第二章葉片式水泵2.1離心泵的工作原理與基本構造2.2離心泵的主要零件2.3葉片泵的基本性能參數2.4離心泵的基本方程式2.5離心泵裝置的總揚程2.6離心泵的特性曲線2.1離心泵的工作原理與基本構造2.1.13個例子⑴在雨天，旋轉雨傘，水滴沿傘邊切線方向飛出，旋轉的雨傘結水滴以能量，旋轉的離心力把雨滴甩走，如圖所示。⑵敞口圓筒繞中心軸作等角速度旋轉時圓筒內的水面呈拋物線上升的旋轉凹面，圓筒半徑越大，轉得越快時，液體沿圓筒壁上升的高度越大。旋轉圓筒中的水流運動⑶在垂直平面上旋轉一個小桶，旋轉的離心力給水以能量，旋轉的離心力把水甩走，如圖所示。2.1.2工作原理離心泵基本構造及工作原理單級單吸臥式離心泵1-葉輪；2-泵軸；3-鍵；4-泵殼；5-泵座；6-灌水孔；7-放水孔，8-接真空表孔，9-接壓力表孔，10-泄水孔，11-填料盒；12-減漏環；13-軸承座；14-壓蓋調節螺栓；15-傳動輪2.2離心泵的主要零件單級單吸臥式離心泵單級單吸臥式離心泵1.葉輪葉輪：單吸式、雙吸式l前蓋板；2后蓋板；3葉片；4葉槽；5吸水口；6輪轂；7泵軸

1吸入口；2輪蓋；3葉片4輪轂；5軸孔葉輪車材料主要選用鑄鐵、鑄鋼、青銅等2.泵軸

3.泵殼4.泵座鑄鐵水泵配件、泵軸泵鍵5.軸封裝置：泵軸與泵殼間⑴填料密封壓蓋填料型填料盒1軸封套；2填料；3水封管；4水封環；5壓蓋(2)機械密封DY101型系列機械密封112型系列機械密封6、減漏環(承磨環)葉輪吸入口的外圓與泵殼內壁的接縫處

1、泵殼；2、鑲在泵殼上的減漏環；3、葉輪；4、鑲在葉輪上的減漏環7、軸承座

ZHZ滑動軸承滾動軸承8、聯軸器

ZML膜片及連軸器9、軸向力平衡措施

平衡孔1排出壓力；2加裝的減漏環3平衡孔；4泵殼上的減漏環10.IS型單級單吸離心泵主要零件11.單級雙吸式離心泵主要零件單級雙吸式離心泵圖1—吸入口；2—半螺旋形吸入室；3—蝸形壓出室；4—出水口；5—泵蓋6—泵體2.3葉片泵的基本性能參數水泵的6個性能參數：1.流量(抽水量)——水泵在單位時間內所輸送的液體數量。用字母Q表示，常用的體積流量單位是m3／h或L／s。常用的重量流量單位是t／h。2.揚程(總揚程)——水泵對單位重量(1kg)液體所作功，也即單位重量液體通過水泵后其能量的增值。用字母H表示，其單位為kg·m／kg，也可折算成被送液體的液柱高度(m)；工程中用國際壓力單位帕斯卡(Pa)表示。一個工程大氣壓＝1公斤/厘米2＝98千帕(kPa)≈0.1兆帕(MPa)3.軸功率——泵軸得自原動機所傳遞來的功率稱為軸功率，以N表示。原動機為電力拖動時，軸功率單位以kW表示。有效功率——單位時間內流過水泵的液體從水泵那里得到的能量叫做有效功率，以字母表示泵的有效功率為：4.效率——水泵的有效功率與軸功率之比值，以η表示。5.轉速——水泵葉輪的轉動速度，通常以每分鐘轉動的次數來表示，以字母n表示常用單位為r／min。6.允許吸上真空高度(Hs)及氣蝕余量(Hsv)允許吸上真空高度(Hs)——指水泵在標準狀況下(即水溫為20℃、表面壓力為一個標推大氣壓)運轉時，水泵所允許的最大的吸上真空高度(即水泵吸入口的最大真空度)。單位為mH20。水泵廠一般常用Hs來反映離心泵的吸水性能。氣蝕余量(Hsv)——指水泵進口處，單位重量液體所具有超過飽和蒸氣壓力的富裕能量。水泵廠一般常用氣蝕余量來反映軸流泵、鍋爐給水泵等的吸水性能。單位為mH20。氣蝕余量在水泵樣本中也有以Δh來表示的。水泵種類型號舉例型號說明備注離心泵單級單吸離心泵IS100-65-200IS——單級單吸離心泵100——吸入口直徑，mm65——排出口直徑，mm200——葉輪直徑，mmIS：國際標準單級雙吸離心泵S500-59AS——單級雙吸離心泵500——吸入口直徑，mm59——水泵揚程A——第一次切削20Sh-6A20——吸入口直徑，inSh——單級雙吸離心泵6——比轉速的1／10β2C2rC2u2C2uW22.4離心泵的基本方程式2.4.1葉輪中液體的流動情況⑴相對速度W；圓周速度(牽連速度)u；絕對速度C⑵C與u的夾角α；C與W的夾角β（出水角）α2（a）后彎式(β２＜90°)（b）徑向式(β２

＝

90°)（c）前彎式

(β２＞

90°)離心泵葉片形狀實際工程中得離心泵葉輪大部分事后彎式葉片，出水角采用20～30度之間。葉輪出口速度三角形C2W2C2rU2C2Uα2β22.4.2基本方程式的推導1.三點假設：⑴液流是恒定流；⑵葉槽中，液流均勻一致，葉輪同半徑處液流同名速度相等。⑶液流為理想液體，也即無粘滯性。根據動量矩定理，恒定元流的動量方程對某固定點取矩，可得到恒定元流的動量矩方程：動量矩定理：單位時間里控制面內恒定總流的動量矩變化(流出液體的動量矩與流入液體的動量矩之矢量差)等于作用于該控制面內所有液體質點的外力矩之和。bacdfegh取進出口輪緣為控制面。組成M的外力有：1.葉片迎水面和背水面作用于水的壓力P2及Pl；2.作用葉輪進出口圓柱面上的水壓力P3及P4，它們都沿著徑向，所以對轉軸沒有力矩；3.作用于水流的摩擦阻力P5及P6，但由于是理想液體，故不予考慮；4.重力的合力矩等于零。bacdfegh2.葉輪對流體所作功率3.理論揚程bacdfegh⑵

則增加轉速(n)和加大輪徑(D2)，可以提高水泵之揚程。2.4.3基本方程式的討論⑴為了提高水泵的揚程和改善吸水性能，取α１＝90°，即Ｃ１u=0。則：⑶離心泵的理論揚程與液體的容重無關但當輸送不同容重液體時，水泵所消耗的功率將是不同的。⑷水泵的揚程由兩部分組成，一部分為勢揚程(H1)，另一部分為動揚程(H2)，它在流出葉輪時，以比動能的形式出現。2.4.4基本方程式的修正假定1：水泵穩定運行，外界條件不變化時基本滿足。假定2：由于慣性，葉槽中存在“反旋現象”。假定3：由于液體有粘性，所以一定存在水力損耗。ηh——水力效率;p——修正系數。2.5.1離心泵裝置水泵配上管路及一切附件后的“系統”稱為裝置。2.5.2水泵的總揚程基本計算方法：⑴進出口壓力表表示（實際泵站讀取揚程）⑵用提升液體高度和水頭損失表示（設計）§2.5離心泵裝置的總揚程2.5.2

水泵裝置的工作揚程⑴基本計算公式

Hd——以水柱高度表示的壓力表讀數（m）Hv——以水柱高度表示的真空表讀數（m）（2）公式推導:2.5.3水泵裝置的設計揚程⑴基本計算公式:HST——水泵的靜揚程（mH2O）Σh——水泵裝置管路中水頭損失之總和（mH2O）⑵公式推導:列0－0和1－1斷面動量方程同理列2－2和3－3斷面動量方程可得⑶思考：對于公式有沒有簡便的方法進行推導？若V3≠0時公式應該是什么形式？注：本節中所介紹的求水泵揚程公式，對于其它各種布置形式的水泵裝置也都適用，包括自灌式?！?.6離心泵的特性曲線2.6.1離心泵的特性曲線特性曲線：在一定轉速下，離心泵的揚程、功率、效率等隨流量的變化關系稱為特性曲線。它反映泵的基本性能的變化規律，可做為選泵和用泵的依據。各種型號離心泵的特性曲線不同，但都有共同的變化趨勢。離心泵的特性曲線是根據給定的n值，按η最高的要求來進行設計的。2.6.2理論特性曲線的定性分析QT——泵理論流量(m3／s)。也即不考慮泵體內容積損失(如漏泄量、回流量等)的水泵流量；F2——葉輪的出口面積(m2)；C2r——葉輪出口處水流絕對速度的徑向分速(m／s)。C2W2C2rU2C2Uα2β21.β２＜90°(1)直線QT-HT(2)直線I（修正葉槽中液流不均勻的影響）1.β２＜90°(3)扣除水頭損失：摩阻損失、沖擊損失。①摩阻損失：②沖擊損失：1.β２＜90°(4)扣除容積損失(Q-H線)水泵工作過程中存在泄露和回流現象，泵的出水流量總是比通過葉輪的流量小，它也是能量損失的一種，我們稱其為容積損失。⑴水力效率ηh：泵體內兩部分水力損失必然要消耗一部分功率，使水泵的總效率下降。⑵容積效率ηv：在水泵工作過程中存在泄漏和回流問題，即存在容積損失。⑶機械效率ηm：機械性的摩擦損失總效率ηh稱為水功率3.結論：目前離心泵的葉輪幾乎一律采用后彎式葉片(β２＝20°～30°左右)。這種形式葉片的特點是隨揚程增大，水泵的流量減小，因此，其相應的流量Q與軸功率N關系曲線(Q-H曲線)，也將是一條比較平緩上升的曲線，這對電動機來講，可以穩定在一個功率變化不大的范圍內有效地工作。2.(β２≤90°)從上式可看出，水泵的揚程將隨流量的增大而增大（或不變），并且，它的軸功率也將隨之增大。對于這樣的離心泵，如使用于城市給水管網中，將發現它對電動機的工作是不利的。2.6.2實測特性曲線的討論14SA－10型離心泵的特性曲線高效段供給⑴揚程H是隨流量Q的增大而下降，它將有利于泵站中電動機的選擇和與管網聯合工作時工況的自動調節。⑵水泵的高效段：在一定轉速下，離心泵存在一最高效率點，稱為設計點。該水泵設計點左右的一定范圍內(一般不低于最高效率點的10％左右)都是屬于效率較高的區段，在水泵樣本中，用兩條波形線“”標出。⑶軸功率隨流量增大而增大，流量為零時軸功率最小。這符合電動機輕載啟動的要求，所以離心泵在啟動時都采用“閉閘啟動”，即啟動前先關閉閘閥，待水泵壓力表達到空轉揚程時逐漸大卡閘閥，使泵正常運行。⑷在Q—N曲線上各