1、精選課件精選課件精選課件精選課件漩渦泵總體及葉輪精選課件離心通風機精選課件離心鼓風機精選課件離心壓縮機及葉輪2022-2-21第 2 章流 體 輸 送 機 械8概概 述述一、化工生產中為什么要流體輸送機械？一、化工生產中為什么要流體輸送機械？連續流動連續流動的各種物的各種物料或產品料或產品 由低處送至高處由低處送至高處 由低壓送至高壓設備由低壓送至高壓設備 克服管道阻力克服管道阻力 流體輸送機械流體輸送機械 為輸送流體而為輸送流體而提供能量提供能量的機械的機械按工作原理分：按工作原理分： 動力式（葉輪式）動力式（葉輪式）：離心式，軸流式；：離心式，軸流式；容積式（正位移式）容積式（正位移式）：

2、往復式，旋轉式；：往復式，旋轉式；其它類型其它類型：噴射式，流體作用式等。：噴射式，流體作用式等。固體固體的輸送，可采用的輸送，可采用流態化流態化的方法的方法氣體氣體的輸送和壓縮，主要用鼓風機和壓縮機。的輸送和壓縮，主要用鼓風機和壓縮機。液體液體的輸送，主要用離心泵、漩渦泵、往復泵。的輸送，主要用離心泵、漩渦泵、往復泵。2022-2-21第 2 章流 體 輸 送 機 械9二、為什么要用不同結構和特性的輸送機械二、為什么要用不同結構和特性的輸送機械 化工廠中輸送的流體種類繁多：化工廠中輸送的流體種類繁多： 1、流體種類有強腐蝕性的、高粘度的、含有固體懸、流體種類有強腐蝕性的、高粘度的、含有固體懸

3、浮物的、易揮發的、易燃易爆的以及有毒的等等；浮物的、易揮發的、易燃易爆的以及有毒的等等；2、溫度和壓強又有高低之分；、溫度和壓強又有高低之分；3、不同生產過程所需提供的流量和壓頭又各異。、不同生產過程所需提供的流量和壓頭又各異。 三、本章的目的三、本章的目的1.理解并掌握常用輸送機械的操作原理、結構與性能。理解并掌握常用輸送機械的操作原理、結構與性能。2.合理選型、定規格、計算功率、安排位置。合理選型、定規格、計算功率、安排位置。2022-2-21第 2 章流 體 輸 送 機 械102.1 離心泵離心泵2.1.1 離心泵構造、原理及主要部件離心泵構造、原理及主要部件一、構造和原理一、構造和原理

4、1、離心泵的構造：、離心泵的構造： 吸入口吸入口排出管排出管泵軸泵軸軸封軸封泵殼泵殼葉輪葉輪2022-2-21第 2 章流 體 輸 送 機 械11演示演示2022-2-21第 2 章流 體 輸 送 機 械12吸入導管吸入導管壓出導管壓出導管為什么葉片彎曲？為什么葉片彎曲？泵殼呈蝸殼狀？泵殼呈蝸殼狀？思考：思考：泵軸泵軸泵殼泵殼葉輪葉輪底閥底閥：、：、：、泵軸及軸封裝置泵軸及軸封裝置泵殼泵殼葉輪葉輪3212022-2-21第 2 章流 體 輸 送 機 械132、離心泵的工作原理：、離心泵的工作原理： 流體在泵內都獲得了什么能量？流體在泵內都獲得了什么能量？其中那種能量占主導地位？其中那種能量占主

5、導地位？思考：思考：常壓流體常壓流體被甩出被甩出高速流體高速流體機械旋轉機械旋轉的離心力的離心力逐漸擴大的逐漸擴大的泵殼通道泵殼通道高壓流體高壓流體灌滿液體灌滿液體葉輪旋轉葉輪旋轉 離心力甩出液體離心力甩出液體蝸殼內進行能量的轉換蝸殼內進行能量的轉換流體被壓出流體被壓出葉輪中心形成真空葉輪中心形成真空在壓力差的作用下流體被壓入泵內在壓力差的作用下流體被壓入泵內2022-2-21第 2 章流 體 輸 送 機 械14氣氣縛縛現現象象泵啟動前為什么要灌滿液體？泵啟動前為什么要灌滿液體？思考：思考：液體未灌滿液體未灌滿氣氣液液離心力甩不出氣體離心力甩不出氣體葉輪中心的真空度不夠葉輪中心的真空度不夠吸不

6、上液體吸不上液體泵無法正常工作泵無法正常工作未灌滿未灌滿底閥漏液底閥漏液其它地方泄漏其它地方泄漏2022-2-21第 2 章流 體 輸 送 機 械15演演示示2022-2-21第 2 章流 體 輸 送 機 械16二、主要部件二、主要部件葉輪（葉輪（Impeller）:離心泵的離心泵的關鍵部件關鍵部件，是流體獲得機械能的，是流體獲得機械能的主要部件，主要部件，作用作用是是將原動機的機械能傳給液體，使液體的靜將原動機的機械能傳給液體，使液體的靜壓能和動能均有所提高壓能和動能均有所提高, ,其轉速一般可達其轉速一般可達12003600轉轉/min，高速高速1070020450轉轉/min。根據其結構

7、可分為：。根據其結構可分為：1、葉輪、葉輪： 思考：三種葉輪中哪一種效率高？思考：三種葉輪中哪一種效率高？開式開式半開式半開式閉式閉式2022-2-21第 2 章流 體 輸 送 機 械172022-2-21第 2 章流 體 輸 送 機 械18 哪種形式的葉輪做功效率高？哪種形式的葉輪做功效率高？ 閉式閉式葉輪效率最高，葉輪效率最高，半開式半開式葉輪效率次之，葉輪效率次之，開式開式葉葉輪效率最低；輪效率最低；原因原因在于葉片間的流體倒流（外緣壓力高在于葉片間的流體倒流（外緣壓力高，葉輪中心壓力低）回葉輪中心，做了無用功；增加了，葉輪中心壓力低）回葉輪中心，做了無用功；增加了前后蓋板使倒流的可能性

8、減小。前后蓋板使倒流的可能性減小。按照吸液方式按照吸液方式可以可以將葉輪分為將葉輪分為單吸式單吸式和和雙吸式雙吸式兩種。兩種。2. 泵殼泵殼 從葉輪中拋出的流體匯集到泵殼中，泵殼是從葉輪中拋出的流體匯集到泵殼中，泵殼是蝸殼形的蝸殼形的, ,故其流道不斷地擴大，高速的液體在泵殼中將故其流道不斷地擴大，高速的液體在泵殼中將大部份的大部份的動能動能轉化為轉化為靜壓能靜壓能，從而避免高速流體在泵體，從而避免高速流體在泵體及管路內巨大的流動阻力損失。因此泵殼不僅是液體的及管路內巨大的流動阻力損失。因此泵殼不僅是液體的匯集器匯集器，而且還是一個而且還是一個能量轉換裝置能量轉換裝置。 2022-2-21第

9、2 章流 體 輸 送 機 械193. 軸封裝置軸封裝置 前面已提到泵啟動后在葉輪中心產生前面已提到泵啟動后在葉輪中心產生負壓負壓（吸（吸入口在泵體一側），故其會入口在泵體一側），故其會吸入外界的空氣吸入外界的空氣；液；液體經過葉輪的做功，獲得機械能經過泵殼的匯集體經過葉輪的做功，獲得機械能經過泵殼的匯集，能量轉換成靜壓能較高的流體進入排出管，對，能量轉換成靜壓能較高的流體進入排出管，對半開式與閉式葉輪，葉輪四周的高壓流體可能泄半開式與閉式葉輪，葉輪四周的高壓流體可能泄漏到蓋板與泵體間的空隙（葉輪可旋轉，泵體相漏到蓋板與泵體間的空隙（葉輪可旋轉，泵體相對固定，葉輪軸與泵體間必有間隙），故其會向對

10、固定，葉輪軸與泵體間必有間隙），故其會向外界外界漏液漏液。泵軸與泵殼之間的密封泵軸與泵殼之間的密封稱為稱為軸封。軸封。 2022-2-21第 2 章流 體 輸 送 機 械20密封方式密封方式有：有：填料密封填料密封與與機械密封機械密封，填料密，填料密封封適用于適用于一般液體，而機械密封一般液體，而機械密封適用于適用于有腐有腐蝕性易燃、易爆液體。蝕性易燃、易爆液體。填料密封填料密封：簡單易行，維修工作量大，有一定：簡單易行，維修工作量大，有一定的泄漏，對燃、易爆、有毒流體不適用；的泄漏，對燃、易爆、有毒流體不適用；機械密封機械密封：液體泄漏量小，壽命長，功率小密：液體泄漏量小，壽命長，功率小密封

11、性能好，加工要求高。封性能好，加工要求高。 2022-2-21第 2 章流 體 輸 送 機 械21 以上三個構造是離心泵的基本構造，為使泵更有效地工以上三個構造是離心泵的基本構造，為使泵更有效地工作，還需其它的作，還需其它的輔助部件輔助部件： 導輪導輪：液體經葉輪做功后直接進入泵體，與泵體產生較液體經葉輪做功后直接進入泵體，與泵體產生較大沖擊，并產生噪音。大沖擊，并產生噪音。為減少沖擊損失設置導輪為減少沖擊損失設置導輪，導輪是位，導輪是位于葉輪外周的固定的帶葉片的環。彎曲方向與葉輪葉片的彎于葉輪外周的固定的帶葉片的環。彎曲方向與葉輪葉片的彎曲方向相反，其彎曲角度正好與液體從葉輪流出的方向相適曲

12、方向相反，其彎曲角度正好與液體從葉輪流出的方向相適應，引導液體在泵殼通道內平穩地改變方向，使能量損耗最應，引導液體在泵殼通道內平穩地改變方向，使能量損耗最小，動壓能轉換為靜壓能的效率高。小，動壓能轉換為靜壓能的效率高。 底閥（單向閥）底閥（單向閥）：當泵體安裝位置高于貯槽液面時，常當泵體安裝位置高于貯槽液面時，常裝有底閥，它是一個單向閥，可防止灌泵后，泵內液體倒流裝有底閥，它是一個單向閥，可防止灌泵后，泵內液體倒流到貯槽中。到貯槽中。 濾網濾網：防止液體中雜質進入泵體。防止液體中雜質進入泵體。 2022-2-21第 2 章流 體 輸 送 機 械22吸液吸液方式方式單吸單吸：液體只從一側吸入：液

13、體只從一側吸入雙吸雙吸：液體同時從兩側吸入。具有：液體同時從兩側吸入。具有較大的吸液較大的吸液 能力能力 S 型單級雙吸雙吸離心泵IS、IR 型單級單吸單吸離心泵 2022-2-21第 2 章流 體 輸 送 機 械23TSWA 型臥式多級泵單級單級：只有一個葉輪：只有一個葉輪DL 型立式多級泵DFW 型臥式離心泵ISG 型管道離心泵多級多級：多個葉輪，：多個葉輪，可可 提供更高提供更高 的揚程的揚程葉輪葉輪個數個數2022-2-21第 2 章流 體 輸 送 機 械242.1.2 2.1.2 離心泵的理論壓頭與實際壓頭離心泵的理論壓頭與實際壓頭 H = he泵對單位重量流體提供的機械能泵對單位重

14、量流體提供的機械能管路系統輸送單位重量流體所需管路系統輸送單位重量流體所需的機械能的機械能2.1.2.1 2.1.2.1 理論壓頭理論壓頭 假設假設：（：（1 1）葉輪內）葉輪內葉片數目葉片數目無窮多，葉片的無窮多，葉片的厚度厚度無窮無窮小小, ,即葉片沒有厚度；即葉片沒有厚度； （2 2）液體為粘度等于零的）液體為粘度等于零的理想流體理想流體； （3 3）泵內為）泵內為定態流動定態流動過程。過程。 f2e2hgugpzh 泵的泵的壓頭壓頭（或（或揚程揚程）：）：指泵對單位重量的流體所提供的有效指泵對單位重量的流體所提供的有效能量，以能量，以H H表示。表示。2022-2-21第 2 章流 體

15、 輸 送 機 械252 流體輸送機械流體輸送機械2.1.2 2.1.2 離心泵的理論壓頭與實際壓頭離心泵的理論壓頭與實際壓頭 gcgpHgcgp22222211 (2-2)即即gccgppH2212212 (2-2a) H 葉輪對液體所加的壓頭，葉輪對液體所加的壓頭，m；p1 、p2 液體在液體在1、2兩點處的壓力，兩點處的壓力，Pa；c1 、c2 液體在液體在1、2兩點處的絕對速度，兩點處的絕對速度，m/s； 液體的密度，液體的密度，kg/m3；c2w2u2前彎前彎后彎后彎r22c1w1u1 液體進入與離開葉輪時的速度液體進入與離開葉輪時的速度122 2 1 1 12022-2-21第 2

16、章流 體 輸 送 機 械262 流體輸送機械流體輸送機械2.1.2 2.1.2 離心泵的理論壓頭與實際壓頭離心泵的理論壓頭與實際壓頭 液體從點液體從點1運動到點運動到點2，靜壓頭增加（靜壓頭增加（ p2 p1）/g的原因的原因： 質量為質量為1kg的液體因受離心力作用而接受的的液體因受離心力作用而接受的外功外功：質量為質量為1kg的液體從點的液體從點1運動到點運動到點2由于通道的截面增大，一部分動能轉由于通道的截面增大，一部分動能轉變為靜壓能變為靜壓能2)(2dd2122212222c2121uurrrrrFrrrr 22221ww 質量為質量為1kg的液體通過葉輪后其的液體通過葉輪后其靜壓靜

17、壓能的增量能的增量：222221212221wwuupp (2-3)c2w2u2r22c1w1u1122 2 1 1 12022-2-21第 2 章流 體 輸 送 機 械272 流體輸送機械流體輸送機械2.1.2 2.1.2 離心泵的理論壓頭與實際壓頭離心泵的理論壓頭與實際壓頭 gccgwwguuH222212222212122 (2-4)根據余弦定律根據余弦定律111212121cos2 ucucw (2-5)222222222cos2 ucucw (2-6)gcucuH/ )coscos(111222 在離心泵設計中，一般都使設計流量下的在離心泵設計中，一般都使設計流量下的2/1(2-7)

18、gcuH/cos222 離心泵的理論壓頭離心泵的理論壓頭2022-2-21第 2 章流 體 輸 送 機 械282 流體輸送機械流體輸送機械2.1.2 2.1.2 離心泵的理論壓頭與實際壓頭離心泵的理論壓頭與實際壓頭 rcbDcbrQ2222222sin2 泵的流量，泵的流量，m3/s葉輪周邊的寬度，葉輪周邊的寬度，m葉輪直徑，葉輪直徑，m22222222222cot11()()cot22u QQHuurrgr bgb g(2-10,11)gcuugcuHr/ )cot(/cos2222222 (2-9)葉片裝置角葉片裝置角c2w2u2r22c1w1u1122 2 1 1 12022-2-21第

19、 2 章流 體 輸 送 機 械292 流體輸送機械流體輸送機械2.1.2 2.1.2 離心泵的理論壓頭與實際壓頭離心泵的理論壓頭與實際壓頭 根據裝置角根據裝置角2的大小，葉片形狀可分為三種：的大小，葉片形狀可分為三種：22w2c2u2(a)(a)20，Q，H 22w2c2u2(b)(b)2= 90o為徑向為徑向葉片，葉片，cot2 =0，H不隨不隨Q變化變化2c22w2u2(c)(c) 2 90o為前為前彎葉片，彎葉片，cot2 0，Q，H2022-2-21第 2 章流 體 輸 送 機 械302 流體輸送機械流體輸送機械2.1.2 2.1.2 離心泵的理論壓頭與實際壓頭離心泵的理論壓頭與實際壓

20、頭 902902902HQgu /22圖圖2-9 離心泵離心泵H - Q圖圖22222222222cot11()()cot22u QQHuurrgr bgb g(2-10,11)2022-2-21第 2 章流 體 輸 送 機 械31分析如下：分析如下： =位頭（ ）+靜壓頭（ ）+動壓頭（ ） THzpg22ug 而而 的前彎葉片流體出口的絕對速度的前彎葉片流體出口的絕對速度 很大，此時增加的壓很大，此時增加的壓頭主要是動壓頭，靜壓頭反而比后彎葉片小。動壓頭雖然可以通過蝸頭主要是動壓頭，靜壓頭反而比后彎葉片小。動壓頭雖然可以通過蝸殼部分地轉化為靜壓頭，但由于殼部分地轉化為靜壓頭，但由于 大，液

21、體在泵殼內產生的沖擊劇烈大，液體在泵殼內產生的沖擊劇烈得多，轉換時的能量損失大為增加，效率低。故為獲得較多的能量利得多，轉換時的能量損失大為增加，效率低。故為獲得較多的能量利用率，用率，離心泵總是采用后彎葉片離心泵總是采用后彎葉片（ ）。）。2902c2coo23025 由此可見，前彎葉片產生的由此可見，前彎葉片產生的 最大，似乎前彎葉片最有利，實際最大，似乎前彎葉片最有利，實際 情況是不是這樣呢？情況是不是這樣呢？ H2022-2-21第 2 章流 體 輸 送 機 械322 流體輸送機械流體輸送機械2.1.2 2.1.2 離心泵的理論壓頭與實際壓頭離心泵的理論壓頭與實際壓頭 2.1.2.2

22、2.1.2.2 實際壓頭實際壓頭 由于前彎葉片的絕對速度由于前彎葉片的絕對速度c2大，液體在泵殼內產生的沖大，液體在泵殼內產生的沖擊劇烈得多，轉化時的能量損失大為增加，效率低。故為獲擊劇烈得多，轉化時的能量損失大為增加，效率低。故為獲得較高的能量利用率，得較高的能量利用率，離心泵總是采用后彎葉片離心泵總是采用后彎葉片。流體通過。流體通過泵的過程中泵的過程中壓頭損失的原因壓頭損失的原因：（1）葉片間的環流）葉片間的環流：由于葉片數目并非無限多，液體有：由于葉片數目并非無限多，液體有環流出現，產生渦流損失。環流出現，產生渦流損失。（2）阻力損失）阻力損失：實際流體從泵進口：實際流體從泵進口到出口有

23、阻力損失。到出口有阻力損失。（3）沖擊損失）沖擊損失：液體離開葉輪周邊：液體離開葉輪周邊沖入蝸殼四周流動的液體中，產生沖入蝸殼四周流動的液體中，產生渦流。渦流。a理論壓頭理論壓頭b環流損失環流損失d沖擊損失沖擊損失c阻力損失阻力損失HQ2022-2-21第 2 章流 體 輸 送 機 械332 流體輸送機械流體輸送機械2.1.2 2.1.2 離心泵的理論壓頭與實際壓頭離心泵的理論壓頭與實際壓頭 實際壓頭的意義實際壓頭的意義：泵提供的壓頭必須滿足流體：泵提供的壓頭必須滿足流體輸送的需要，而流體輸送伴隨著輸送的需要，而流體輸送伴隨著位壓頭位壓頭（升揚高度（升揚高度）、）、靜壓頭靜壓頭、動壓頭動壓頭的

24、變化和的變化和阻力損失阻力損失（管路阻力（管路阻力損失，不含有泵的流動阻力損失，泵的阻力損失計損失，不含有泵的流動阻力損失，泵的阻力損失計入泵的效率），因此入泵的效率），因此 f2e2hguzgphH 2022-2-21第 2 章流 體 輸 送 機 械342 流體輸送機械流體輸送機械2.1.3 2.1.3 離心泵的主要性能參數離心泵的主要性能參數 2.1.3 2.1.3 離心泵的主要性能參數離心泵的主要性能參數bch0真空表真空表壓力表壓力表 測定離心泵性能參數的裝置測定離心泵性能參數的裝置 bcf,2cc02bb22hgugphHgugp bcf,2b2cbc02hguugpphH 由于兩截

25、面間的管長很短，其阻力由于兩截面間的管長很短，其阻力損失通常可以損失通常可以忽略忽略，兩截面間的動，兩截面間的動壓頭差一般也可以壓頭差一般也可以略去略去，則可得，則可得gpphH bc0 （1 1）壓頭和流量）壓頭和流量由由b、c兩截面間的柏努利方程：兩截面間的柏努利方程：2022-2-21第 2 章流 體 輸 送 機 械352 流體輸送機械流體輸送機械2.1.3 2.1.3 離心泵的主要性能參離心泵的主要性能參數數 （2 2）有效功率有效功率Ne、軸功率、軸功率N 和效率和效率 有效功率有效功率Ne：離心泵單位時間內對流體做的功離心泵單位時間內對流體做的功Ne =HQg，W 軸功率軸功率N：

26、單位時間內由電機輸入離心泵的能量單位時間內由電機輸入離心泵的能量，W。NeN泵的效率泵的效率：泵對外加能量的利用程度泵對外加能量的利用程度， 100%。為什么？。為什么？泵運轉過程中存在以下泵運轉過程中存在以下三種損失三種損失： 容積損失容積損失 該損失是指葉輪出口處高壓液體因機械泄漏該損失是指葉輪出口處高壓液體因機械泄漏返回葉輪入口所造成的能量損失。在三種葉輪中，開式葉輪的返回葉輪入口所造成的能量損失。在三種葉輪中，開式葉輪的容積損失較大，但在泵送含固體顆粒的懸浮液時，葉片通道不容積損失較大，但在泵送含固體顆粒的懸浮液時，葉片通道不易堵塞；閉式葉輪的滲漏量較小，但在磨損后滲漏便嚴重。易堵塞；

27、閉式葉輪的滲漏量較小，但在磨損后滲漏便嚴重。 水力損失水力損失 該損失是由于實際流體在泵內有限葉片作用該損失是由于實際流體在泵內有限葉片作用下各種摩擦損失（即前述環流損失、摩擦損失、沖擊損失）。下各種摩擦損失（即前述環流損失、摩擦損失、沖擊損失）。 機械損失機械損失 該損失包括旋轉葉輪蓋板外表面與液體間的該損失包括旋轉葉輪蓋板外表面與液體間的摩擦以及軸承機械摩擦所造成的能量損失。摩擦以及軸承機械摩擦所造成的能量損失。2022-2-21第 2 章流 體 輸 送 機 械362 流體輸送機械流體輸送機械2.1.3 2.1.3 離心泵的主要性能參離心泵的主要性能參數數 離心泵的軸功率離心泵的軸功率N可

28、直接用效率來計算：可直接用效率來計算：一般一般小型小型離心泵的效率離心泵的效率5070%，大型大型離心泵效率可達離心泵效率可達90%。 /gHQN 泵的軸功率，泵的軸功率，W泵的壓頭，泵的壓頭，m泵的流量，泵的流量，m3/s流體密度，流體密度，kg/ m3泵的效率泵的效率2022-2-21第 2 章流 體 輸 送 機 械372 流體輸送機械流體輸送機械2.1.3 2.1.3 離心泵的主要性能參離心泵的主要性能參數數 （3 3）葉輪轉速葉輪轉速n10003000轉轉/min（或（或r.p.m）；）；2900轉轉/min最常見。最常見。 泵在出廠前，必須確定其各項性能參數，即以上各參泵在出廠前，必

29、須確定其各項性能參數，即以上各參數值，并把它數值，并把它標在銘牌上標在銘牌上；這些參數是在；這些參數是在最高效率條件下最高效率條件下用用20 的水的水測定的。測定的。2022-2-21第 2 章流 體 輸 送 機 械382 流體輸送機械流體輸送機械2.1.42.1.4離心泵特性曲線離心泵特性曲線2.1.4 2.1.4 離心泵特性曲線離心泵特性曲線（Characteristic curves） 由于離心泵的各種損失難由于離心泵的各種損失難以定量計算，使得離心泵的特以定量計算，使得離心泵的特性曲線性曲線HQ、NQ、Q的的關系只能靠關系只能靠實驗測定實驗測定，在泵出在泵出廠時列于產品樣本中以供參考廠

30、時列于產品樣本中以供參考。右圖所示為右圖所示為4B20型離心泵在轉型離心泵在轉速速n2900r/min時的特性曲線。時的特性曲線。若泵的型號或轉速不同，則特若泵的型號或轉速不同，則特性曲線將不同性曲線將不同。借助離心泵的。借助離心泵的特性曲線可以較完整地了解一特性曲線可以較完整地了解一臺離心泵的性能，供合理選用臺離心泵的性能，供合理選用和指導操作。和指導操作。 4B20離心泵離心泵n2900r/min302622181410020406080 100 120 1401284080%70%60%50%40%30%20%0H/mNkWQ/(m3/h)NH圖圖212 4B型離心泵的特性曲線型離心泵的

31、特性曲線2022-2-21第 2 章流 體 輸 送 機 械39演演示示2022-2-21第 2 章流 體 輸 送 機 械402 流體輸送機械流體輸送機械2.1.42.1.4離心泵特性曲線離心泵特性曲線由圖由圖212可知：可知： （1）HQ曲線曲線：Q，H(Q很小時很小時 可能例外可能例外)。當。當Q0時，時，H也只能達到一定值，也只能達到一定值，這是離心泵的一個重要特性。這是離心泵的一個重要特性。 （2 2）N Q曲線曲線：Q，N 。當。當Q0時，時，N最小。這要求最小。這要求離心泵在啟動時，應離心泵在啟動時，應關閉泵的出關閉泵的出口閥門口閥門，以，以減小啟動功率減小啟動功率，保護，保護電動機

32、免因超載而受損。電動機免因超載而受損。 （3 3）Q曲線曲線：有極值點：有極值點(最大值最大值)，于此點下操作效，于此點下操作效率最高，能量損失最小。在此點（設計點）對應的流量率最高，能量損失最小。在此點（設計點）對應的流量稱稱為為額定流量額定流量。泵的銘牌上泵的銘牌上即標注額定值，泵在管路上操作即標注額定值，泵在管路上操作時，應在此點附近操作，時，應在此點附近操作，一般不應低于一般不應低于92max 。 4B20離心泵離心泵n2900r/min302622181410020406080 100 120 1401284080%70%60%50%40%30%20%0H/mNkWQ/(m3/h)N

33、H圖圖212 4B型離心泵的特性曲線型離心泵的特性曲線2022-2-21第 2 章流 體 輸 送 機 械412 流體輸送機械流體輸送機械2.1.5 2.1.5 離心泵特性曲線的影響因素離心泵特性曲線的影響因素2.1.5 2.1.5 離心泵特性曲線的影響因素離心泵特性曲線的影響因素（1 1）密度）密度對特性曲線的影響對特性曲線的影響理論理論Q=2r2b2c2sin2 與與無關，實際無關，實際 Q也與也與無關，但無關，但ms=Q 與與有關。有關。理論理論H = u2c2cos2/g與與無關，實際無關，實際H也與也與無關。無關。 N =HQg/ 。教材附錄泵性能表上列出的軸功率是指輸。教材附錄泵性能

34、表上列出的軸功率是指輸送送20清水時的清水時的N 。所選泵用于輸送比水的。所選泵用于輸送比水的大的液體應先大的液體應先按按N= N/核算軸功率，若核算軸功率，若N 表中的電機功率，應更換表中的電機功率，應更換功率大的電機，否則電機會燒掉。功率大的電機，否則電機會燒掉。NHQ002022-2-21第 2 章流 體 輸 送 機 械422 流體輸送機械流體輸送機械2.1.5 2.1.5 離心泵特性曲線的影響因素離心泵特性曲線的影響因素（2 2）流體粘度）流體粘度對特性曲線的影響對特性曲線的影響、h hf f、Q、H、N (的幅度超過的幅度超過Q H的幅度的幅度 ，N)。泵廠家提供的特性曲線是用清水測

35、。泵廠家提供的特性曲線是用清水測定的，若實際輸送流體定的，若實際輸送流體比清水比清水大得較多，特性曲線大得較多，特性曲線將有所變化，將有所變化，應校正后再用應校正后再用。校正方法可參閱有關書刊。校正方法可參閱有關書刊。 若液體的運動粘度小于若液體的運動粘度小于210-5m2/s，如汽油、煤油、，如汽油、煤油、輕柴油等，則對粘度的影響可不進行修正。輕柴油等，則對粘度的影響可不進行修正。（3 3）轉速）轉速n對特性曲線的影響對特性曲線的影響2r2w2c2u22w2c2ur2cr2c不同轉速下的速度三角形不同轉速下的速度三角形 泵的特性曲線是在一定轉速下測泵的特性曲線是在一定轉速下測得的，實際使用時

36、會遇到得的，實際使用時會遇到n改變的情改變的情況，若況，若n變化變化20，可認為液體離開可認為液體離開葉輪時的葉輪時的速度三角形相似速度三角形相似，2不變不變（如圖所示（如圖所示)，則泵的效率，則泵的效率不變不變（等等效率效率）。）。nnrruucccbrcbrQQ 222222222222sin2sin2（2-14a）2222222222)()(coscosnnuucucuHH （2-14b）3)(nngHQgQHNN （2-14c）比例比例定律定律2022-2-21第 2 章流 體 輸 送 機 械44（4 4）葉輪直徑葉輪直徑D2對特性曲線的影響對特性曲線的影響 泵的特性曲線是針對某一型號

37、的泵泵的特性曲線是針對某一型號的泵(D2一定一定)而言的。一個而言的。一個過大的泵，若將其葉輪略加切削而使過大的泵，若將其葉輪略加切削而使D2變小，可以降低變小，可以降低Q和和H而節省而節省N。若。若D2變化變化20%，可以認為液體離開葉輪時的速度，可以認為液體離開葉輪時的速度三角形相似，三角形相似，2不變，不變，不變，不變， D2b2不變，則不變，則2222222sinDuccbDQ 222Dru 2222DcuH 32DQHN 根據以上各式可得離心泵的根據以上各式可得離心泵的切割定律切割定律如下：如下：222 DDHH22DDQQ 322 DDNN，2022-2-21第 2 章流 體 輸

38、送 機 械452 流體輸送機械流體輸送機械2.1.6 2.1.6 離心泵的工作點與流量調節離心泵的工作點與流量調節2.1.6 2.1.6 離心泵的工作點與流量調節離心泵的工作點與流量調節（1 1）管路特性曲線方程管路特性曲線方程z11221p f2e2hguzgph zgpA 令令而而24dQu 25e222ef)(821)4(QdllggdQdllh225e22)(82BQQdllggu 令令2eBQAh 若指定解題時若指定解題時 ，所求，所求H仍為（仍為（m）。）。 注意注意：也有用也有用 形式表示的，等于上式形式表示的，等于上式 evphHqQBzg ，3v(/ ),( )qms H m

39、33v(/min)q mhm或 閥門關小，閥門關小， ，管路特性曲線變陡，管路特性曲線變陡， 在同樣流量在同樣流量 下所需補加能量下所需補加能量 。elK（） ，vqH 2KQBhe2022-2-21第 2 章流 體 輸 送 機 械472 流體輸送機械流體輸送機械2.1.6 2.1.6 離心泵的工作點與流量調節離心泵的工作點與流量調節（2 2）離心泵的工作點離心泵的工作點 將泵的將泵的HQ線和管路的線和管路的heQ線畫在一張圖上，得到交點線畫在一張圖上，得到交點A如如圖圖2-13所示，該點所示，該點稱為稱為泵在管路泵在管路上的上的工作點工作點， 此時此時H = he。在工。在工作點處泵的輸液量

40、即為管路的流作點處泵的輸液量即為管路的流量量Q，泵提供的壓頭（揚程），泵提供的壓頭（揚程）H必恰等于管路所要求的壓頭必恰等于管路所要求的壓頭he。當工作點是在高效區（當工作點是在高效區（不低于不低于92max ），則該工作點是），則該工作點是適宜適宜工作點工作點，說明，說明泵選擇得較好泵選擇得較好。OQQHH1管路管路heQ圖圖2-13 離心泵的工作點離心泵的工作點泵泵HQ泵泵 QgPzA A2022-2-21第 2 章流 體 輸 送 機 械482 流體輸送機械流體輸送機械2.1.6 2.1.6 離心泵的工作點與流量調節離心泵的工作點與流量調節注意：注意： 管路特性曲線管路特性曲線he=A+B

41、Q2為開口向上的為開口向上的拋物線，它在縱軸截距反映了管路上下游總拋物線，它在縱軸截距反映了管路上下游總勢能差；勢能差；B反映了管路阻力的大小；反映了管路阻力的大小；B，同，同樣流量下管路的阻力越大。樣流量下管路的阻力越大。B較大的管路較大的管路稱稱為為高阻管路高阻管路，反之則，反之則稱為稱為低阻管路低阻管路； 泵特性曲線中流量的單位可能是泵特性曲線中流量的單位可能是m3/s或或m3/h ；求工作點時，管路特性曲線的整理；求工作點時，管路特性曲線的整理應注意保持單位一致；應注意保持單位一致； 離心泵工作點的求法：離心泵工作點的求法：解析法解析法即當泵即當泵的特性曲線已知，可與管路特性曲線聯立求

42、的特性曲線已知，可與管路特性曲線聯立求工作點；若泵特性曲線未知，只有特性曲線工作點；若泵特性曲線未知，只有特性曲線圖，則用圖，則用圖解法圖解法即將管路特性曲線畫在泵特即將管路特性曲線畫在泵特性曲線圖上，兩線的交點即為工作點。性曲線圖上，兩線的交點即為工作點。 OQQHH1管路管路heQ圖圖2-13 離心泵的工作點離心泵的工作點泵泵HQ泵泵 QgPzA A2022-2-21第 2 章流 體 輸 送 機 械492 流體輸送機械流體輸送機械2.1.6 2.1.6 離心泵的工作點與流量調節離心泵的工作點與流量調節（3 3）流量調節流量調節 流量調節就是設法改變工作點的位流量調節就是設法改變工作點的位置

43、，有以下置，有以下兩種方法兩種方法： 改變管路特性曲線改變管路特性曲線 在離心泵出口處的管路上在離心泵出口處的管路上安裝調節安裝調節閥閥。改變出口閥門的開度即改變管路阻。改變出口閥門的開度即改變管路阻力系數可改變管路特性曲線的位置，達力系數可改變管路特性曲線的位置，達到調節流量的目的。到調節流量的目的。 OQ2Q1Qhe2H221低阻低阻gpzA高阻高阻H1 優點優點：操作簡便、靈活，應用范圍廣。對于調節幅度不大操作簡便、靈活，應用范圍廣。對于調節幅度不大而經常需要改變流量的場合，此法尤為適用。而經常需要改變流量的場合，此法尤為適用。 缺點缺點：不僅增加了管路阻力損失（在閥門關小時），且使不僅

44、增加了管路阻力損失（在閥門關小時），且使泵在低效率點工作，在經濟上很不合理。因閥門關小多消耗的泵在低效率點工作，在經濟上很不合理。因閥門關小多消耗的功率為功率為 ghHQgHQN2e222 2022-2-21第 2 章流 體 輸 送 機 械502 流體輸送機械流體輸送機械2.1.6 2.1.6 離心泵的工作點與流量調節離心泵的工作點與流量調節改變泵的特性曲線改變泵的特性曲線 由前述比例定律、切削定律可由前述比例定律、切削定律可知，知，改變泵的轉速、切削葉輪改變泵的轉速、切削葉輪都可都可以達到改變泵的特性曲線的目的。以達到改變泵的特性曲線的目的。如圖如圖2 21414所示，泵的轉速由所示，泵的轉

45、速由n1減小減小至至n2時，泵的時，泵的HQ線下移，工作點線下移，工作點由點由點A A1 1移至點移至點A A2 2，流量由，流量由Q1減小至減小至Q2。 優點優點：不額外增加管路阻力，在一定范圍內可保持泵在高不額外增加管路阻力，在一定范圍內可保持泵在高效率區工作（效率區工作（n改變改變 n2圖圖2-14 改變泵的特性曲線改變泵的特性曲線A A2 2Q22022-2-21第 2 章流 體 輸 送 機 械512 流體輸送機械流體輸送機械2.1.6 2.1.6 離心泵的工作點與流量調節離心泵的工作點與流量調節OQ2=90QH2H(m)A2關小閥門改變泵的工作點關小閥門改變泵的工作點A1he2Q(m

46、3/h)OQ2 =90Q1H2H(m)減小轉速并輔以閥門調節流量減小轉速并輔以閥門調節流量A1he2=64A1Q(m3/h)Q1A22022-2-21第 2 章流 體 輸 送 機 械52 工工作作點點eh H泵的特性曲線 Q閥閥門門開開大大 he節節 流流 損損 失失 改改變變泵泵的的特特性性曲曲線線改改變變管管路路特特性性曲曲線線-改變轉速、葉輪切割改變轉速、葉輪切割2022-2-21第 2 章流 體 輸 送 機 械53離心泵的聯合操作離心泵的聯合操作 （1）兩臺同型泵并聯）兩臺同型泵并聯 如圖所示，兩臺同型泵并聯，則兩泵的各如圖所示，兩臺同型泵并聯，則兩泵的各自流量和壓頭必定相同，則在同一

47、壓頭下，并自流量和壓頭必定相同，則在同一壓頭下，并聯泵的流量為單臺泵的兩倍。聯泵的流量為單臺泵的兩倍。 當并聯泵置于管路中時，由于流量加大使當并聯泵置于管路中時，由于流量加大使管路流動阻力加大，則并聯后的總流量必低于管路流動阻力加大，則并聯后的總流量必低于單臺泵流量的兩倍，而并聯壓頭也高于單泵壓單臺泵流量的兩倍，而并聯壓頭也高于單泵壓頭但小于兩倍壓頭。頭但小于兩倍壓頭。 H 并聯泵 單臺泵22QBAH 并并并并2022-2-21第 2 章流 體 輸 送 機 械542、串聯、串聯對泵來說：在相同 Q 下， 單單串串HH2 請思考： 若單臺泵的特性曲線方程 為2BQAH單單單單 ， 則串聯泵組的特

48、性曲線方程表達式如何？ 2BQ2A2H串串串串 H 串聯泵 單臺泵 0 Q2022-2-21第 2 章流 體 輸 送 機 械55（3）離心泵組合方式的選擇）離心泵組合方式的選擇如果單臺泵所能提供的最大壓頭如果單臺泵所能提供的最大壓頭小于小于管管路兩端的（路兩端的（ ）值，則只能）值，則只能采用泵的采用泵的串聯串聯操作。操作。 對于管路特性曲線較平坦的低阻型管對于管路特性曲線較平坦的低阻型管路，采用路，采用并聯并聯組合方式可獲得較高的流組合方式可獲得較高的流量和壓頭量和壓頭 ； 反之，對于管路特性曲線較陡的反之，對于管路特性曲線較陡的高阻型管路，則宜采用高阻型管路，則宜采用串聯串聯組合方式。組合

49、方式。 gpz2022-2-21第 2 章流 體 輸 送 機 械562 流體輸送機械流體輸送機械2.1.7 2.1.7 離心泵的安裝高度離心泵的安裝高度2.1.7 2.1.7 離心泵的安裝高度離心泵的安裝高度zspsKe圖圖2-15 離心泵的安裝高度離心泵的安裝高度s 如圖如圖2-15所示，液面較低的所示，液面較低的液體能被吸入泵的進口，是由于液體能被吸入泵的進口，是由于葉輪將液體從其中央甩向外周，葉輪將液體從其中央甩向外周，在葉輪中心進口處形成在葉輪中心進口處形成負壓負壓（真真空空），從而在液面與葉輪進口之），從而在液面與葉輪進口之間形成一定的壓差，液體籍此壓間形成一定的壓差，液體籍此壓差被

50、吸入泵內。現在的差被吸入泵內。現在的問題問題是離是離心泵的安裝高度心泵的安裝高度zs（zs即葉輪進口即葉輪進口與液面間的垂直距離）是否可以與液面間的垂直距離）是否可以取任意值？取任意值？2022-2-21第 2 章流 體 輸 送 機 械572 流體輸送機械流體輸送機械2.1.7 2.1.7 離心泵的安裝高度離心泵的安裝高度2.1.7.1 2.1.7.1 汽蝕（汽蝕（Cavitation）現象）現象 在液面在液面s與泵內壓強最低處即葉輪中心進口處與泵內壓強最低處即葉輪中心進口處K-K面之間面之間列機械能衡算式并整理得：列機械能衡算式并整理得： ksf2kk2hguzgpgpss zspsKe圖圖

51、2-15 離心泵的安裝高度離心泵的安裝高度s若液面壓強若液面壓強ps一定，吸入管路流量一一定，吸入管路流量一定（即定（即uk一定），安裝高度一定），安裝高度zs，hf(s-k)，pk，當，當pk至等于操作至等于操作溫度下被輸送溫度下被輸送液體的飽和蒸汽壓液體的飽和蒸汽壓pv時時（即（即pkpv），液體將發生什么現象？），液體將發生什么現象？又會使泵產生什么現象？又會使泵產生什么現象？2022-2-21第 2 章流 體 輸 送 機 械582 流體輸送機械流體輸送機械2.1.7 2.1.7 離心泵的安裝高度離心泵的安裝高度 液體將發生液體將發生部分汽化現象部分汽化現象，所生成的大所生成的大量蒸汽泡

52、在隨液體從葉輪進口向葉輪外周流量蒸汽泡在隨液體從葉輪進口向葉輪外周流動時，又因壓強升高，氣泡立即凝聚，氣泡動時，又因壓強升高，氣泡立即凝聚，氣泡的消失產生局部真空，周圍的液體以極大的的消失產生局部真空，周圍的液體以極大的速度沖向氣泡原來所在的空間，在沖擊點處速度沖向氣泡原來所在的空間，在沖擊點處產生很高的局部壓強（高達幾百個大氣壓）產生很高的局部壓強（高達幾百個大氣壓），沖擊頻率高達每秒幾萬次之多。尤其當汽，沖擊頻率高達每秒幾萬次之多。尤其當汽泡的凝結發生在葉輪表面時，眾多的液體質泡的凝結發生在葉輪表面時，眾多的液體質點尤如細小的點尤如細小的高頻水錘高頻水錘撞擊著葉片；另外汽撞擊著葉片；另外汽

53、泡中還可能帶有氧氣等對金屬材料發生化學泡中還可能帶有氧氣等對金屬材料發生化學腐蝕作用。泵在這種狀態下長期運轉，將導腐蝕作用。泵在這種狀態下長期運轉，將導致葉片過早損壞。這種現象稱為泵的致葉片過早損壞。這種現象稱為泵的汽蝕現汽蝕現象。象。zspsKe圖圖2-15 離心泵的安裝高度離心泵的安裝高度s離心泵在產生汽蝕條件下運轉，會產生什么樣的后果呢？離心泵在產生汽蝕條件下運轉，會產生什么樣的后果呢？2022-2-21第 2 章流 體 輸 送 機 械59演演示示2022-2-21第 2 章流 體 輸 送 機 械60泵的性能下降，流量、壓頭、效率均降低，泵的性能下降，流量、壓頭、效率均降低，最終變成氣縛

54、。最終變成氣縛。汽蝕的危害：產生振動和噪音，影響離心泵的正常運行產生振動和噪音，影響離心泵的正常運行和工作環境。和工作環境。泵殼和葉輪的材料遭受損壞，降低泵的使泵殼和葉輪的材料遭受損壞，降低泵的使用壽命用壽命2022-2-21第 2 章流 體 輸 送 機 械61發生汽蝕的原因：泵的安裝高度超過允許值；泵輸送液體的溫度過高；泵吸入管路的局部阻力過大。P葉片入口過低的原因:液體飽和蒸汽壓葉片入口pp * 吸入管路盡量短，少走彎路；吸入管路盡量短，少走彎路； * 進口管路直徑一般大于出口管路直徑；進口管路直徑一般大于出口管路直徑； * 進口管路上避免不必要的管件，如泵裝于液面下可進口管路上避免不必要

55、的管件，如泵裝于液面下可免裝止逆閥（并且啟動前不用灌泵），流量調節閥裝于出免裝止逆閥（并且啟動前不用灌泵），流量調節閥裝于出口管路；口管路； 2022-2-21第 2 章流 體 輸 送 機 械62gpgpguNPSHV1212離心泵的抗汽蝕性能1）汽蝕余量臨界汽蝕余量p葉輪入口處壓強（最低）p液體的飽和蒸汽壓指泵入口處單位重量水所具有的、超過當時溫度下汽化壓力的富裕能量，h，m液柱2022-2-21第 2 章流 體 輸 送 機 械632022-2-21第 2 章流 體 輸 送 機 械64,min11,minkVpppp11和kk列柏努利方程KfKVHgugpgugp1 ,221min, 122

56、KfKVCHgugugppNPSH1 ,221min, 122)(臨界汽蝕余量發生汽蝕的臨界條件：汽蝕性能試驗時，水泵開始發生汽蝕時測得的泵進口處的汽蝕余量稱為臨界汽蝕余量。2022-2-21第 2 章流 體 輸 送 機 械65臨界汽蝕余量的測定在固定的流量下，通過關小泵吸入管路的閥門，逐漸在固定的流量下，通過關小泵吸入管路的閥門，逐漸降低降低p1，直至泵內剛好發生汽蝕，測得相應的，直至泵內剛好發生汽蝕，測得相應的p1,min必需汽蝕余量為確保離心泵的正常操作，將臨界汽蝕余量加上一定的安全量3 . 0)()(CrNPSHNPSH反映液體從泵入口處到葉片進口能量的降低值，因此越小抗汽蝕性能越好2

57、022-2-21第 2 章流 體 輸 送 機 械66在離心泵樣本性能表中給出的是必需汽蝕余量QNPSHrQHS2022-2-21第 2 章流 體 輸 送 機 械67離心泵的允許吸上真空度離心泵的允許吸上真空度 Hs值的大小與泵的結構、流量、被輸送液體的性質及當值的大小與泵的結構、流量、被輸送液體的性質及當地大氣壓等因素有關。通常由泵的制造工廠在地大氣壓等因素有關。通常由泵的制造工廠在98.1kPa下，下，用用20 20 清水清水為介質進行為介質進行測定。若輸送其他液體，或操作測定。若輸送其他液體，或操作條件與上述的實驗條件不同時，應條件與上述的實驗條件不同時，應按下式進行換算按下式進行換算，即

58、，即若以輸送液體的液柱高度來計算離心泵入口處的最高真空若以輸送液體的液柱高度來計算離心泵入口處的最高真空度，則此真空度度，則此真空度稱為稱為離心泵的允許吸上真空度離心泵的允許吸上真空度，以，以Hs 來來表示，即表示，即gppHaS11000)24. 01081. 9()10(3pHHHaSS2022-2-21第 2 章流 體 輸 送 機 械68最大吸上真空高度1,min,max()asppHg當泵的汽蝕現象剛發生時，所對應的吸上真空高度當泵的汽蝕現象剛發生時，所對應的吸上真空高度為保證泵在運轉中不發生汽蝕現象，而又盡可能有最為保證泵在運轉中不發生汽蝕現象，而又盡可能有最大的吸上真空度，規定留有

59、大的吸上真空度，規定留有0.30.3米的安全量米的安全量。3 . 0max,SsHH2022-2-21第 2 章流 體 輸 送 機 械6910 ,21102)(fgHgugppH10 ,2112)(fagHgugppH（5）離心泵的允許安裝高度2022-2-21第 2 章流 體 輸 送 機 械7010,0)(frVgHNPSHgppH用必需汽蝕余量表示的安裝高度用允許吸上真空度表示的安裝高度10,212fSgHguHH離心泵實際的安裝高度比允許安裝高度低0.51m2022-2-21第 2 章流 體 輸 送 機 械71某臺離心泵從樣本上查得允許吸上真空高度某臺離心泵從樣本上查得允許吸上真空高度H

60、 Hs s =6m=6m，現將該泵安裝在海拔高度為，現將該泵安裝在海拔高度為500m500m處處( (Ha=9.74m )，若夏季平均水溫為若夏季平均水溫為4040，問修正后的，問修正后的H Hs s應為多少？若應為多少？若吸入管路的壓頭損失為吸入管路的壓頭損失為1mH1mH2 2O O，泵入口處動壓頭為，泵入口處動壓頭為0.2mH0.2mH2 2O O。問該泵安裝在離水面。問該泵安裝在離水面5m5m高度處是否合適？高度處是否合適？解解: 當水溫為當水溫為40時，時，Hv=pv/(9.81103)=0.75m Hs =Hs (Ha10)(Hv0.24) =6(9.7410)(0.750.24)