離心泵理論及特性曲線

1、離心泵理論及特性曲線離心式水泵的分類(lèi)1. 按葉輪數(shù)目分1)單級(jí)水泵 泵軸上僅裝有-個(gè)葉輪2)多級(jí)水泵 泵軸上裝有幾個(gè)葉輪2. 按水泵吸水方式分1)單吸水泵 葉輪上僅有-個(gè)進(jìn)水口2)雙吸水泵 葉輪兩側(cè)各有-個(gè)進(jìn)水口3. 按泵殼的結(jié)構(gòu)分 1)螺殼式水泵2)分段式水泵 垂直泵軸心線的平面上有泵殼接縫3)中開(kāi)式水泵 在通過(guò)泵軸心線的水平面上有泵殼接縫4. 按泵軸的位置分1)臥式水泵 泵軸呈水平位置2)立式水泵 泵軸呈垂直位置5. 按比轉(zhuǎn)數(shù)分 1)低比轉(zhuǎn)數(shù)水泵 比轉(zhuǎn)數(shù)nS=4O802)中比轉(zhuǎn)數(shù)水泵 比轉(zhuǎn)數(shù)nS=8O1503)高比轉(zhuǎn)數(shù)水泵 比轉(zhuǎn)數(shù)nS=150300離心式水泵的工作參數(shù)1、 流量 水泵在單位

2、時(shí)間內(nèi)所排出水的體積，稱(chēng)為水泵的流量，用符號(hào)Q表示，單位m3/s , m3/h。2、揚(yáng)程 單位重量的水通過(guò)水泵后所獲得的能量，稱(chēng)為水泵的揚(yáng)程，用符號(hào)H表示，單位為m。1）. 吸水揚(yáng)程(吸水高度)泵軸線到吸水井水面之間的垂直高度，稱(chēng)為吸水揚(yáng)程，用符號(hào)HX 表示，單位為m。2）排水揚(yáng)程（排水高度）泵軸線到排水管出口處之間的垂直高度，稱(chēng)為排水揚(yáng)程。3）實(shí)際揚(yáng)程（測(cè)地高度）從吸水井水面到排水管出口中心線間的垂直高度，稱(chēng)為實(shí)際揚(yáng)程。4) 總揚(yáng)程總揚(yáng)程H為實(shí)際揚(yáng)程、損失揚(yáng)程和在水在管路中以速度v流動(dòng)時(shí)所需的（速度水頭）揚(yáng)程之和，稱(chēng)為水泵的總揚(yáng)程1000pxQHXP3、功率水泵在單位時(shí)間內(nèi)所做的功的大小叫做

3、水泵的功。1） 水泵的軸功率電動(dòng)機(jī)傳給水泵軸的功率，即水泵的軸功率（輸入功率）2） 水泵的有效功率 水泵實(shí)際傳遞給水的功率，即水泵的有效功率（輸出功率）ZPQH10004、效率：水泵的有效功率與軸功率之比，叫做水泵的效率，用符號(hào)表示。 5、轉(zhuǎn)速 水泵軸每分鐘的轉(zhuǎn)速，叫做水泵的轉(zhuǎn)速。6、允許吸上真空度或汽蝕余量 在保證水泵不發(fā)生汽蝕的情況下，水泵吸水口處所允許的真空度，叫做水泵的允許吸上真空度。用符號(hào)Hs表示。 水泵吸水口處單位重量的水超出水的汽化壓力的富余能量，叫做水泵的汽蝕余量。離心式水泵的工作理論及特性曲線一、離心式水泵理論壓頭及特征曲線 1. 水在葉輪中的運(yùn)動(dòng)分析2. 離心式水泵的理論壓

4、頭方程式由于水流經(jīng)葉輪時(shí)情況非常復(fù)雜，為了便于分析，先作如下假設(shè)：1)水在葉輪內(nèi)的流動(dòng)為穩(wěn)定流動(dòng)，即速度圖不隨時(shí)間變化；2)水是不可壓縮的，即密度為一常數(shù)；3)水泵在工作時(shí)沒(méi)有任何能量損失，即原動(dòng)機(jī)傳遞給水泵軸的功率完全用于增加流經(jīng)葉輪水的能量；4)葉輪葉片數(shù)目無(wú)限多且為無(wú)限薄。這樣水流的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向恰好與葉片相切；葉片的厚度不影響葉輪的流量；在葉輪同一半徑處的流速相等、壓力相同。在上述條件下求出的壓頭，叫做離心式水泵的理論壓頭。MPZ)(11221122lclcgQlmclmcMl)coscos(1111222cucugHl水泵工作時(shí)，葉輪傳遞給水的理論功率為lPllHQ=水泵的軸功率PZ可

5、用葉輪入口間水流上的外力矩M和葉輪的角速度之乘積來(lái)表示，即 根據(jù)動(dòng)量矩定理可知：作用在葉輪上的外力矩等于每秒鐘流經(jīng)葉輪出入口間水的動(dòng)量矩的增量，即則 即為離心式水泵的理論壓頭方程式，又稱(chēng)為歐拉公式。于是 )(11122uulcucugHulcugH221由此方程式可以看出：1)水從葉輪中所獲得的能量，僅與水在葉輪進(jìn)口及出口處的運(yùn)動(dòng)速度有關(guān)，與水在流道中的流動(dòng)過(guò)程無(wú)關(guān)。如果水在葉輪進(jìn)口時(shí)沒(méi)有扭曲，即uc11 =900=0，這時(shí)公式可改寫(xiě)為： 2)理論揚(yáng)程Hl與u2有關(guān)，而602nD2u= 因此，增加轉(zhuǎn)速n和加大葉輪直徑D2，可以提高水泵的理論揚(yáng)程。 3)流體所獲得的理論揚(yáng)程Hl與流體種類(lèi)無(wú)關(guān)。對(duì)

6、于不同流體，只要葉輪進(jìn)、出口處流體的速度三角形相同，都可以得到相同的Hl。3. 離心式通風(fēng)機(jī)理論壓頭與理論流量的關(guān)系式llBQAH ，guA22222cotgSuB 式中 離心式水泵的葉輪的葉片型式有三種，即前彎式、后彎式和徑向葉片。在幾何尺寸、轉(zhuǎn)速以及流體進(jìn)入葉片運(yùn)動(dòng)情況相同的條件下，三種葉片的工作狀態(tài)分析如下：1)理論壓頭的關(guān)系根據(jù)離心式水泵歐拉方程分析可知，前彎葉片c2u u2,后彎葉片c2u 90，cot20, 故Hl = A + BQl； 理論壓頭隨理論流量增加而增大，即Hl隨著Ql的增加而增加，是一條上升的直線。 徑向葉片，290 cot2B故Hl=A； 理論壓頭為定值不變，即Hl

7、不隨著Ql的增加而變化，是一條與橫坐標(biāo)平行的直線。 后彎葉片20 B 0 故 Hl = A - BQl；理論壓頭與理論流量成反比，是一條下降的直線。三種不同葉型葉片工作特性分析比較結(jié)果見(jiàn)下表 不同葉型葉片工作特性的比較比較項(xiàng)目葉片型式前彎徑向后彎理論總壓頭大中小靜力壓頭/總壓頭小中大葉道阻力損失大中小理論總壓頭隨理論流量變化情況升高不變降低理論功率隨理論流量變化情況急劇增大逐漸增大開(kāi)始增大逐漸趨緩綜上分析，在實(shí)踐中通常使用后彎葉片葉輪，2一般在o5o之間，葉片數(shù)一般為片。離心式水泵的實(shí)際壓頭及特性曲線 llKHH/1. 有限多葉片的影響式中 K環(huán)流系數(shù)， 一般K=0.60.9。2Qkhmm2Q

8、khqq222QkQkQkhhhmqqmqmmq2)(eggQQkh2能量損失的影響水流經(jīng)水泵過(guò)流部件時(shí)的能量損失(水力損失)主要有下列兩種： 1)摩擦損失和擴(kuò)散器損失 摩擦損失為 擴(kuò)散器損失為 所以摩擦損失和擴(kuò)散器損失為 mqk式中 摩擦和擴(kuò)散損失系數(shù)。2)沖擊損失和渦流損失 沖擊損失和渦流損失hq的大小與水泵運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)流量Q和設(shè)計(jì)流量Qe之差的平方成正比，即 離心式水泵實(shí)際特性曲線 三、 離心式水泵的效率根據(jù)能量損失的形式不同，可將離心式水泵的損失分為機(jī)械損失、容積損失和水力損失三種。1機(jī)械損失和機(jī)械效率 水泵在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)存在著機(jī)械損失。它包括軸與軸承和填料間的摩擦阻力損失；葉輪在泵腔內(nèi)的水中轉(zhuǎn)動(dòng)

9、時(shí)產(chǎn)生的圓盤(pán)摩擦損失；以及因級(jí)間泄漏而增加的功率損耗。機(jī)械損失的大小用機(jī)械效率來(lái)衡量。水泵的機(jī)械效率為ZllZmZmPHQPPP1000/ Hl/葉輪葉片有限多時(shí)水泵的理論壓頭， m；Ql/葉輪葉片有限多時(shí)水泵的理論流量，即 kwkwrllcbDQQ222式中 PZ 水泵軸功率，Pm機(jī)械損失功率，葉輪葉片厚度使葉輪出口斷面縮小的系數(shù)，稱(chēng)為收縮系數(shù)。2容積損失和容積效率當(dāng)水流過(guò)葉輪時(shí)，由于葉輪對(duì)水做功，使水的能量(壓力能和速度能)增大。但得到能量后的水，不是全部流到排水管中，而有少量的高壓水通過(guò)動(dòng)靜部件的間隙( 如在葉輪入口處、平衡孔或平衡盤(pán)處以及級(jí)間隙等處)重新流回到低壓區(qū)，使水泵的實(shí)際流量小于理論流量。這種因間隙泄漏而造成的能量損失叫做容積損失。容積損失的大小用容積效率來(lái)衡量。水泵