离心泵性能与叶轮几何尺寸的关系
叶轮流道宽度与离心泵性能之间关系的试验研究
小 番 柱 采
・７・ 一
叶轮流道宽度 与离心泵性 能之 间关 系的试验研究
张兴林 吴 生盼 沈宗沼 王保全
（ 合肥通用机械研究院， 安徽合肥； ３０ １ ２０３ ）
摘 要 ：简述改变离心泵叶轮流道宽度的方 法、叶轮流道宽度与流量等性能关系的现行换算式 。结合 具体试验 ，对叶
ｂ
．
介绍 的方法是移动叶轮后盖板 ，见图 ２ 。
ｂ＝１ ２ ５ ｍｍ ｒ １５ ａｍ ＝ｌ ．
７ ５ ０． ５ ． ９８
Ｏ６ ．ｏ
７ ． ４４ ７ ０ １
．
Ｏ２ ．２
３ 叶轮流道宽度与性能关 系的 现行换算式
现 有 文 献 中关 于 叶 轮 流道 宽 度 与 流 量 等 性 能
轮流道宽度与离心泵性能之 间关 系的换算式进行分析 ，指出改 变叶轮流道宽度是改变 叶轮水力设计 及改造设计 的有效方
法 。并对相关 问题加 以讨论 。
关键词 ： 离心泵
叶轮流道宽度 流量
关系换算式
叶轮水力设计
也如此做法 【 １ ］ 。文献 ［ 详细给出了叶轮宽度与泵 ２ ］
１ 前
言
宽度叶轮在相 同扬程 时所对应 的流量 ，并按 照流
量 式＝）给 指ｋ。 换 Ｑ Ｑ出 数值 算 ，其 １ （ 毒
表 ２给出了该两种 出口宽度 叶轮 与最优工况 流量 、比转数之 间的关系 ，并 按照最优 工况流量
第四节 离心泵的主要性能参数
离心泵的主要性能参数
一、离心泵的主要性能参数 1.流量Q(m3/h或m3/s) 离心泵的流量即为离心泵的送液能力，是指单位时 间内泵所输送的液体体积。 泵的流量取决于泵的结构尺寸(主要为叶轮的直径 与叶片的宽度)和转速等。操作时，泵实际所能输送 的液体量还与管路阻力及所需压力有关。 2.扬程H(m液柱) 离心泵的扬程又称为泵的压头，是指单体重量流体 经泵所获得的能量。
二、离心泵安装高度的确定
[ H g ] [h] hs
允许安装高度为负值，说明泵的安装位置应该在液面以下。这种布置对操作是 有利的，既可以避免汽蚀，又能免去灌泵操作，实际的安装高度应该根据现场情 况及生产要求而定，但是安装高度必须小于允许安装高。
例题略
液体汽化
一定的温度下，当液体受到的外界作用力 小于该温度下液体的饱和蒸汽压时，液 体就会汽化。 在离心泵的入口处液体的压力小于同温度 下液体的饱和蒸汽压时，液体就会汽化， 就可能导致汽蚀现象。 注意：不要把液体的饱和蒸汽压当成了液 体受到的外界压力。
5.允许吸上真空度和允许汽蚀余量
汽蚀危害：在水泵中产生气泡和气泡破裂 使过流部件遭受到破坏的过程就是水泵 中的汽蚀过程。水泵产生汽蚀后除了对 过流部件会产生破坏作用以外，还会产 生噪声和振动，并导致泵的性能下降， 严重时会使泵中液体中断，不能正常工 作。
汽蚀余量：是指泵入口处液体所具有的超过输送温度下 该液体的饱和蒸汽压的富余能量，用符号△h表示，即
离心泵叶轮参数对泵性能的影响
车削叶轮外 径 可 以改变 泵 的扬 程 、 量 和 功率 。 流 在低 比转 数离 心泵 中， 当原来的叶轮外 径 Ｄ 车削成为 ９ｔ （ ２ 后 车削 或斜 切 后 的参 数 以下 用 右 上 角 加 “ ’ ” 表
摘 要 通 过 对 Ｂ Ｓ２— ０—２ ２排 沙潜 水 泵 的 改进 和 大 量 的 试 验 ， 明 了改 变 叶 轮参 数 对 泵 性 能有 很 大 的 影 响 。 为 离心 泵 的 设 计 与 改进 提 Ｑ１ ２ ． 证
供 了 良好 的 思路 。
关 键 词 叶轮 叶 片数 外 径 泵 性 能 影 响 中图 分 类 号 Ｔ ３ １ Ｈ １ 文 献标 识 码 Ａ
能使泵的流量 、 扬程和效率不致下 降过多 ？图 ３和 图４ 是叶轮直径为 Ｄ ＝１０ ｍｎ 叶片为 圆弧 型 ， ３ ｌ， 所不 同 的
是图 ３叶片数为 ｚ＝ ， ４叶片数 为 ｚ＝ ６图 ５的特性 曲 线 。从 图 ３看 出采 用 了 ６叶片数 的泵 ， 虽然效 率较 高
片数不仅能大 大地 改善泵 的特性 曲线 ， 而且不 会使泵 的效率 、 流量 和扬程 下降太 多。 当然 在减少 叶 片数 的 同时 ， 再考虑到叶 片出 口安放 角 （ 越大 ， 程 曲线 扬 中间越容易 出现最大值 ， 即成为驼峰 曲线 ） 。叶片包角 ０ 和叶轮 出口宽度 ｂ 等参数 的相互 匹 配 ， 将获 得更佳
泵与风机叶轮结构参数对性能的影响
■内容简介 ◆叶片进口安装角 ◆叶片进口边的布置 ◆叶轮出口宽度 ◆离心叶轮和导叶的匹配 ◆叶片出口安装角、叶片数和叶片包角 ◆锉削叶片出口厚度
◆叶片进口安装角
叶片进口安装角不仅影响泵的抗汽蚀性能，而且 影响泵的扬程和效率。
图4-15 图4-16
冲角i 1 1a 20 ~ 10 0 1 液流角(见进口速度三角形 ); 1a (1g ) 叶片进口安装角
D2 D1
2
图4-21
图4-22
图4-23
2a 2g
效率最高点向大流量方向移动.
图4-21
说明：驼峰形曲线与安装角,叶片数z有关。由此图选择安 装角和叶片数z，以避免驼峰形性能曲线
图4-22
叶片长度
1.2 ~ 2.2
图4-23
叶片数z
叶片出口安装角2a 叶片的包角
叶片长度l 叶片表面摩擦 流动损失 效率
图4-18
1-平行布置:
2-延伸布置:
a
1
叶片进口边的布置
2 b
c δ
叶片进口边的布置
◆叶轮出口宽度
叶轮出口宽度对流量影响较大。
图4-19
叶轮外径D2及叶片形状不变,只沿轴向平行移动后盖板, 进而 改变叶轮出口宽度b2 , 则 :
qV' qV
b2Baidu Nhomakorabea b2
离心泵的工作原理及主要部件性能参数
离心泵的工作原理及主要部件性能参数
离心泵——生产中应用最为广泛，着重介绍。 § 2.1.1 离心泵 （Centrifugal Pumps ） 一． 离心泵的工作原理及主要部件 1．工作原理
如左图所示，离心泵体内的叶轮固定在泵轴上，叶轮上有若干弯曲的叶片，泵轴在外力
带动下旋转，叶轮同时旋转，泵壳中央的吸入口与吸入管相连接，侧旁的排出口和排出管路9相连接。启动前，须灌液，即向壳体内灌满被输送的液体。
启动电机后，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。
当泵内液体从叶轮中心被抛向外缘时，在中心处形成了低压区，由于贮槽内液面上方的压强大于泵吸入口处的压强，在此压差的作用下，液体便经吸入管路连续地被吸入泵内，以补充被排出的液体，只要叶轮不停的转动，液体便不断的被吸入和排出。
泵
离心泵
旋转泵
漩涡泵 往复泵
由此可见，离心泵之所以能输送液体，主要是依靠高速旋转的叶轮，液体在离心力的作用下获得了能量以提高压强。
气缚现象：不灌液，则泵体内存有空气，由于ρ空气<
通常在吸入管路的进口处装有一单向底阀，以截留灌入泵体内的液体。另外，在单向阀下面装有滤网，其作用是拦阻液体中的固体物质被吸入而堵塞管道和泵壳。
叶轮几何参数对多级离心泵性能的影响
１ 计算模型与网格划分
１．１ 计 算 模 型 本文研究模型为 ＭＤ４５０－６０＊４型多级离心泵，
图 ４ 扬 程 －流 量 曲 线 对 比 Ｆｉｇ．４ Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｏｆ Ｈ－Ｑ ｃｕｒｖｅ
图 ３ 导 叶 流 道 网 格 Ｆｉｇ．３ Ｇｒｉｄ ｏｆ ｇｕｉｄｅ ｖａｎｅ ｐａｓｓａｇｅ
２．２ 实 验 验 证 根据 ＧＢ ３２１６－１９８９《离心 泵、混 流 泵、轴 流 泵 和
旋 涡 泵 实 验 方 法 》对 该 离 心 泵 进 行 全 性 能 实 验 ，实 验 的精度为 Ｃ 级。将模拟得到的结果与实验数据对 比 ，结 果 分 别 如 图 ４、５ 所 示 。 由图４、５可知，ＤＥＳ 模 拟 得 到 的 扬 程 随 着 流 量 的增大而减小，且模 拟 的 扬 程 和 效 率 均 与 实 验 值 趋 势相似。ＤＥＳ得到的扬程平均误差为 ３．８８％，效率 值平均误差 为 ３．１４％，均 低 于 ４％，因 此 采 用 ＤＥＳ 对多级离心泵进行流场模拟是可行的。
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｌ ｐｕｍｐｓ ａｒｅ ａｆｆｅｃｔｅｄ ｂｙ ｉｍｐｅｌｌｅｒ ｇｅｏｍｅｔｒｙ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ． Ｄｅｔａｃｈｅｄ Ｅｄｄｙ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ （ＤＥＳ）ｗａｓ ｕｓｅｄ ｔｏ ｓｉｍｕｌａｔｅ ｔｈｅ ｆｌｏｗ ｆｉｅｌｄ ｏｆ ａ ｍｕｌｔｉｓｔａｇｅ ｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｌ ｐｕｍｐ． Ｔｈｅ ｏｂｔａｉｎｅｄ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｒｅｓｕｌｔｓ ａｒｅ ｃｏｍｐａｒｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｏｎｅｓ，ａｎｄ ｔｈｅ ｏｕｔｃｏｍｅ ｓｈｏｗｓ ａｎ ａｃｃｅｐｔａｂｌｅ ａｇｒｅｅｍｅｎｔ．Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｏｎ ｔｈｅ ｐｕｍｐ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ， ｔｈｉｓ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｓｏｌｕｔｉｏｎ ｉｓ ｃａｒｒｉｅｄ ｏｕｔ ｆｏｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｃａｓｅｓ ｏｆ ｉｍｐｅｌｌｅｒ ｇｅｏｍｅｔｒｙ，ｓｕｃｈ ａｓ ｏｕｔｌｅｔ ａｎｇｅｌ，ｗｒａｐ ａｎｇｌｅ，ｏｕｔｌｅｔ ｗｉｄｔｈ ａｎｄ ｂｌａｄｅ ｎｕｍｂｅｒｓ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｏｕｔｌｅｔ ａｎｇｌｅ，ｏｕｔｌｅｔ ｗｉｄｔｈ，ｂｌａｄｅ ｎｕｍｂｅｒｓ ｗｅｒｅ ｐｏｓｉｔｉｖｅ ｃｏｒｒｅｌａｔｅｄ ｗｉｔｈ ｈｅａｄ，ｗｈｉｌｅ ｗｒａｐ ａｎｇｌｅ ｗａｓ ｎｅｇａｔｉｖｅ ｃｏｒｒｅｌａｔｅｄ ｗｉｔｈ ｈｅａｄ．
离心泵性能与叶轮几何尺寸的关系
离心泵性能与叶轮几何尺寸的关系
【摘要】离心泵的性能曲线即扬程-流量曲线和效率-流量曲线会因其叶轮几何参数的改变而受到影响。本文首先介绍了离心泵的基本性能参数的定义、计算公式，然后系统的介绍了离心泵叶轮几何参数如叶片进口安放角、叶轮出口直径、叶片出口宽度等对泵性能曲线的影响，定性的分析了这些影响产生的原因以及在实际设计中如何最大限度的提高离心泵的性能。
【关键词】离心泵；性能；叶轮；叶片；几何参数
引言
众所周知，离心泵的工作性能与其叶轮的参数相关，即离心泵的叶片数、叶片出口安放角、叶片进口安放角、叶轮出口直径、叶片出口宽度、叶轮入口直径、叶片入口宽度及转速等均会对泵性能的产生影响。因此，研究离心泵的叶轮几何参数的改变所引起泵性能的变化问题，显得十分必要。
1 离心泵的组成及工作原理
离心泵主要构成部分有吸入室、叶轮以及压出室。吸入室一般位于水面下叶轮进水口的前面，有直锥形、弯管形和螺旋形三种形式，起到把液体引入叶轮的作用；叶轮由盖板和若干个叶片组成，是泵心脏；压出室主要有蜗壳式、导叶和空间导叶三种形式。
离心泵一般用电动机带动。在工作前，先将泵体内充满被输送的液体，当原动机高速旋转时，通过轴传动到叶轮，带动叶轮高速旋转，叶轮上的叶片将带动液体旋转，在离心力的作用下液体从叶轮中心向叶轮外缘流去，叶轮外缘的流体带有一定的压力能和动能，流速一般可达15～25m/s，高速流体从叶轮出口外缘排出，经由压出室、排出管和出口管道到达目的地。另一方面当泵内的液体从叶轮中心被甩到叶轮外缘的时候，在叶轮中心会形成低压区，在压差作用下，流体由吸入管经由吸入室流向叶轮中心，这样源源不断的会有液体从泵里流进再流出，这样，离心泵便完成了连续输送液体的工作。
离心泵性能与叶轮几何尺寸的关系
进行 了实 验验证 得出了以下结 论：
叶片出 口角的变化对高 比转速 的离心泵 的扬程 曲线 和效率 曲线
的影 响最 为显著；对中等 比转速和低 比转速 的离 心泵的扬程曲线影
响不 明显 ，其中对 中等比转速的离心泵 的扬程 曲线影 响最小；对中
等 比转速和 低比转速的理性泵 的效率 曲线影 响同样 不明显；具体表
由泵叶片型线方程 （１）和 （２）可知 ，随着 叶片安放 角 Ｂ的变
化，泵的叶片线性方程呈 指数 变化，这说 明叶片安放角 的变化对 离
心泵的性能影响很大 。因此，一般在设计离心泵 的时候取 叶片进 口
角略大于液流角 ，通 常采 用正的冲角来减小 叶片弯 曲，从 而增加 叶
片进 口过流面积并减小流体对叶片的挤压 。
离 心泵主要构成部分有 吸入 室、叶轮 以及压 出室。吸入室一般 位于水面下 叶轮 进水 口的前面 ，有 直锥形、弯管形和螺 旋形三种形 式 ，起到把液体 引入 叶轮 的作 用；叶轮 由盖板和若干个 叶片组成 ， 是泵心脏 ；压 出室主要 有蜗 壳式、导叶和空 间导 叶三种形 式。
离心泵一 般用 电动机带动 。在 工作前 ，先将泵体 内充满被输送 的液体 ，当原动机 高速旋转时 ，通过轴传 动到叶轮 ，带动 叶轮 高速 旋转，叶轮上 的叶片将带动液体旋转 ，在离心力 的作用 下液体 从叶 轮 中心向叶轮外缘流 去，叶轮外缘的流体带有 一定 的压力 能和动能， 流速一般可达 １５￣２５ｍ／ｓ，高速流体 从叶轮出 口外缘排 出，经 由压 出室、排 出管和 出 口管道到达 目的地 。另一方面 当泵 内的液 体从叶 轮中心被甩到叶轮外 缘的时候 ，在 叶轮 中心会形成低压 区，在 压差 作用下 ，流体 由吸入 管经 由吸入室流 向叶轮中心 ，这样源源 不断的 会 有液体从泵里流进 再流出，这样 ，离心泵 便完成 了连续输送 液体 的 工 作 。 ２ 离心泵 的基本 性能参数
叶轮口环间隙对离心泵性能的影响分析
叶轮口环间隙对离心泵性能的影响分析
摘要：离心叶轮的口环泄漏使得从叶轮出口流出的高能量流体与叶轮进口的低
能量流体混合，在叶轮进口区域出现了相对紊乱的流动状态，从而影响离心泵的
性能。离心叶轮前后可有2个口环间隙，前后口环对离心泵性能影响具有差异性，前口环对泵性能影响较大的是前口环间隙的变化。不同的口环直径对性能的影响
各不相同，并且呈现一定的规律，通过对这种规律的研究和认识，可为离心泵的
优化设计提供参考。
关键词：叶轮口环间隙；离心泵性能；影响
1叶轮口环间隙结构
叶轮口环间隙对于离心泵的整体性能有着极大的影响，不仅产生了容积损失，而且对其流场内内部流动产生了不小的影响。叶轮口环间隙的尺寸及结构影响着
密封的效果，由于加工工艺和复杂程度等因素的限制，现有叶轮口环间隙处的结
构大多为圆环形的间隙结构。为了改变口环间隙的尺寸及结构，本文提出了一种
梯形的密封结构，在端口处采用渐进式过渡，使出口处间隙减小，间隙简化图如
图1所示。
离心泵内部为复杂的三维湍流流动，故还需设置湍流模型，RNGk−ε湍流模型作为RANS
方法中的一种形式，通过附加的湍动能k、耗散率ε、比耗散率ω等湍流量进行控制，考虑
了湍流漩涡的影响，对强旋流动、脱流、漩涡等复杂流动的计算精度较高，更适用于对离心
泵流场的数值模拟。
2.3网格生成及边界条件设置
离心泵叶片、蜗壳等结构扭曲程度较高，网格质量将直接影响计算结果的准确性，非结
构化网格对处理复杂问题具有很强的适应性，更适用于复杂模型的数值模拟。因此，本文运
用ANSYSICEM软件，采用Tetra/Mixed非结构化混合网格，对离心泵流体域进行分块网格划分，并对口环间隙处进行局部细化，使其内部具有足够的节点，以保证计算精度的要求。网
基于离心泵参数优化设计及分析
基于离心泵参数优化设计及分析
离心泵是一种重要的流体机械设备，广泛应用于工业领域。离心泵参数的优化设计和分析是提高离心泵性能和效率的重要途径。本文将从离心泵的参数优化设计和分析两个方面来详细阐述。
一、离心泵参数优化设计
离心泵参数优化设计是指在满足一定流量和扬程要求的基础上，通过改变离心泵的几何尺寸、叶轮参数和叶轮几何形状等来达到提高泵效的目的。具体的优化设计步骤如下：
1、确定设计要求和基本参数
首先需要确定离心泵的设计流量、扬程和转速等基本参数，并考虑离心泵的使用环境、工作介质等要素，确定离心泵的设计要求。
2、分析流场和叶轮叶片的工作状态
通过数值模拟或实验记录离心泵在不同转速下的流场变化，分析叶轮叶片的工作状态。根据分析结果，确定离心泵的基本结构及叶轮形状等参数。
3、确定叶轮的几何尺寸和要素
根据叶轮的工作状态和流场分析结果，确定叶轮的几何尺寸和要素，包括叶片数目、叶片倾斜角度、面积、进口和出口直径等。
4、进行叶轮优化设计
根据叶轮的几何尺寸和要素，进行叶轮的优化设计，改进离心泵的水力性能和效率。
5、进行制造、组装和试验
完成离心泵的制造、组装和试验，并进行性能测试，评估离心泵的实际效果。
二、离心泵参数分析
离心泵参数分析是通过对离心泵的流道参数、叶轮参数、出口压力等参数进行分析，揭示离心泵性能和效率的原理和规律。具体的参数分析内容如下：
1、分析流道参数
对流道的进口形状、出口形状、弯管半径等参数进行分析，以确定流道参数对离心泵性能的影响。
2、分析叶轮参数
对叶轮叶片倾斜角度、叶轮面积、叶轮转速等参数进行分析，以确定叶轮参数对离心泵性能的影响。
离心泵的工作原理及主要部件性能参数
离心泵的工作原理及主要部件性能参数
离心泵——生产中应用最为广泛，着重介绍。
§ 2.1.1 离心泵 （Centrifugal Pumps ）
一． 离心泵的工作原理及主要部件
1．工作原理
如左图所示，离心泵体内的叶轮固定在泵轴上，叶轮上有若干弯曲的叶片，泵轴在外力带动下旋转，叶轮同时旋转，泵壳中央的吸入口与吸入管相连接，侧旁的排出口和排出管路9相连接。启动前，须灌液，即向壳体内灌满被输送的液体。
启动电机后，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。
当泵内液体从叶轮中心被抛向外缘时，在中心处形成了低压区，由于贮槽内液面上方的压强大于泵吸入口处的压强，在此压差的作用下，液体便经吸入管路连续地被吸入泵内，以补充被排出的液体，只要叶轮不停的转动，液体便不断的被吸入和排出。
泵 离心泵
旋转泵
漩涡泵 往复泵
由此可见，离心泵之所以能输送液体，主要是依靠高速旋转的叶轮，液体在离心力的作用下获得了能量以提高压强。
气缚现象：不灌液，则泵体内存有空气，由于ρ空气<
通常在吸入管路的进口处装有一单向底阀，以截留灌入泵体内的液体。另外，在单向阀下面装有滤网，其作用是拦阻液体中的固体物质被吸入而堵塞管道和泵壳。
离心泵的参数
离心泵的参数
1. 介绍
离心泵是一种常用的流体输送设备，广泛应用于工业、农业、建筑和排水等领域。它利用离心力将流体从入口处吸入，并通过旋转叶轮的离心力将流体沿着泵体的轴向排出。
离心泵的性能参数直接决定了其输送流体的能力和效率。在选型和设计过程中，了解和掌握离心泵的参数十分重要。
2. 主要参数
离心泵的主要参数包括流量、扬程、效率、功率和轴功率等。
2.1 流量
流量是离心泵输送流体的量的度量，通常以立方米每小时（m³/h）或升每秒（L/s）表示。流量的大小与泵的尺寸、叶轮的设计和转速等因素有关。
2.2 扬程
扬程是离心泵输送流体所需克服的垂直高度或压力的度量，通常以米（m）表示。
泵的扬程与泵的出口压力、重力加速度和液体的密度等因素有关。
2.3 效率
效率是离心泵将机械功转换为流体功的能力的度量，通常以百分比（%）表示。泵
的效率与泵的设计、运行状态和流体的粘度等因素有关。
2.4 功率
功率是离心泵输送流体所需的能力的度量，通常以千瓦（kW）或马力（HP）表示。泵的功率与泵的流量、扬程和效率等因素相关。
2.5 轴功率
轴功率是离心泵轴上所施加的功率的度量，通常以千瓦（kW）表示。轴功率的大小与泵的流量、扬程、效率和泵机组的传动装置等因素有关。
3. 其他参数
除了主要参数外，离心泵还有其他一些参数需要考虑。
3.1 净正吸头
净正吸头是离心泵在无法形成真空的情况下，能够将流体吸入泵内的能力的度量。净正吸头的大小与泵的设计和运行状态等因素有关。
3.2 温度和压力
离心泵在工作过程中需要考虑流体的温度和压力。温度和压力的大小对泵的材料选择、密封装置和润滑方式等有一定的影响。
叶轮叶片数对不同比转速离心泵水动力性能的影响
叶轮叶片数对不同比转速离心泵水动力性能的影响离心泵是以液体为工作介质进行能量转换的一种机械设备,具有结构简单、启动方便、性能可靠等优点。叶轮作为离心泵的核心过流部件,其形状主要由叶片型线、叶片厚度以及叶片数决定,因此这些参数会对离心泵的水动力性能产生重要影响。
目前国内外关于叶片型线及叶片厚度变化对不同比转速离心泵性能影响的研究成果较多,而关于叶片数对离心泵性能影响的研究则相对较少,因此本文着重分析叶轮叶片数对不同比转速离心泵水动力性能的影响,主要研究内容及结果如下:1.本文以3种不同比转速(n_s=32、96、232)的单级单吸离心泵为研究对象,分别选取叶轮叶片数Z=4、5、6、7和8的5种方案,基于SST k-ω湍流模型对各方案进行数值模拟,并结合离心泵整机试验结果对比验证数值计算的准确性。结果表明,离心泵效率及扬程数值模拟结果与试验结果的误差均不超过5%。
2.通过模拟3种比转速离心泵的5种叶片数方案,研究不同流量工况下扬程和水力效率的变化,结果表明:不同比转速离心泵的扬程在整个流量范围内随叶片数的增加而升高,且小流量工况下扬程的上升速率均小于大流量工况,说明叶片数对不同比转速离心泵扬程的影响规律基本相同。不同比转速离心泵的水力效率随叶片数的变化规律不同,低比转速离心泵设计工况点的水力效率随叶片数的增加呈现先升高后降低的趋势,叶片数为6时效率最高,泵最高效率点向大流量工况偏移;中高比转速离心泵的水力效率随叶片数的变化规律基本相同,设计工况点的水力效率随叶片数增加而升高,叶片数为8时达到最大值。
离心泵的工作原理及主要部件性能参数
离心泵的定义及工作原理
离心泵是一种常见的机械泵，它利用转子的离心力将液体从低压区域
抽离并将其推向高压区域。离心泵主要由进口、出口、转子、叶轮、轴、
轴承和密封装置等组成。它是一种高效能、无脉动、耐污染的泵类，广泛
应用于供水、供暖、空调、石油、化工、冶金、电力、食品加工和医药等
行业。
离心泵的工作原理如下：
1.入口：离心泵的入口通常位于泵体的中间部分，并与液体源相连接。液体进入离心泵之后，首先经过进口接头，然后进入泵体的蜗壳。
2.蜗壳：蜗壳是离心泵的一个重要组件，它的主要作用是改变液体的
流动方向。蜗壳通常呈螺旋形状，可以将液体从水平方向引导到垂直方向。在蜗壳的作用下，液体被引导到离心泵的叶轮。
3.叶轮：叶轮是离心泵的核心部件，它由一系列叶片组成。当液体通
过叶轮时，叶轮的旋转将液体快速旋转，并生成离心力。离心力的作用下，液体从叶轮的中心向外辐射，形成一种高速旋涡。叶轮通常由金属材料制成，具有较高的强度和耐磨性。
4.出口：出口是离心泵的出口通道，通过它，离心泵将液体推向高压
区域。在液体通过叶轮后，将进入出口接头，然后通过出口管道进入高压
区域。
5.密封装置：离心泵的密封装置用于防止液体泄漏。它通常由轴封和
填料密封两种形式组成。轴封是一种安装在转子轴和泵体之间的装置，它
防止液体从轴与泵体之间泄漏。填料密封则是将一种填料材料填充在轴与
泵体的间隙中，形成一个密封层，阻止液体泄漏。
离心泵工作时，液体从进口进入泵体，然后通过蜗壳引导到叶轮。叶
轮的旋转使液体产生离心力，将液体从叶轮的中心向外推送，并通过出口
离心泵的工作原理及主要部件性能参数
离心泵的工作原理及主要部件性能参数
离心泵是一种常见的流体输送设备，广泛应用于工业领域中。它通过离心力将
液体从低压区域输送到高压区域，实现液体的输送。离心泵的工作原理和主要部件性能参数是了解和选择离心泵的关键。
一、离心泵的工作原理
离心泵的工作原理基于离心力的作用。当电机带动泵轴旋转时，泵轴上的叶轮
也随之旋转。叶轮的旋转会产生离心力，使液体在叶轮中心向外扩散，并形成高速流动。随着液体的流动，液体的动能会转化为压力能，从而提高了液体的压力。最终，液体被输送到高压区域。
离心泵的工作原理可以简单概括为三个步骤：吸入、压缩和排出。首先，泵的
吸入口处于低压状态，液体通过吸入管道进入泵体。然后，液体被叶轮旋转产生的离心力压缩，使其压力增加。最后，高压液体通过排出管道从泵体排出。
二、离心泵的主要部件
离心泵主要由以下部件组成：
1. 泵体：泵体是离心泵的主要部件之一，通常由铸铁、不锈钢或塑料制成。它
起到支撑和固定其他部件的作用。
2. 叶轮：叶轮是离心泵的核心部件，也是产生离心力的关键。叶轮通常由铸铁、不锈钢或铜制成，具有高强度和耐腐蚀性能。
3. 泵轴：泵轴是连接电机和叶轮的部件，承受着旋转运动的力。泵轴通常由不
锈钢制成，具有较高的强度和耐腐蚀性。
4. 导叶：导叶位于叶轮的出口处，用于引导液体的流向，使其能够顺利地流出
泵体。
5. 泵壳：泵壳是包围泵体的外壳，通常由铸铁制成。它起到保护泵体和内部部件的作用。
6. 机械密封：机械密封是离心泵的关键部件之一，用于防止泵体和泵轴之间的液体泄漏。常见的机械密封有填料密封和机械密封。
离心泵
离心泵
一、离心泵的
工作原理和主要部件
1、离心泵的工作原理
离心泵的装置简图如图l-1所示。它的基本部件是旋转的叶轮和固定的泵壳。带有弯曲叶片的叶轮安装在泵壳内，并紧固在泵轴上，泵轴由电动机带动旋转。泵壳的吸入口与吸入管路相接，在吸入管路的底部装有底阀。泵壳的排出口与排出管路相接，排出管路只装有调节阀。
离心泵在启动前需将所需输送的液体灌满泵壳和吸入管路。启动后，泵轴带动叶轮作高速旋转。叶片间的液体一方面随叶轮作等角速度的旋转，另一方面依靠惯性离心力的作用从叶轮中心向外缘作径向运动。在此过程中泵通过叶轮向液体提供了能量。这表现为叶轮外缘处液体的静压强有所提高，同时液体的流速则大大提高，大约以15—25 m/s的速度离开叶轮外缘进入蜗形泵壳。在蜗形泵壳中由于流通的逐渐扩大，流体的流速减慢而静压强相应提高。液体最终以较高的静压强切向流人排出管道。
泵内液体在离心力作用下由中心向外缘作径向运动的同时，在叶轮中心形成了低压区。由于泵的吸人管路浸没于输送液体中，在液面压强与叶轮中心压强之间压差作用下，液体不断地被吸人泵的叶轮内，填补被排出液体的位置。只要叶轮不断地旋转，离心泵就不停地吸入和排出液体，完成输送液体的任务，这就是离心泵的工作原理。
离心泵启动时，若泵内存有空气，由于空气密度很小，旋转后产生的离心力小，因而叶轮中心区所形成的低压不足以吸入液体，这样虽启动离心泵也不能完成输送任务，这种现象称为气缚。这表示离心泵无自吸能力，所以离心另在启动前必须向泵内灌满被输送的液体。当然若将离心泵的吸入口置于被输送液体的液面之下，液体会自动流入泵内，这是一种特殊情况。离心泵吸入管路装有底阀，以防止启动前灌入的液体从泵内流出，滤网可以阻拦液体中的固体吸入而堵塞管道和泵壳排出管路中装有的调节阀是供开泵停泵和调节流量时使用。
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离心泵性能与叶轮几何尺寸的关系
【摘要】离心泵的性能曲线即扬程-流量曲线和效率-流量曲线会因其叶轮几何参数的改变而受到影响。本文首先介绍了离心泵的基本性能参数的定义、计算公式，然后系统的介绍了离心泵叶轮几何参数如叶片进口安放角、叶轮出口直径、叶片出口宽度等对泵性能曲线的影响，定性的分析了这些影响产生的原因以及在实际设计中如何最大限度的提高离心泵的性能。
【关键词】离心泵；性能；叶轮；叶片；几何参数
引言
众所周知，离心泵的工作性能与其叶轮的参数相关，即离心泵的叶片数、叶片出口安放角、叶片进口安放角、叶轮出口直径、叶片出口宽度、叶轮入口直径、叶片入口宽度及转速等均会对泵性能的产生影响。因此，研究离心泵的叶轮几何参数的改变所引起泵性能的变化问题，显得十分必要。
1 离心泵的组成及工作原理
离心泵主要构成部分有吸入室、叶轮以及压出室。吸入室一般位于水面下叶轮进水口的前面，有直锥形、弯管形和螺旋形三种形式，起到把液体引入叶轮的作用；叶轮由盖板和若干个叶片组成，是泵心脏；压出室主要有蜗壳式、导叶和空间导叶三种形式。
离心泵一般用电动机带动。在工作前，先将泵体内充满被输送的液体，当原动机高速旋转时，通过轴传动到叶轮，带动叶轮高速旋转，叶轮上的叶片将带动液体旋转，在离心力的作用下液体从叶轮中心向叶轮外缘流去，叶轮外缘的流体带有一定的压力能和动能，流速一般可达15～25m/s，高速流体从叶轮出口外缘排出，经由压出室、排出管和出口管道到达目的地。另一方面当泵内的液体从叶轮中心被甩到叶轮外缘的时候，在叶轮中心会形成低压区，在压差作用下，流体由吸入管经由吸入室流向叶轮中心，这样源源不断的会有液体从泵里流进再流出，这样，离心泵便完成了连续输送液体的工作。
2 离心泵的基本性能参数
离心泵的基本性能参数有：流量、扬程、轴功率、有效功率、效率、转速、必须汽蚀余量、允许吸上真空高度、比转速等。
（1）流量Q（m3/h或m3/s）
泵的流量也就是泵输送液体的能力，指单位时间内泵所输送的液体体积。流量取决于泵的叶轮直径、叶片宽度以及转速等。在实际工作中，流量还与管道阻力和所需压力有关。
（2）扬程H（m）
离心泵的扬程又称压头，指单体重量流体经泵所获得的能量。扬程取决于泵的结构和转速等。
（3）效率η
泵的效率反映泵对外加能量的利用程度。泵的效率与其类型、结构尺寸、制造精度和输送介质本身的属性等有关，大型泵比小型泵效率高些。
（4）轴功率（W或kW）
泵的轴功率指泵轴所需的功率，可以根据有效功率和效率计算，即
3 叶轮尺寸（几何参数）对离心泵性能的影响
离心泵叶轮主要几何参数有：叶片出口安放角、叶轮外径、叶轮出口宽度、吸入孔直径、叶轮出口排挤系数（反映了叶片出口厚度）和叶片数等。这些几何参数均对泵的性能（扬程、效率特性）曲线具有影响作用。
3.1 叶片出口安放角对离心泵的性能的影响
江苏大学的吴贤芳等人利用流体力学软件FLUENT对多台不同比转速的离心泵在叶片出口角各不相同下的内部流场进行了仿真，得到了叶片出口角对离心泵效率曲线以及扬程曲线的影响图，并在江苏大学流体机械工程技术研究中心1级精度离心泵开式实验台上进行了实验验证得出了以下结论：
叶片出口角的变化对高比转速的离心泵的扬程曲线和效率曲线的影响最为显著；对中等比转速和低比转速的离心泵的扬程曲线影响不明显，其中对中等比转速的离心泵的扬程曲线影响最小；对中等比转速和低比转速的理性泵的效率曲线影响同样不明显；具体表现为当叶片出口角变小的时候中等比转速和低比转速的离心泵的效率曲线的高效区范围减小显著，而随着叶片出口角变大，中低比转速离心泵的效率曲线的高效去范围增大不显著，但是无论叶片出口角变大还是变小对于高比转速的离心泵，其效率曲线的高效区范围都会明显减小。
从他们得到的试验数据中还可以看出，在叶片出口角变化时对离心泵的效率曲线的影响比对其扬程曲线的影响要更加复杂，并且用FLUENT仿真得到的结果和在实验平台上得到的结果一致，均认为当叶片出口角为35°时离心泵的运行效率最高。
3.2 叶片进口安放角对离心泵的性能的影响
由泵叶片型线方程（1）和（2）可知，随着叶片安放角β的变化，泵的叶片
线性方程呈指数变化，这说明叶片安放角的变化对离心泵的性能影响很大。因此，一般在设计离心泵的时候取叶片进口角略大于液流角，通常采用正的冲角来减小叶片弯曲，从而增加叶片进口过流面积并减小流体对叶片的挤压。
泵的叶片型线动径计算公式：（1）
泵的叶片型线动角计算公式：（2）
泵的空化余量计算公式：（3）
3.2.1 叶片进口安放角对离心泵的效率的影响
在大流量区范围内叶轮所加的正冲角越大，泵的水力效率越高；而小流量区内范围内的情况正好相反，即叶轮所加的正冲角越大，泵的水力效率越低；但当进口冲角时由公式（3）可得，随着λ加快变大，泵的空化余量也加快增大，此时泵的抗空化性能急剧下滑，即泵的效率大大降低；当所加的冲角为负冲角时，小流量区范围内泵的效率增大。
3.2.2 叶片进口安放角对离心泵的扬程的影响
在小流量区随着进口安放角的增大，扬程逐渐降低，当冲角由负变正，扬程曲线逐渐变平缓，当负冲角增加幅度变大时，扬程的下降越来越大；大流量区，由于流体受到叶片的挤压作用，水力损失增大，效率和扬程降低均下降。
3.2.3 叶片进口安放角对离心泵的空化性能的影响
在相同的空化余量条件下，随着冲角从正变为负，叶轮中的空泡从进口边延伸到了流道中部；当负冲角变的非常大时，在叶轮里因为流道对流体的过度挤压，空泡迅速扩大到流道面积的60%，此时空化现象严重，很容易造成液体断流，使泵的性能下降，并产生噪声和振动，让泵的工作环境变得恶劣；当正冲角增加时，空泡面积减小，但当正冲角添加到一定程度的时候，泵的抗空化性能并不会继续增加，所以在实际应用中应该适当增大正冲角以减小泵的空化现象。
3.3 叶片包角对泵性能的影响
叶片包角由于能改变叶轮出口相对速度液流角，同改变也变出口安放角的作用一样能够影响离心泵的性能。增大叶片包角能够减小叶轮流道内的脱流与漩涡从而使流动更贴近叶片型线，
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