船舶輔機(jī)Marine Auxiliary Machinery第五章第五章 離心泵離心泵 14 二二 能量損失和定速特性曲線能量損失和定速特性曲線機(jī)械、容積、水力損失。機(jī)械、容積、水力損失。1 1 各種損失和效率各種損失和效率1)1)機(jī)械損失和機(jī)械效率機(jī)械損失和機(jī)械效率523314210074Dng.Pm軸封、軸承摩擦軸封、軸承摩擦損失損失 pm1輪盤摩擦損失輪盤摩擦損失 pm2mittmPPPgQ HPPPP-軸功率軸功率Pi-水力水力(指示指示)功率功率船舶輔機(jī)船舶輔機(jī)Marine Auxiliary Machinery第五章第五章 離心泵離心泵 15 2)2

10、)容積損失和容積效率容積損失和容積效率平衡孔平衡孔/管管內(nèi)部漏泄內(nèi)部漏泄外部漏泄外部漏泄平衡孔平衡孔/管管/盤漏泄盤漏泄多級(jí)泵級(jí)間漏泄多級(jí)泵級(jí)間漏泄tttttvQqQQHgQgQH1q-總漏泄量總漏泄量平衡盤平衡盤船舶輔機(jī)船舶輔機(jī)Marine Auxiliary Machinery第五章第五章 離心泵離心泵 16 3)3)水力損失和水力效率水力損失和水力效率(1)(1)摩阻損失摩阻損失泵內(nèi)沿程摩擦阻力、泵內(nèi)沿程摩擦阻力、局部阻力。局部阻力。211Qkh船舶輔機(jī)船舶輔機(jī)Marine Auxiliary Machinery第五章第五章 離心泵離心泵 17 3)3)水力損失和水力效率水力損失和水力效

11、率(2)(2)撞擊、渦流損失撞擊、渦流損失額定工況：無撞擊額定工況：無撞擊非額定工況：撞擊非額定工況：撞擊2022QQkhtthHHgQHgQH21hhHHt船舶輔機(jī)船舶輔機(jī)Marine Auxiliary Machinery第五章第五章 離心泵離心泵 18 機(jī)械損失機(jī)械損失機(jī)械效率機(jī)械效率容積損失容積損失容積效率容積效率 總效率總效率水力損失水力損失水力效率水力效率hvmttttttegQHgQHHgQgQHPHgQPP船舶輔機(jī)船舶輔機(jī)Marine Auxiliary Machinery第五章第五章 離心泵離心泵 19 2 2 理論定速特性曲線理論定速特性曲線 1)1)Q-H曲線曲線(1)(

12、1)葉片有限的實(shí)際葉片有限的實(shí)際葉輪中存在渦旋損失，葉輪中存在渦旋損失，理論揚(yáng)程減小為理論揚(yáng)程減小為H Ht t= =H HT TK K2u2u，K K2u2u稱渦旋稱渦旋系數(shù)。系數(shù)。特性線特性線Q Qt t-H-Ht t。Q Qt t-H-HT T：理論流量理論流量- -理理論揚(yáng)程。論揚(yáng)程。船舶輔機(jī)船舶輔機(jī)Marine Auxiliary Machinery第五章第五章 離心泵離心泵 20 2 2 理論定速特性曲線理論定速特性曲線 1)1)Q-H曲線曲線(2)(2)水力水力損失損失，使實(shí)，使實(shí)際揚(yáng)程減小為：際揚(yáng)程減小為： H=HH=Ht t-(h-(h1 1+h+h2 2) )。 特性線特性

13、線Q Qt t-H-H。Q Qt t-H-HT T：理論流量理論流量- -理理論揚(yáng)程。論揚(yáng)程。船舶輔機(jī)船舶輔機(jī)Marine Auxiliary Machinery第五章第五章 離心泵離心泵 21 2 2 理論定速特性曲線理論定速特性曲線 1)1)Q-H曲線曲線Q Qt t-H-HT T：理論流量理論流量- -理理論揚(yáng)程。論揚(yáng)程。(3)(3)泄漏泄漏量量 q q，隨揚(yáng)隨揚(yáng)程程H H增大增大，Q=QQ=Qt t- - q q。特性線特性線Q-HQ-H。船舶輔機(jī)船舶輔機(jī)Marine Auxiliary Machinery第五章第五章 離心泵離心泵 22 2 2 理論定速特性曲線理論定速特性曲線 2)

14、2)Q-P曲線曲線Q Qt t-P-Pi i：理論流量理論流量- -理理論功率。論功率。(1)(1)加機(jī)械功率損失加機(jī)械功率損失 P P，P=PP=Pi i+ + P P。 特性線特性線Q Qt t-P-P。(2)(2)理論流量減漏泄理論流量減漏泄量量 q q，Q=Qt-Q=Qt- q q。 特性線特性線Q-PQ-P。船舶輔機(jī)船舶輔機(jī)Marine Auxiliary Machinery第五章第五章 離心泵離心泵 23 2 2 理論定速特性曲線理論定速特性曲線 3)3)Q- 曲線曲線根據(jù)根據(jù)Q-HQ-H曲線、曲線、Q-PQ-P曲曲線計(jì)算。線計(jì)算。特性線特性線Q-Q- 。船舶輔機(jī)船舶輔機(jī)Marin

15、e Auxiliary Machinery第五章第五章 離心泵離心泵 24 3 3 實(shí)際定速特性曲線實(shí)際定速特性曲線() 制作廠、實(shí)驗(yàn)、轉(zhuǎn)速恒定制作廠、實(shí)驗(yàn)、轉(zhuǎn)速恒定時(shí)測(cè)定的特性曲線。時(shí)測(cè)定的特性曲線。(1)Q-H(1)Q-H線是選擇和使線是選擇和使用離心泵的主要依據(jù)；用離心泵的主要依據(jù)；并決定了所適用的工并決定了所適用的工況調(diào)節(jié)方法。況調(diào)節(jié)方法。Q-HQ-H線具有三種形式。線具有三種形式。船舶輔機(jī)船舶輔機(jī)Marine Auxiliary Machinery第五章第五章 離心泵離心泵 25 ABCKHQ0(1)(1)陡降型陡降型-A-A線線揚(yáng)程變化大，流量變化小。揚(yáng)程變化大，流量變化小。適用靜

16、揚(yáng)程常波動(dòng)、又需保適用靜揚(yáng)程常波動(dòng)、又需保持流量：壓力柜水泵。持流量：壓力柜水泵。(2)(2)平坦型平坦型-B-B線線流量變化大，靜揚(yáng)程變化小。流量變化大，靜揚(yáng)程變化小。適用常調(diào)節(jié)流量、又需揚(yáng)程適用常調(diào)節(jié)流量、又需揚(yáng)程穩(wěn)定：鍋爐給水泵。穩(wěn)定：鍋爐給水泵。(3)(3)駝峰型駝峰型-C-C線線易喘振，易喘振，K K點(diǎn)左面不穩(wěn)定。船點(diǎn)左面不穩(wěn)定。船上較少使用。上較少使用。船舶輔機(jī)船舶輔機(jī)Marine Auxiliary Machinery第五章第五章 離心泵離心泵 26 3 3 實(shí)際定速特性曲線實(shí)際定速特性曲線() 制作廠、實(shí)驗(yàn)、轉(zhuǎn)速恒定制作廠、實(shí)驗(yàn)、轉(zhuǎn)速恒定時(shí)測(cè)定的特性曲線。時(shí)測(cè)定的特性曲線。(2

17、)Q-P(2)Q-P線是選擇原動(dòng)線是選擇原動(dòng)機(jī)功率和泵起動(dòng)方式機(jī)功率和泵起動(dòng)方式的依據(jù)。的依據(jù)。封閉起動(dòng)封閉起動(dòng)( (短時(shí)運(yùn)行短時(shí)運(yùn)行) )不設(shè)安全閥。不設(shè)安全閥。船舶輔機(jī)船舶輔機(jī)Marine Auxiliary Machinery第五章第五章 離心泵離心泵 27 3 3 實(shí)際定速特性曲線實(shí)際定速特性曲線() 制作廠、實(shí)驗(yàn)、轉(zhuǎn)速恒定制作廠、實(shí)驗(yàn)、轉(zhuǎn)速恒定時(shí)測(cè)定的特性曲線。時(shí)測(cè)定的特性曲線。(3)Q-(3)Q- 線是判斷泵工線是判斷泵工作經(jīng)濟(jì)性的依據(jù)。作經(jīng)濟(jì)性的依據(jù)。額定工況效率最高，額定工況效率最高，泵應(yīng)有較寬的高效區(qū)。泵應(yīng)有較寬的高效區(qū)。船舶輔機(jī)船舶輔機(jī)Marine Auxiliary Ma

18、chinery第五章第五章 離心泵離心泵 28 3 3 實(shí)際定速特性曲線實(shí)際定速特性曲線() 制作廠、實(shí)驗(yàn)、轉(zhuǎn)速恒定制作廠、實(shí)驗(yàn)、轉(zhuǎn)速恒定時(shí)測(cè)定的特性曲線。時(shí)測(cè)定的特性曲線。(4)Q-(4)Q- h hr r線是抗汽蝕線是抗汽蝕性能的表現(xiàn)。性能的表現(xiàn)。必需汽蝕余量隨流量必需汽蝕余量隨流量增加而增加。增加而增加。船舶輔機(jī)船舶輔機(jī)Marine Auxiliary Machinery第五章第五章 離心泵離心泵 29 三三 管路特性曲線和泵的工況點(diǎn)管路特性曲線和泵的工況點(diǎn)1 1 管路特性曲線管路特性曲線管路特性曲線管路特性曲線(Pipeline characteristic curve)：液體流過管路

19、所需揚(yáng)程與流量的關(guān)系曲線。液體流過管路所需揚(yáng)程與流量的關(guān)系曲線。 2KQHhgppzHstacH Hstst- -靜揚(yáng)程靜揚(yáng)程K-K-比例常數(shù)比例常數(shù)zpapa船舶輔機(jī)船舶輔機(jī)Marine Auxiliary Machinery第五章第五章 離心泵離心泵 30 三三 管路特性曲線和泵的工況點(diǎn)管路特性曲線和泵的工況點(diǎn)1 1 管路特性曲線管路特性曲線zpapa管路特性曲線管路特性曲線(Pipeline characteristic curve)：液體流過管路所需揚(yáng)程與流量的關(guān)系曲線。液體流過管路所需揚(yáng)程與流量的關(guān)系曲線。 QHstHgppac2KQRzAA R R 船舶輔機(jī)船舶輔機(jī)Marine A

20、uxiliary Machinery第五章第五章 離心泵離心泵 31 2 2 離心泵的工況點(diǎn)離心泵的工況點(diǎn)泵泵Q-HQ-H與管路與管路Q-HQ-H交點(diǎn)稱交點(diǎn)稱泵的工況點(diǎn)泵的工況點(diǎn)(Operation point)。工況點(diǎn)的參數(shù)工況點(diǎn)的參數(shù)(Q(Q、H H、P P、hhr r) )即即是離心泵在該管路工作的性能參數(shù)。是離心泵在該管路工作的性能參數(shù)。Q QH HststH HCH H0 0H HA AQ QA AAQ QH HststH HCH H0 0H HA AQ QA AAC CAA離心泵工作點(diǎn)的確定離心泵工作點(diǎn)的確定穩(wěn)定工況的工穩(wěn)定工況的工況點(diǎn)自動(dòng)調(diào)節(jié)況點(diǎn)自動(dòng)調(diào)節(jié)管路特性改變導(dǎo)致管路特性改變導(dǎo)致工況點(diǎn)變化工況點(diǎn)變化Q QH HststH HCH H0 0H HA AQ QA AADDQ QD D船舶輔機(jī)船舶輔機(jī)Marine Auxiliary Machinery第五章第五章 離心泵離心泵 32 四四 離心泵的特性變換離心泵的特性變換1 1 變速變速1122QnQn21122HnHn31122PnPn轉(zhuǎn)速增加，轉(zhuǎn)速增加，Q Q、H H、P P均增加。均增加。轉(zhuǎn)速變化大時(shí)，關(guān)系不適用。轉(zhuǎn)速變化大時(shí)，關(guān)系不適用。船舶輔機(jī)船舶輔機(jī)Marine Auxiliary Machinery第五章第五章 離心泵離心泵