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1、第三章 离心泵 centrifugal pump,第一节 离心泵的工作原理和性能特点 第二节 离心泵的一般结构 第三节 离心泵的相似理论和比转数 第四节 船用离心泵的自吸 第五节 离心泵的汽蚀 第六节 离心泵的管理 复习思考题,第一节 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。,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
2、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1525m/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,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。 泵在高效区工作，可得到最经济、最合理的使用。,离心泵因能量的转递方式不同于容积式泵，单位液体所获得的能量（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
3、管理的要点,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。,* 相对运动速度：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，
4、称为流动角，其大小与叶轮的结构有关。根据余弦定理，则：,液体质点在叶轮内的速度有三个： * 圆周运动速度u：叶轮带动液体质点作圆周运动的速度，,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：,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,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：（
5、站在泵的壳体上看液体）,2.离心泵的扬程方程式, 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,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。,欧
6、拉方程I式,速度三角形和余弦定律：,得：,（4）,（1）,将（4）式代于（1）式后，得：欧拉方程II式,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.离心泵的扬程方程式, 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.离心泵的扬程方程式,称为离心泵的基本方程式,2）对欧拉方程I
7、I式的分析(续）,2.离心泵的扬程方程式,2.离心泵的扬程方程式,3) 对离心泵基本方程式的讨论：, 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；, 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）,）径向叶片,）前弯叶片,2.离心泵的扬程方程式,3) 对离心泵基本方程式的讨论：,与流量之间的关系,与输送的液体性质无关，公式中无液体的性能参数 。 (pd-ps)=gH 压头不变，泵送不同的液体，其产生的吸排压差不同。,2.离心泵的扬程方程式,3) 对离心泵基本方程式的讨论：,）后弯叶片（叶片弯曲方向与叶轮旋转方
8、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：,静压大、动压小、噪音小、效率高、工作平稳、不会过载。,对叶片出口角2的讨论：,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
9、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 离心泵的工作原理和性能特点,2）功率流量曲线,Q,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。,第一节 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,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，
10、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 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,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)/g,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 离心泵的工作原理和性能特点,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 离心泵的工作原理和性能特点,