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1、武汉理工大学武汉理工大学 轮机工程系轮机工程系 第三章第三章 离心泵离心泵 centrifugal pump 第一节第一节 离心泵的工作原理和性能特点离心泵的工作原理和性能特点 第二节第二节 离心泵的一般结构离心泵的一般结构 第三节第三节 离心泵的相似理论和比转数离心泵的相似理论和比转数 第四节第四节 船用离心泵的自吸船用离心泵的自吸 第五节第五节 离心泵的汽蚀离心泵的汽蚀 第六节第六节 离心泵的管理离心泵的管理 复习思考题复习思考题 泡 气 杨 拯 诽 鞋 哥 酸 淳 裤 嘱 荧 悦 飘 贾 袋 瞥 榜 斋 菇 蛰 甲 表 腰 割 判 氨 衍 嗡 蓖 弘 寿 第 三 章 离 心 泵 c e
2、n t r i f u g a l p u m p 第 三 章 离 心 泵 c e n t r i f u g a l p u m p 武汉理工大学武汉理工大学 轮机工程系轮机工程系 第一节第一节 离心泵的工作原理和性能特点离心泵的工作原理和性能特点 分类：离心泵液体轴向进入，径向流出； 轴流泵液体轴向进入，轴向流出； 混流泵液体沿轴线的倾斜方向进入， 仍然是沿轴线的倾斜方向流出。 优缺点：1.结构简单，易操作； 2.流量大，流量均匀； 3.重量轻，运动部件少，转速高； 4.泵送的液体粘度范围广； 5.无自吸能力。 撅 脾 皖 廷 畅 慰 羌 博 淖 瘴 辟 制 九 聪 崇 碑 帚 勾 猴 鼓
3、 承 励 佬 碧 岿 粥 也 畦 盈 世 谭 绽 第 三 章 离 心 泵 c e n t r i f u g a l p u m p 第 三 章 离 心 泵 c e n t r i f u g a l p u m p 武汉理工大学武汉理工大学 轮机工程系轮机工程系 第一节第一节 离心泵的工作原理和性能特点离心泵的工作原理和性能特点 一、工作原理 札 刁 怜 钒 乙 喝 氨 城 潮 举 拢 年 口 法 啤 客 萨 侥 边 煤 繁 减 鸽 半 丫 阴 郧 倔 旅 蔑 肢 瑞 第 三 章 离 心 泵 c e n t r i f u g a l p u m p 第 三 章 离 心 泵 c e n t
4、r i f u g a l p u m p 武汉理工大学武汉理工大学 轮机工程系轮机工程系 第一节第一节 离心泵的工作原理和性能特点离心泵的工作原理和性能特点 一、工作原理 泵轴带动叶轮一起旋转，充满叶 片之间的液体也随着旋转，在惯性 离心力的作用下液体从叶轮中心被 抛向外缘的过程中便获得了能量， 使叶轮外缘的液体静压强提高，同 时也增大了流速，一般可达15 25m/s。 液体离开叶轮进入泵壳后，由 于泵壳中流道逐渐加宽，液体的流 速逐渐降低，又将一部分动能转变 为静压能，使泵出口处液体的压强 进一步提高。液体以较高的压强， 从泵的排出口进入排出管路，输送 至所需的场所 臂 觉 豺 朽 秸 坑
5、 罚 嘴 拒 喘 下 浑 低 将 饿 署 屁 雨 董 姥 椿 郊 息 丘 俄 蜘 挫 裴 秸 唾 陪 纳 第 三 章 离 心 泵 c e n t r i f u g a l p u m p 第 三 章 离 心 泵 c e n t r i f u g a l p u m p 武汉理工大学武汉理工大学 轮机工程系轮机工程系 第一节第一节 离心泵的工作原理和性能特点离心泵的工作原理和性能特点 二、离心泵的压头方程式 u 离心泵的流量、压头、轴功率、效率、 转速等性能参数表示一台泵的整体性能。 u 泵在高效区工作，可得到最经济、最合 理的使用。 u 离心泵因能量的转递方式不同于容积式 泵，单位液体所获
6、得的能量（压头、扬程） H与叶轮的尺寸和转速密切相关。 先分析液体在叶轮中的流动情况 再建立压头方程式 后分析其规律得到管理的要点 哉 知 档 硕 冠 靶 剥 碍 游 致 罩 涕 挪 霖 快 灼 削 慷 餐 所 电 已 希 世 期 苔 萎 美 殉 汽 惟 焉 第 三 章 离 心 泵 c e n t r i f u g a l p u m p 第 三 章 离 心 泵 c e n t r i f u g a l p u m p 武汉理工大学武汉理工大学 轮机工程系轮机工程系 为简化液体在叶轮内的复杂运动，作两点假设： 叶轮内叶片的数目为无穷多，即叶片的厚度为无限薄，从而可以认为液 体质点完全沿着叶
7、片的形状而运动，亦即液体质点的运动轨迹与叶片的外形相 重合； 输送的是理想液体，由此在叶轮内的流动阻力可忽略。 1.液体在叶轮中的运动情况及速度三角形 第一节第一节 离心泵的工作原理和性能特点离心泵的工作原理和性能特点 二、离心泵的压头方程式 韶 酮 汝 橙 稀 共 檀 孜 墨 标 橱 受 璃 狂 枣 筏 陨 映 恢 烷 偶 烘 越 溶 袱 赁 宝 姐 摘 视 慷 盲 第 三 章 离 心 泵 c e n t r i f u g a l p u m p 第 三 章 离 心 泵 c e n t r i f u g a l p u m p 武汉理工大学武汉理工大学 轮机工程系轮机工程系 * 相对运动
8、速度：它是以与 液体一起作等角速度的旋转坐 标为参照系，液体质点沿叶片 从叶轮中心流到外缘的运动速 度，即相对于旋转叶轮的相对 运动速度。 * 绝对运动速度c：它是以固定 于地面的静止坐标作为参照系 的液质点的运动，称为绝对运 动，绝对运动速度用c表示。 三者关系： 速度三角形如图示：三个速度构成了速度，表示c 与u之间的夹角，表示与u反方向延长线之间的夹角 ，称为流动角，其大小与叶轮的结构有关。根据 余弦定理，则： 1.液体在叶轮中的运动情况及速度三角形 第一节第一节 离心泵的工作原理和性能特点离心泵的工作原理和性能特点 二、离心泵的压头方程式 液体质点在叶轮内的速度有三个： * 圆周运动速
9、度u：叶轮带动液体 质点作圆周运动的速度， 殉 换 疥 根 亢 喉 树 汰 凌 婶 灰 醉 幢 撼 猿 拷 隙 凿 袄 际 行 魂 醒 病 吭 耻 琴 徒 溉 矾 模 北 第 三 章 离 心 泵 c e n t r i f u g a l p u m p 第 三 章 离 心 泵 c e n t r i f u g a l p u m p 武汉理工大学武汉理工大学 轮机工程系轮机工程系 若将c分解为径向分量Cr和圆周分量Cu，则分别为： （得出的公式结论将在后面用） 则： 1.液体在叶轮中的运动情况及速度三角形 第一节第一节 离心泵的工作原理和性能特点离心泵的工作原理和性能特点 二、离心泵的压头
10、方程式 愈 叭 剥 传 鲁 搽 捍 藏 垂 新 存 坛 泌 馁 懂 噪 陋 玉 能 啄 笼 放 批 炳 矩 备 羔 伯 鬼 掌 眯 战 第 三 章 离 心 泵 c e n t r i f u g a l p u m p 第 三 章 离 心 泵 c e n t r i f u g a l p u m p 武汉理工大学武汉理工大学 轮机工程系轮机工程系 2.离心泵的扬程方程式 1） 理想压头方程式（欧拉公式） 扬程等于单位重量液体通过泵后所具有的能量增值（即液体离开叶轮和进 入叶轮时的压头之差）。 势能 压力能 速度能 第一节第一节 离心泵的工作原理和性能特点离心泵的工作原理和性能特点 二、离心泵
11、的压头方程式 缓 蒋 汲 澄 呵 原 瓶 梢 蒲 怪 脆 顷 辨 舍 素 曾 斌 春 弱 吮 脑 组 硒 酋 肚 邀 耗 焚 嗽 醋 婆 厢 第 三 章 离 心 泵 c e n t r i f u g a l p u m p 第 三 章 离 心 泵 c e n t r i f u g a l p u m p 武汉理工大学武汉理工大学 轮机工程系轮机工程系 1）理想压头方程式（欧拉公式）(续） 假设叶轮不转，液体仍以叶轮回转时那样的相对速度 通过叶轮，其能量表达式：（站在叶轮上看液体） 实际上叶轮在转，液体在过程中获得离心力所作的功 W，其能量表达式：（站在泵的壳体上看液体） 2.离心泵的扬程方
12、程式 第一节第一节 离心泵的工作原理和性能特点离心泵的工作原理和性能特点 二、离心泵的压头方程式 摸 瘁 改 脏 薛 舱 髓 蔼 朵 幕 晰 兽 诵 千 汐 痊 图 艰 氧 穗 陌 档 架 曾 拧 鲤 已 沼 绞 颁 巷 渝 第 三 章 离 心 泵 c e n t r i f u g a l p u m p 第 三 章 离 心 泵 c e n t r i f u g a l p u m p 武汉理工大学武汉理工大学 轮机工程系轮机工程系 离心力对单位重量液体所作的功W： 离心力 1）理想压头方程式（欧拉公式）(续） 2.离心泵的扬程方程式 第一节第一节 离心泵的工作原理和性能特点离心泵的工作原
13、理和性能特点 二、离心泵的压头方程式 满 星 凉 还 卞 呜 惺 渐 绒 砰 髓 苟 娟 琅 狱 斑 呵 蚊 邢 煤 桶 挟 土 迢 锄 喘 滑 扁 俗 边 阳 晶 第 三 章 离 心 泵 c e n t r i f u g a l p u m p 第 三 章 离 心 泵 c e n t r i f u g a l p u m p 武汉理工大学武汉理工大学 轮机工程系轮机工程系 离心力做的功（3） 压头公式（1） 能量表达公式（2） （3） 式代于（2）式后，在代于（1）式，得欧拉方程I式： Hp（静压头） Hc(动压头) 离心力的作用下叶轮旋转所增 加的静压头 叶片间通道面积逐渐加大使液体的
14、 相对速度减少所增加的静压头 液体流经叶轮后所增加的动 压头（在蜗壳中其中一部分 将转变为静压能） Hp用于克服装置中的流阻、液位差和反 压。要求Hp大于这三者之和。 Hc表现为液流的绝对速度增加。要求Hc 不宜过大，因为Hc大流阻大。 瞳 记 数 公 逗 币 斋 茫 惭 基 因 警 晶 史 骂 琉 湘 垒 本 公 汀 症 承 拓 储 瓤 巧 格 桶 辟 件 柿 第 三 章 离 心 泵 c e n t r i f u g a l p u m p 第 三 章 离 心 泵 c e n t r i f u g a l p u m p 武汉理工大学武汉理工大学 轮机工程系轮机工程系 欧拉方程I式 速度
15、三角形和余弦定律： 得： （4） （1） 将（4）式代于（1）式后，得：欧拉方程II式 巡 痛 损 足 徊 格 月 柴 姬 凳 釜 好 耪 则 痕 湘 沮 鄂 嫌 庸 瘪 鼻 嘎 帜 巢 桓 业 垫 彰 谁 宅 棉 第 三 章 离 心 泵 c e n t r i f u g a l p u m p 第 三 章 离 心 泵 c e n t r i f u g a l p u m p 武汉理工大学武汉理工大学 轮机工程系轮机工程系 2）对欧拉方程II式的分析 欧拉方程II式 在离心泵设计中，为提高理论压头，一般使190 （液体径向进入叶片间通 道），cos10 欧拉方程II式 2.离心泵的扬程方程
16、式 第一节第一节 离心泵的工作原理和性能特点离心泵的工作原理和性能特点 二、离心泵的压头方程式 劳 幕 钒 畴 扼 缆 诧 当 且 惟 接 赢 蒙 智 议 荐 磕 扮 亦 辐 诚 除 嘘 霜 秆 徘 九 简 敲 戌 粪 涨 第 三 章 离 心 泵 c e n t r i f u g a l p u m p 第 三 章 离 心 泵 c e n t r i f u g a l p u m p 武汉理工大学武汉理工大学 轮机工程系轮机工程系 根据速度三角形 2）对欧拉方程II式的分析(续） 2 c2u= c2cos2 =u2 cr2ctg 2 w2 2 c2 u2 cr2 c2u 2 将上两式代入欧
17、拉方程II式后，得： 设叶轮的外径为D2，叶轮出口处的宽度为b2 ，理论流量QT =cr2A ，则： 2 2 2.离心泵的扬程方程式 第一节第一节 离心泵的工作原理和性能特点离心泵的工作原理和性能特点 二、离心泵的压头方程式 菩 纵 哑 槛 斤 嘴 迈 解 悟 妨 滚 讫 伯 断 沂 腿 凄 两 玄 喉 汾 逞 浪 棱 豹 袄 仑 份 筑 柔 诡 掺 第 三 章 离 心 泵 c e n t r i f u g a l p u m p 第 三 章 离 心 泵 c e n t r i f u g a l p u m p 武汉理工大学武汉理工大学 轮机工程系轮机工程系 称为离心泵的基本方程式 2 2
18、 u2 c2 w2 2 2）对欧拉方程II式的分析(续） 2.离心泵的扬程方程式 第一节第一节 离心泵的工作原理和性能特点离心泵的工作原理和性能特点 二、离心泵的压头方程式 持 魂 陇 予 桥 帝 绚 勤 吞 麻 燎 蛀 藐 巾 孔 泼 瞥 里 钝 羹 阜 桐 琳 婿 俐 株 炯 菱 瓤 会 栓 劲 第 三 章 离 心 泵 c e n t r i f u g a l p u m p 第 三 章 离 心 泵 c e n t r i f u g a l p u m p 武汉理工大学武汉理工大学 轮机工程系轮机工程系 2.离心泵的扬程方程式 第一节第一节 离心泵的工作原理和性能特点离心泵的工作原理和
19、性能特点 二、离心泵的压头方程式 3) 对离心泵基本方程式的讨论： HT与转速n有关：n HT ；反之相反；HT与D有关,即与叶 轮的直径有关，增大叶轮直径，扬程增加； 店 效 唁 厩 拴 阑 腾 曝 扰 构 低 瞥 仆 脏 掇 绩 翘 稳 柞 肢 仗 疙 癌 恶 霄 怪 伊 踢 岗 穆 嗅 工 第 三 章 离 心 泵 c e n t r i f u g a l p u m p 第 三 章 离 心 泵 c e n t r i f u g a l p u m p 武汉理工大学武汉理工大学 轮机工程系轮机工程系 HT与2有关,即与叶片型式有关； ）后弯叶片（叶片弯曲方向与叶轮旋转方向相反） ）径向
20、叶片 ）前弯叶片 2.离心泵的扬程方程式 第一节第一节 离心泵的工作原理和性能特点离心泵的工作原理和性能特点 二、离心泵的压头方程式 3) 对离心泵基本方程式的讨论： 嘘 曹 社 芦 雇 瞥 蓑 霹 质 琅 申 昂 武 革 接 棘 忆 哼 貌 贿 棚 鹏 透 扮 狭 谈 她 郡 想 吁 内 镶 第 三 章 离 心 泵 c e n t r i f u g a l p u m p 第 三 章 离 心 泵 c e n t r i f u g a l p u m p 武汉理工大学武汉理工大学 轮机工程系轮机工程系 与流量之间的关系 前弯式叶片 后弯式叶片 直叶式叶片 与输送的液体性质无关，公式中无 液
21、体的性能参数 。 (pd-ps)=gH 压头不变，泵送不同 的液体，其产生的吸排压差不同。 第一节第一节 离心泵的工作原理和性能特点离心泵的工作原理和性能特点 二、离心泵的压头方程式 2.离心泵的扬程方程式 3) 对离心泵基本方程式的讨论： 妒 禁 球 陵 剁 央 公 判 掏 饼 笑 留 蕉 逾 寄 跌 拆 袒 驭 而 曾 厨 地 线 耗 伐 请 荧 兹 陕 卒 瞄 第 三 章 离 心 泵 c e n t r i f u g a l p u m p 第 三 章 离 心 泵 c e n t r i f u g a l p u m p 武汉理工大学武汉理工大学 轮机工程系轮机工程系 ）后弯叶片（叶
22、片弯曲方向与叶轮旋转方向相反） ）径向叶片 ）前弯叶片 静压大、动压小、噪音小、效率高、工作平稳、不会过载。 静压小、动压大、噪音大、效率低、能量转换中损失大、适宜风 机工况。 介于后弯叶片与前弯叶片之间。 对叶片出口角2的讨论： 洒 团 抗 寝 吉 臭 盅 捂 恋 柳 藩 竞 众 晃 岭 之 戮 降 移 湖 性 屯 听 滴 唆 澡 荚 切 扑 狸 蜘 敢 第 三 章 离 心 泵 c e n t r i f u g a l p u m p 第 三 章 离 心 泵 c e n t r i f u g a l p u m p 武汉理工大学武汉理工大学 轮机工程系轮机工程系 静压大、动压小、噪音小、
23、效率高、工作平稳、不会过载。 对叶片出口角2的讨论： 儿 赁 酚 婴 帐 弟 倔 讫 蚂 嫌 也 婿 添 善 滋 便 汲 奸 葡 化 棒 畜 历 滇 邮 及 坚 庶 匆 漳 油 蔡 第 三 章 离 心 泵 c e n t r i f u g a l p u m p 第 三 章 离 心 泵 c e n t r i f u g a l p u m p 武汉理工大学武汉理工大学 轮机工程系轮机工程系 三、离心泵的定速特性曲线分析 离心泵的定速特性曲线：在既定的 转速下，离心泵的扬程、功率、效率等 参数与流量的函数关系曲线称之。 叶轮上的叶片数目是有限的612片 ，叶片间的液流并不是由许多完全相同 的
24、单元流束组成，导致泵的压头降低。 液体在叶片间流道内流动时存在轴 向涡流，其直接影响速度，导致泵的 压头降低。 液体具有粘性，在泵内存在磨擦等 。 泵内有各种泄漏现象，实际的Q小于 QT 第一节第一节 离心泵的工作原理和性能特点离心泵的工作原理和性能特点 1）扬程流量曲线 廊 及 齐 咙 能 琵 均 瞄 他 挠 恶 垒 帕 剩 器 阂 崖 隆 牲 传 傲 蔬 掂 前 悲 索 中 徽 班 鹊 灯 镭 第 三 章 离 心 泵 c e n t r i f u g a l p u m p 第 三 章 离 心 泵 c e n t r i f u g a l p u m p 武汉理工大学武汉理工大学 轮机
25、工程系轮机工程系 2）功率流量曲线 Q H N-Q N 流量为零时，功率最小，适合采用 封闭启动。大功率离心泵此时电机的启 动电流最小，对船舶电站冲击最小。 3550%N额 第一节第一节 离心泵的工作原理和性能特点离心泵的工作原理和性能特点 三、离心泵的定速特性曲线分析 尽 耽 猛 点 哑 蓬 锋 皿 挝 着 孤 瓶 馋 作 锦 鬃 乍 划 抛 苏 炳 仓 资 竞 风 螺 馈 劲 另 种 冒 菌 第 三 章 离 心 泵 c e n t r i f u g a l p u m p 第 三 章 离 心 泵 c e n t r i f u g a l p u m p 武汉理工大学武汉理工大学 轮机工
26、程系轮机工程系 3）效率流量曲线 当泵转速n一定时，由实验可测得HQ ，NaQ，Q，这三条曲线称为性能曲 线，由泵制造厂提供,供泵用户使用。 泵厂以20清水作为工质做实验测定性能 曲线。 ）HQ，QH，呈抛物线H=ABQ2 ）NaQ，QNa，当Q=0，Na最小 ）Q，Q先后，存在一最 高效率点，此点称为设计点。与max对应 的H，Q，Na值称为最佳工况参数，也是铭 牌所标值。 泵的高效率区=92%max，这一区域定为 泵的运转范围。 三、离心泵的定速特性曲线 第一节第一节 离心泵的工作原理和性能特点离心泵的工作原理和性能特点 H N N-Q H-Q -Q Q 三、离心泵的定速特性曲线分析 厉
27、蝇 亮 奖 仙 痉 箕 举 佩 腺 晾 辐 袒 虽 痊 瞅 色 郸 欠 蓄 兰 妖 涩 退 侣 扮 捐 末 旺 腊 售 凄 第 三 章 离 心 泵 c e n t r i f u g a l p u m p 第 三 章 离 心 泵 c e n t r i f u g a l p u m p 武汉理工大学武汉理工大学 轮机工程系轮机工程系 四、管路特性曲线和泵的工况点 1. 管路特性曲线 液体流过既定的管路时，它所需的压头H与流量之间的函数关系： Z pdr psr H=Hst+hZ+(pdr-psr)/g+ KQ2 h：管路阻力，等于KQ2 Hst：高度差和压力差，等于Z+(pdr-psr)/
28、g Z (pdr-psr)/g H Q 管路阻力增加阻力曲线变陡 静压头增加静压线上移 第一节第一节 离心泵的工作原理和性能特点离心泵的工作原理和性能特点 叫 劝 鸭 敖 喳 翻 么 钾 聘 汗 纯 皿 钎 桔 艳 冯 捅 涩 恼 劝 戒 讶 婆 妊 深 惹 炯 疲 板 请 制 赂 第 三 章 离 心 泵 c e n t r i f u g a l p u m p 第 三 章 离 心 泵 c e n t r i f u g a l p u m p 武汉理工大学武汉理工大学 轮机工程系轮机工程系 四、管路特性曲线和泵的工况点 2. 离心泵的压头和流量的实用公式 压头公式：K= 0.00010.00015 n r/min D2 叶轮外径 m 流量公式： D1 泵吸入口直径（单位 吋） 1吋25.4mm 第一节第一节 离心泵的工作原理和性能特点离心泵的工作原理和性能特点 锨 烤 撇 猖 瑟 耘 猫 汲 蚂 注 遍 撂 芹 措 阻 幅 关 莎 盎 炙 污 喂 静 砒 滥 桨 捞 涪 著 贴 郴 帮 第 三 章 离 心 泵 c e n t r i f u g a l p u m p 第 三 章 离 心 泵 c e n t r i f u g a l p u m p