centrifugal-pump1解析.ppt

1、第三章 離心泵 centrifugal pump,第一節(jié) 離心泵的工作原理和性能特點 第二節(jié) 離心泵的一般結構 第三節(jié) 離心泵的相似理論和比轉數(shù) 第四節(jié) 船用離心泵的自吸 第五節(jié) 離心泵的汽蝕 第六節(jié) 離心泵的管理 復習思考題,第一節(jié) 離心泵的工作原理和性能特點,分類：離心泵液體軸向進入，徑向流出； 軸流泵液體軸向進入，軸向流出； 混流泵液體沿軸線的傾斜方向進入， 仍然是沿軸線的傾斜方向流出。,優(yōu)缺點：1.結構簡單，易操作； 2.流量大，流量均勻； 3.重量輕，運動部件少，轉速高； 4.泵送的液體粘度范圍廣； 5.無自吸能力。,泵軸帶動葉輪一起旋轉，充滿葉片之間的液體也隨著旋轉，在慣性離心力的

2、作用下液體從葉輪中心被拋向外緣的過程中便獲得了能量，使葉輪外緣的液體靜壓強提高，同時也增大了流速，一般可達1525m/s。 液體離開葉輪進入泵殼后，由于泵殼中流道逐漸加寬，液體的流速逐漸降低，又將一部分動能轉變?yōu)殪o壓能，使泵出口處液體的壓強進一步提高。液體以較高的壓強，從泵的排出口進入排出管路，輸送至所需的場所,離心泵的流量、壓頭、軸功率、效率、轉速等性能參數(shù)表示一臺泵的整體性能。 泵在高效區(qū)工作，可得到最經濟、最合理的使用。,離心泵因能量的轉遞方式不同于容積式泵，單位液體所獲得的能量（壓頭、揚程）H與葉輪的尺寸和轉速密切相關。 先分析液體在葉輪中的流動情況 再建立壓頭方程式 后分析其規(guī)律得到

3、管理的要點,為簡化液體在葉輪內的復雜運動，作兩點假設： 葉輪內葉片的數(shù)目為無窮多，即葉片的厚度為無限薄，從而可以認為液體質點完全沿著葉片的形狀而運動，亦即液體質點的運動軌跡與葉片的外形相重合； 輸送的是理想液體，由此在葉輪內的流動阻力可忽略。,* 相對運動速度：它是以與液體一起作等角速度的旋轉坐標為參照系，液體質點沿葉片從葉輪中心流到外緣的運動速度，即相對于旋轉葉輪的相對運動速度。 * 絕對運動速度c：它是以固定于地面的靜止坐標作為參照系的液質點的運動，稱為絕對運動，絕對運動速度用c表示。,三者關系：,速度三角形如圖示：三個速度構成了速度，表示c與u之間的夾角，表示與u反方向延長線之間的夾角，

4、稱為流動角，其大小與葉輪的結構有關。根據(jù)余弦定理，則：,液體質點在葉輪內的速度有三個： * 圓周運動速度u：葉輪帶動液體質點作圓周運動的速度，,若將c分解為徑向分量Cr和圓周分量Cu，則分別為：,（得出的公式結論將在后面用）,則：,2.離心泵的揚程方程式,1） 理想壓頭方程式（歐拉公式） 揚程等于單位重量液體通過泵后所具有的能量增值（即液體離開葉輪和進入葉輪時的壓頭之差）。,勢能 壓力能 速度能,1）理想壓頭方程式（歐拉公式）(續(xù)）, 假設葉輪不轉，液體仍以葉輪回轉時那樣的相對速度通過葉輪，其能量表達式：（站在葉輪上看液體）, 實際上葉輪在轉，液體在過程中獲得離心力所作的功W，其能量表達式：（

5、站在泵的殼體上看液體）,2.離心泵的揚程方程式, 離心力對單位重量液體所作的功W： 離心力,1）理想壓頭方程式（歐拉公式）(續(xù)）,2.離心泵的揚程方程式,離心力做的功（3）,壓頭公式（1）,能量表達公式（2）,（3） 式代于（2）式后，在代于（1）式，得歐拉方程I式：,Hp（靜壓頭）,Hc(動壓頭),離心力的作用下葉輪旋轉所增加的靜壓頭,葉片間通道面積逐漸加大使液體的相對速度減少所增加的靜壓頭,液體流經葉輪后所增加的動壓頭（在蝸殼中其中一部分將轉變?yōu)殪o壓能）,Hp用于克服裝置中的流阻、液位差和反壓。要求Hp大于這三者之和。,Hc表現(xiàn)為液流的絕對速度增加。要求Hc不宜過大，因為Hc大流阻大。,歐

6、拉方程I式,速度三角形和余弦定律：,得：,（4）,（1）,將（4）式代于（1）式后，得：歐拉方程II式,2）對歐拉方程II式的分析,歐拉方程II式,在離心泵設計中，為提高理論壓頭，一般使190 （液體徑向進入葉片間通道），cos10,歐拉方程II式,2.離心泵的揚程方程式, 根據(jù)速度三角形,2）對歐拉方程II式的分析(續(xù)）,2,c2u= c2cos2 =u2 cr2ctg 2,w2,2,c2,u2,cr2,c2u,2,將上兩式代入歐拉方程II式后，得：,設葉輪的外徑為D2，葉輪出口處的寬度為b2，理論流量QT =cr2A ，則：,2.離心泵的揚程方程式,稱為離心泵的基本方程式,2）對歐拉方程I

7、I式的分析(續(xù)）,2.離心泵的揚程方程式,2.離心泵的揚程方程式,3) 對離心泵基本方程式的討論：, HT與轉速n有關：n HT ；反之相反；HT與D有關,即與葉輪的直徑有關，增大葉輪直徑，揚程增加；, HT與2有關,即與葉片型式有關；,）后彎葉片（葉片彎曲方向與葉輪旋轉方向相反）,）徑向葉片,）前彎葉片,2.離心泵的揚程方程式,3) 對離心泵基本方程式的討論：,與流量之間的關系,與輸送的液體性質無關，公式中無液體的性能參數(shù) 。 (pd-ps)=gH壓頭不變，泵送不同的液體，其產生的吸排壓差不同。,2.離心泵的揚程方程式,3) 對離心泵基本方程式的討論：,）后彎葉片（葉片彎曲方向與葉輪旋轉方向

8、相反）,）徑向葉片,）前彎葉片,靜壓大、動壓小、噪音小、效率高、工作平穩(wěn)、不會過載。,靜壓小、動壓大、噪音大、效率低、能量轉換中損失大、適宜風機工況。,介于后彎葉片與前彎葉片之間。,對葉片出口角2的討論：,靜壓大、動壓小、噪音小、效率高、工作平穩(wěn)、不會過載。,對葉片出口角2的討論：,三、離心泵的定速特性曲線分析,離心泵的定速特性曲線：在既定的轉速下，離心泵的揚程、功率、效率等參數(shù)與流量的函數(shù)關系曲線稱之。,葉輪上的葉片數(shù)目是有限的612片，葉片間的液流并不是由許多完全相同的單元流束組成，導致泵的壓頭降低。,液體在葉片間流道內流動時存在軸向渦流，其直接影響速度，導致泵的壓頭降低。,液體具有粘性，

9、在泵內存在磨擦等。,泵內有各種泄漏現(xiàn)象，實際的Q小于QT,第一節(jié) 離心泵的工作原理和性能特點,2）功率流量曲線,Q,流量為零時，功率最小，適合采用封閉啟動。大功率離心泵此時電機的啟動電流最小，對船舶電站沖擊最小。,第一節(jié) 離心泵的工作原理和性能特點,三、離心泵的定速特性曲線分析,3）效率流量曲線,當泵轉速n一定時，由實驗可測得HQ，NaQ，Q，這三條曲線稱為性能曲線，由泵制造廠提供,供泵用戶使用。 泵廠以20清水作為工質做實驗測定性能曲線。,）HQ，QH，呈拋物線H=ABQ2 ）NaQ，QNa，當Q=0，Na最小 ）Q，Q先后，存在一最高效率點，此點稱為設計點。與max對應的H，Q，Na值稱為最佳工況參數(shù)，也是銘牌所標值。 泵的高效率區(qū)=92%max，這一區(qū)域定為泵的運轉范圍。,三、離心泵的定速特性曲線,第一節(jié) 離心泵的工作原理和性能特點,三、離心泵的定速特性曲線分析,四、管路特性曲線和泵的工況點,1. 管路特性曲線,液體流過既定的管路時，它所需的壓頭H與流量之間的函數(shù)關系：,Z,pdr,psr,H=Hst+hZ+(pdr-psr)/g+ KQ2,h：管路阻力，等于KQ2,Hst：高度差和壓力差，等于Z+(pdr-psr)/g,管路阻力增加阻力曲線變