1、流體輸送機械流體輸送機械第十一講第十一講 流體輸送機械概述流體輸送機械概述 離心泵特性離心泵特性Chapter 11 Introduction of Fluid moving Machinery & the Character of Centrifugal PumpKeywords: Fluid Moving, Machinery, Centrifugal pump, Positive-displacement pump, Reciprocating pump, Rotary pump, Theoritical head, Actual head.主要內容主要內容一一. .流體輸送機械

2、概述流體輸送機械概述二二. . 離心泵特性離心泵特性1. 1. 流體輸送機械的主要性能參數流體輸送機械的主要性能參數2. 2. 管路特性管路特性1. 1. 工作原理和主要構件工作原理和主要構件2. 2. 離心泵的基本方程離心泵的基本方程3. 3. 實際特性曲線實際特性曲線4. 4. 離心泵特性的影響因素離心泵特性的影響因素本本 節節 小小 結結作業：作業：11-111-1、11-211-2一一. .流體輸送機械概述流體輸送機械概述流體輸送機械：流體輸送機械： 給流體增加機械能的設備給流體增加機械能的設備 工作原理工作原理 動力式葉輪式）離心式、軸流式動力式葉輪式）離心式、軸流式 容積式正位移式

3、）往復式、旋轉式容積式正位移式）往復式、旋轉式 其它形式其它形式噴射式噴射式 輸送對象輸送對象 液體液體泵泵 氣體氣體壓縮機、鼓風機、通氣機壓縮機、鼓風機、通氣機 機械能機械能使液體使液體p轉換為其它形式轉換為其它形式u2/2 克服磨擦阻力克服磨擦阻力掌握要求掌握要求 選擇、計算功率選擇、計算功率確定安裝位置確定安裝位置 基本原理基本原理主要結構主要結構性能參數性能參數1. 1. 流體輸送機械的主要性能參數流體輸送機械的主要性能參數揚程：離心泵對單位重量液體所提供的能量，又稱揚程：離心泵對單位重量液體所提供的能量，又稱為離心泵的壓頭，以為離心泵的壓頭，以H表示，單位為表示，單位為m。流量：以體

4、積流量表示的送液能力，以流量：以體積流量表示的送液能力，以V或或Q表示，表示，單位為單位為m3/s，或，或m3/h。軸功率：電機輸入離心泵的功率軸功率：電機輸入離心泵的功率N，kW。有效功率：有效功率：HgVNe離心泵的效率：離心泵的效率：%100NNe Z Z1212fhgugpZH2)(2依據右圖，列伯努利方依據右圖，列伯努利方程，有：程，有： Z : Z : 升揚高度升揚高度, , 兩水槽液面之間的高度差兩水槽液面之間的高度差; ;H: 揚程揚程, 泵提供能量的表示方法泵提供能量的表示方法.2. 2. 管路特性管路特性對于一定的管路系統，流量對于一定的管路系統，流量V與所補充的能量與所補

5、充的能量H之間之間的關系，稱為管路特性。的關系，稱為管路特性。fhgugpZH2)(2依據右圖，列伯努依據右圖，列伯努利方程，有：利方程，有：若忽略動能項，有：若忽略動能項，有：fhgpZHgudlhf2)(2又有：又有：4/2dVu Z1212522422)(8)(8dVgllgpZdVdlggpZHe整理得，管路特性方程為：整理得，管路特性方程為：當管路系統和技術要求一定時，有：當管路系統和技術要求一定時，有：gpZA均為定值，有：均為定值，有：5242)(8)(8dllgdldgKe2VKAH二二. . 離心泵特性離心泵特性1. 1. 工作原理和主要構件工作原理和主要構件原理原理 1)

6、汲入管注滿水汲入管注滿水 2) 給液體以動能、靜壓能給液體以動能、靜壓能, 1525m/s 流道擴大流道擴大 p管路管路 3) 葉輪中心形成真空葉輪中心形成真空 popa氣縛：氣體氣縛：氣體小、小、離心力作用小、不離心力作用小、不足以吸入。足以吸入。動畫動畫主要構件主要構件葉輪葉輪開式開式 加速，加速，p半開式半開式 沿葉片間隙，沿葉片間隙，p閉式閉式泵殼泵殼封閉葉輪封閉葉輪排出汲入液體，轉換能量排出汲入液體，轉換能量( 避免阻力損失，導向葉輪）避免阻力損失，導向葉輪）軸密封：填料密封、機械密封軸密封：填料密封、機械密封動畫動畫2. 2. 離心泵的基本方程離心泵的基本方程從理論上分析離心泵中液

7、體質點的運動狀況，獲得從理論上分析離心泵中液體質點的運動狀況，獲得離心泵壓頭和流量關系。離心泵壓頭和流量關系。 基本方程的導出：基本方程的導出： 假設假設 1) 葉片無限多，液體完全沿葉片彎曲表面流動葉片無限多，液體完全沿葉片彎曲表面流動 2) 0，理想液體，無磨擦阻力損失，理想液體，無磨擦阻力損失 u1 ，u2 隨葉輪轉動速度；隨葉輪轉動速度； W1 ，W2 沿葉片運動速度；沿葉片運動速度；c1 ， c2合速度合速度 對于進出口對于進出口Z Z不考慮）不考慮） cpTHHgccgppH2212212 Hp 靜壓能 離心力作功離心力作功 流道擴大流道擴大 動能動能靜壓靜壓能能 2)(22122

8、2122222121uurrdrrdrFrrrrgWW222211） 離心力所做功單位質量流體所接受的功離心力所做功單位質量流體所接受的功2） 流道擴大，部分動能轉化為靜壓能：流道擴大，部分動能轉化為靜壓能：泵給單位重量液體的機械能）泵給單位重量液體的機械能） 因而，流體經過離心泵所增加因而，流體經過離心泵所增加的靜壓能為：的靜壓能為：guugWWHp2221222221則有：則有：gccguugWWHT222212221222221根據速度三角形的關系，有：根據速度三角形的關系，有：222222222111212121cos2cos2ucucWucucW有：有：gcucuHT111222co

9、scos在離心泵的設計中，為提高在離心泵的設計中，為提高理論壓頭，使理論壓頭，使gcuHT222coso9010cos1離心泵的基本方程離心泵的基本方程為推導理論壓頭和流量的關系，需要進一步變換。為推導理論壓頭和流量的關系，需要進一步變換。2222sin2cbrVT由點由點2處的速度三角形，有：處的速度三角形，有：222222sincosctgcuc整理得：整理得：)2(1)sin(22222222222ctgbrVuugctgcuguHTT22222)(1ctggbVrgHTT將速度表示為半徑和角速度的乘積，有：將速度表示為半徑和角速度的乘積，有：對于一定的泵：對于一定的泵：r2，b2，2一

10、定一定 ；當角速度一定時：；當角速度一定時：TTVBAH討論：討論：后彎片：后彎片：ctg2 0 （2 90)， VT，HT徑向片：徑向片：ctg2 =0 （2 =90) ，HT與與VT無無關關前彎片：前彎片：ctg2 90) ，VT. HT 選用后彎片原因：選用后彎片原因： 靜壓能比例靜壓能比例 前彎片流速過大，沖擊損失大前彎片流速過大，沖擊損失大3. 3. 實際特性曲線實際特性曲線 容積損失：回漏，平衡孔容積損失：回漏，平衡孔 0.850.95 壓頭損失：磨擦，邊界層壓頭損失：磨擦，邊界層 0.8 0.9 葉片間環流并非無限多葉片間環流并非無限多u， c比實際小比實際小 磨擦損失磨擦損失

11、Friction 與與u2成正比。成正比。 沖擊損失沖擊損失 2：設計值：設計值 機械損失：機械損失：Ne/N= 有效功率有效功率 / 軸功率軸功率 軸功率：軸功率： N=QHg/或或N=QH/102(kw) 離心泵的特性曲線必須標明轉速）離心泵的特性曲線必須標明轉速） Q H Q H Q N Q N 開啟時關出口閥開啟時關出口閥Q Q 有最大值有最大值 4. 4. 離心泵特性的影響因素離心泵特性的影響因素 1) 密度：密度：Q=2r2b2sin2 與與無關無關 H=u2c2cos2/g 與與無關無關 、離心力、離心力、p，除以，除以g，壓頭不變，壓頭不變液柱液柱2) 粘度：粘度：，流體阻力，

12、流體阻力，HQ下降急劇下降急劇 最高效率點處：最高效率點處：Q，H，NnnuucccbrcbrVVsin2sin2222222222222222222222222coscosnnuucucuHHTT33nnHVHVNN（不變）不變）3) 葉輪轉速： 條件：轉速變化不大 速度類似， 不變速度變化小于20） 4) 葉輪外徑：葉輪外徑： 類似，類似， 相同，相同， 出口截面不變：出口截面不變： 222222222222222222sin2sin2DDrrnrnruucccbrcbrVV2222brbr22222222222222coscosDDuucucuHHTT若若不變，不變， 33DDHVHVNN 若直徑與其他尺寸相應變化若直徑與其他尺寸相應變化, ,有有: : 出口截面變化出口截面變化. .222Dbr322DDVV2222DDHHTT55DDNN本 節 小 結 /HgQN 1 1 離心泵的主要性能參數離心泵的主要性能參數 Q Q、H H、N N、 NeNe、n n 2 2 管路特性管路特性3 3 離心泵的特性曲線離心泵的特性曲線 實驗測定實驗測定H HQ Q、N NQ Q 、 Q Q Q,H Q,H ；Q,NQ,N； Q,maxQ,max；2VKAHgpZA 開啟前，吸入管路注液，關閉出口閥；開啟前，吸入管路注液，關閉出口閥； 停止前，關閉出口閥。停