第二章_离心泵(1)
化工原理第二章离心泵
容积式：如往复式、回转式等
特点：机械内部的工作容积不断发生变化
一、离心泵的构造和工作原理
二．离心泵主要构件的结构及功能
三、离心泵的主要性能参数
四、离心泵的工作点与流量调节
五、离心泵的安装高度 六、离心泵的选用、安装与操作
复习：
1. 流量测量（变压头流量计；变截面流量计）。
思考：泵启动前为什么要灌满液体
气缚现象：
离心泵启动时，如果泵壳内存在空气，由于空气的密度远
小于液体的密度，叶轮旋转所产生的离心力很小，叶轮中心
处产生的低压不足以造成吸上液体所需要的真空度，这样，
离心泵就无法工作，这种现象称作“气缚”。
为了使启动前泵内充满液体，在吸入管道底部装一止
逆阀。此外，在离心泵的出口管路上也装一调节阀，用于
思考：三种叶轮中哪一种效率高？
闭式叶轮的内漏最小，故效率最高，
敞式叶轮的内漏最大。
敞式叶轮和半闭式叶轮不易发生堵 塞现象
平衡孔：在后盖板上钻有小孔，以
把后盖前后空间连通起来。
单吸式叶轮
液体只能从叶轮一侧被吸入，结
构简单。 按吸液方式
双吸式叶轮 相当于两个没有盖板的单吸式叶轮 背靠背并在了一起，可以从两侧吸 入液体，具有较大的吸液能力，而
1）离心泵基本方程式的导出
理想情况：
1）泵叶轮的叶片数目为无限多个，也就是说叶片的 厚度为无限薄，液体质点沿叶片弯曲表面流动，不发 生任何环流现象。 2）输送的是理想液体，流动中无流动阻力。
理论压头
离心泵在上述理想情况下产生的压头，就做理论压头， 用H∞表示。
离心泵的基本方程
H
南京工业大学化工原理复习_第二章_离心泵new
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学习本章的基本要求
具体的要求如下： （1） 了解流体输送设备在化工生产中的地位，应 用及分类； （2） 掌握离心泵的基本结构、工作原理、主要特 性参数、特性曲线及其应用、流体调节、串并联特 性、泵的安装、操作注意事项及选型等； （3） 简单了解往复泵的工作原理、特性、流量调 节方法、安装要点及适应范围等；
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离心泵操作
u 启动前，须灌液，即向壳体内灌满被输
Байду номын сангаас
送的液体。防止气缚现象。 u关闭出口阀后启动电机 u逐渐开大阀门 u用出口阀门调节流量 u停泵：要先关闭出口阀后在停机，这样 可避免排出管内的水柱倒冲泵壳内叶轮， 叶片，以延长泵的使用寿命。
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气缚现象
气缚现象：不灌液，则泵体内存有空气， 由于 ρ空气≤ρ液，所以产生的离心力很 小，因而叶轮中心处所形成的低压不足以 将贮槽内的液体吸入泵内，达不到输液目 的。
说明：离心泵无自吸能力，启动前必须将泵体内充满液体
u2
c2 r =c2 ×sin α2
c2 r =w2 ×sin β2 = V/(2πr2b2)
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2.2.2 欧拉方程
假设： ①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，即液体质点的 运动轨迹与叶片的 外形相重合。 ②输送的是理想液 体，由此在叶轮内 的流动阻力可忽略。
化工原理第二章-流体输送机械
w2 w2 w2 c2小，泵内流动阻力损失小
c2 c2
c2
uuu222
前径后弯向弯叶叶叶片片片
3) 理论流量
H T
u22 g
u2ctg2 gD2b2
若离心泵的几何尺寸（b2、D2、β2）和转速n一定，则式可表示
为
表示HT∞与QT呈线性关系，该直线的斜率与叶 片形状β2有关，即 β2>90°时，B<0, HT∞随QT的增加而增大。 β2=90°时，B=0, HT∞与QT的无关。 β2<90°时，B>0, HT∞随QT的增加而减少。
Ne
轴功率 N ：电机输入到泵轴的功率，由于泵提供给流 体的实际扬程小于理论扬程，故泵由电机获得的轴功并不 能全部有效地转换为流体的机械能。
N Ne
有效功率 Ne：流体从泵获得的实际功率，可直
接由泵的流量和扬程求得
Ne = HgQρ
N QH 102
电机
泵
2. 离心泵特性曲线及其换算
用20C清水测定
包括 ：H~Q曲线(平坦型、陡降型、 驼峰型) N~Q曲线、 ~Q曲线
QgH
N
由图可见： Q，H ，N，
有最大值。
思考： ➢ 离心泵启动时均关闭 出口阀门，why？ ➢为什么Q＝0时，N0？
０2
高效区
与最高效率相比， 效率下降5％～8％
设计点
3.离心泵性能的改变和换算
1）液体性质的影响 （1）密度:
思考：泵壳的主要作用是什么？
①汇集液体，并导出液体； ②能量转换装置
轴封装置：离心泵工作时是泵轴旋转而泵壳不动，泵轴与泵 壳之间的密封。
作用：防止高压液体从泵壳内沿间隙漏出，或外界空气 漏入泵内。
第二章 离心泵与风机的基本理论
（3）克服液体流动时的阻力损失 hw=Σhf+Σhj， hf为沿程阻力损失， hj为局部阻力损失。 所以选样泵时所需要的扬程，至少为
p p H Hp hw g
若流体为气体，则选择风机时计算风机所需的最小全压p为：
p ( p p) ghw
二、运转中泵与风机所提供的扬程
p2 p1 v2 v1 H E2 E1 g 2g
2 2
p1 ( pamb pm ) 34350 Pa p2 ( pamb pB ) gh 329820 Pa 4 qv qv v 3(m / s ) v2 4.32 (m / s ) 1 2 D D ( p )2
q VT v2 r2 cos 2
根据动量矩方程 M qVT (v2 r2 cos 2 v1 r1 cos1 ) 理想情况下，叶轮旋转时传递给流体的功率与流体获得的能量 相同，即功率P不变。 P M gqVT HT 所以泵的扬程为
H T 1 1 (v2u2 cos 2 v1u1 cos1 ) (u2v2u u1v1u ) g g
p ( p2 pamb )
3、定义 通风机静压
2
2
通风机动压
通风机全压
v2 pd pd 2 2
v1 pst p2 ( p1 ) 2 2
p pst pd
例：某泵装置中，进口管路直径D＝150mm，其上真空表读 数 pm＝6.665×104Pa，出口管路直径Dp＝125mm，压力表 读数 p＝0.22MPa，压力表位置比真空表高1m，输送介质密 度ρ＝900kg/m3。已知泵流量qv＝0.053m3/s，试求泵的扬程。 解：泵的扬程H为：
第三节 离心泵与风机的基本方程式
离心泵PPT课件
8 40
16
N
6 30
14
4 20
12
2 10
10
00
0 4 8 12 16 20 24 28 32 qv,l/s
0 20 40 60 80 100 120 m3/s
离心泵的特性曲线
19
泵在最高效率点条件下操作最为经济合理， 但实际上泵往往不可能正好在该条件下运转，一 般只能规定一个工作范围，称为泵的高效率区。 高效率区的效率应不低于最高效率的92%左右。
12
1.排液过程：在离心力的作用下， 高速流体在涡形通道截面逐渐 增大，动能转变为静压能，液 体获得较高的压力，进入压出 管。
2、吸液过程：吸液过程的推动 力是液面压力（常为大气压） 与泵内压力（负压）之差，而 泵内的负压是由于电机带动泵 轴、泵轴带动关键部件叶轮旋 转，产生离心力，叶片之间的 液体从叶轮中心处被甩向叶轮 外围，叶轮中心处就形成真空。
第二章 流体输送机械
1
若将某池子热水送至高的凉水塔，倘若外界不提供 机械能，水能自动由低处向高处流吗？
2
泵的分类
1 按工作原理分
➢叶片式泵 有高速旋转的叶轮。 如离心泵、轴流泵、涡流泵。
➢往 复 泵 靠往复运动的活塞排挤液体。如活塞Байду номын сангаас、柱塞泵等。
➢旋转式泵 靠旋转运动的部件推挤液体。如齿轮泵、螺杆泵等。
强调：泵在铭牌上所标明的都是最高效率点下的流
量，压头和功率。离心泵产品目录和说明书上还常常 注明最高效率区的流量、压头和功率的范围等。
20
❖ (二)离心泵的流量调节
❖ 离心泵在指定的管路上工作时，由于生产任务发生变化，出 现泵的工作流量与生产要求不相适应；或己选好的离心泵在 特定的管路中运转时，所提供的流量不一定符合输送任务的 要求。对于这两种情况，都需要对泵进行流量调节，实质上 是改变泵的工作点。
化工原理第二章离心泵的工作原理教案
化工原理第二章离心泵的工作原理教案一、引言离心泵是化工工程中常用的一种流体输送设备，其工作原理是基于离心力的作用。
本教案将详细介绍离心泵的工作原理、结构特点、分类以及应用领域。
二、工作原理离心泵的工作原理是利用离心力将流体从泵的进口处吸入，并通过离心力的作用将流体加速，最后从泵的出口处排出。
其主要组成部分包括泵体、叶轮、轴、轴承和密封装置。
1. 泵体：泵体是离心泵的主要承载部分，通常由铸铁、不锈钢等材料制成。
泵体内部包含进口口和出口口，通过这两个口实现流体的进出。
2. 叶轮：叶轮是离心泵的核心部件，其形状类似于一个圆盘，有多个叶片。
当泵转动时，叶轮也会随之转动，通过叶轮的旋转将流体加速。
3. 轴：轴是连接叶轮和电机的部件，起到传递动力的作用。
轴通常由高强度的合金钢制成，能够承受较大的转矩和压力。
4. 轴承：轴承用于支撑轴的转动，减小摩擦力和能量损失。
常见的轴承类型包括滚动轴承和滑动轴承。
5. 密封装置：密封装置用于防止流体泄漏，常见的密封装置包括填料密封和机械密封。
离心泵的工作原理可以简单描述为：当电机启动时，通过轴传递动力给叶轮，叶轮开始旋转。
同时，泵体内的流体被叶轮的离心力吸入，并在叶轮的旋转下加速。
最后，流体从出口排出，完成一次循环。
三、结构特点离心泵具有以下结构特点：1. 结构简单：离心泵的结构相对简单，由少量的主要部件组成，易于制造和维修。
2. 流量大：离心泵的流量较大，适用于大型工程和工业生产中的流体输送。
3. 扬程高：离心泵的扬程较高，能够将流体输送到较远的距离。
4. 运行平稳：离心泵的运行平稳，噪音小，振动小。
5. 适应性强：离心泵适用于输送各种液体，包括清水、污水、化学药品等。
四、分类离心泵根据叶轮的进口方向和出口方向的关系，可分为以下几种类型：1. 横向离心泵：叶轮的进口和出口在同一水平面上，适用于流量较大的场合。
2. 竖向离心泵：叶轮的进口和出口在垂直方向上，适用于扬程较高的场合。
第二章离心泵
其一，启动前没灌泵，此时应停泵、灌泵，关闭出口阀后 再启动。 其二，吸入管路被堵塞，此情况下应疏通管路后灌泵，关 闭出口阀，然后启动泵。
3：扬程与升扬高度的区别？
答：扬程又称压头（H）：
是泵对单位重量（1N ）液体所提供的有效能J/N（m)；
升扬高度（△Z） ：
指泵上、下游两液面的垂直高度，它只是扬程中位能差一项。
气蚀: 是指液体在泵的最低压强处(叶轮入口)汽化形成气泡，又
在叶轮中因压强升高而溃灭，造成液体对泵设备的冲击，引起振 动和腐蚀的现象。
气缚
原因：泵启动前空气未排尽或运转中有空气漏入，使泵内流体平均密度下降， 导致叶轮进、出口压差减小。 后果：吸不上液体。 解决方法：离心泵工作时、尤其是启动时一定要保证液体连续的条件。可采 用设置底阀、启动前灌泵、使泵的安装位置低于吸入液面等措施。
2 1
答：将会，p1=8kPa＜ pv
12．离心泵的效率η和流量Q的关系为（ A.Q增大,η增大 ； C.Q增大,η减小；
B.Q增大,η先增大后减小 ; D.Q增大,η先减小后增大 。 ）。
√
）。
√A.Q增大，N增大；
13．离心泵的轴功率N和流量Q的关系为（
B.Q增大，N先增大后减小； D. Q增大，N先减小后增大 。
第二章 小结与练习
主要知识点: (离心泵)
①结构、工作原理;
②性能参数(H、Q、N、η)、特性曲线及影响特性曲线的因素； ③工作点的确定及流量调节; ④离心泵选择、安装和操作。 注意 “气蚀”与“气缚”现象的区别。
练习题
一、问答题 1、何谓离心泵的气缚与气蚀现象？
答：气缚:是指启动前没灌泵或吸入管路不严密，致使泵壳内被 气体占据，泵虽启动但因泵的入口不能造成足够的低压，从而不 能吸上液体。
[理学]第二章 3 离心泵工作点_OK
![[理学]第二章 3 离心泵工作点_OK](https://img.taocdn.com/s3/m/e531092b7f1922791788e818.png)
泵的转速提高，则H~Q线上移，工作点由M移至M2，流量由QM
加大到QM2；
优点：流量随转速下降而减 小，动力消耗也相应降低；
H-Q He-Qe
M2 M M1
缺点：需要变速装置或价格昂贵的
变速电动机，难以做到流量连续调
节，化工生产中很少采用。
QM1 QMQM132
3．离心泵的组合操作 (1) 离心泵的并联
管路的弯头、阀门等管件，以减少吸入管路的阻力。
3）当液体输送温度较高或液体沸点较低时，可能出现允许
安装高度为负值的情况，此时，应将离心泵安装于贮槽液面
以下，使液体利用位差自流入泵内。
5
六. 离心泵的工作点和流量调节 (一) 管路特性曲线和离心泵的工作点
在如图所示的两截面间列柏努利方程
Z1
p1 g
u12 2g
关小阀门，使B值变大，流量
变小，曲线变陡。
开大阀门，使B值变大，流量
变大，曲线变平缓。
1
H-Q M1
2
M
M2
QM1 QM QM2
优点：调节迅速方便，流量可连续变化； 12
缺点：流量阻力加大，要多消耗动力，不经济。
2．改变泵的特性曲线
泵的转速降低，则H~Q线下移，工作点移至M1,流量减小到QM1；
Hg
H S
u12 2g
H f 01
式中: Hf,0-1=1.0m
u12 0 2g
此时Hs不用修正
Hg 3.0 1.0 2.0m
（2）输送65℃水时泵的安装高度
需对其Hs 进行换算，即
HS
HS
Ha
10
pV 9.81103
0.24
1000
由附录查得65℃时水的密度ρ＝980.5kg/m3，饱和蒸汽压 4 pv＝2.554×104Pa，则
化工原理-第二章-离心泵
2、离心泵的工作原理
（1）叶轮被泵轴带动旋转，对位于叶片间的流体做 功，流体受离心力的作用，由叶轮中心被抛向外围 。当流体到达叶轮外周时，流速非常高（15～25 m/s)，使流体获得动能。
（2）泵壳汇集从各叶片间被抛出的液体，这些液体 在壳内顺着蜗壳形通道逐渐扩大的方向流动，使流 体的动能转化为静压能。
例：有一离心泵用来输送水，出口管速 度为3.6m/s，流体离开叶轮的线速度是 30m/s，试确定流体流经泵前后的压力差 。忽略阻力损失。
2023/11/12
解：从叶轮边沿处到泵的出口处列伯努利方程为：
Z1
u12 2g
P1
g
H
Z2
u22 2g
P2
g
H
f
忽略高度差，即 Z1=Z2
已知 H=0 ΣHf=0 u1=30m/s u2=3.6m/s
2023/11/12
离心泵的压头取决于：
▪ 泵的结构（叶轮的直径、叶片的弯曲情况等）
▪ 转速 n
▪ 流量 Q
可以通过实验测定离心 泵的压头（扬程），其 具体方法为： （1）在泵的前后安装 真空表、压力表； （2）进行能量衡算。
2023/11/12
H的计算可根据进、出两截面间的柏努利方程：
P进
g
u进2 2g
导叶轮上的叶片的弯曲方向与叶轮上叶片的弯曲方向相反 ，其弯曲角度正好与液体从叶轮流出的方向相适应，引导液 体在泵壳的通道内平缓的改变方向，使能量损失减小，使动 能向静压能的转换更为有效。
2023/11/12
（3）轴封装置
a)轴封的作用
为了防止高压液体从泵壳内沿轴的四周而漏出，或者外界
空气漏入泵壳内。
n2 n1
离心泵ppt课件
2.1概 述
离心泵是一种典型的叶轮式泵，它在国民经济 中应用很广。在石油矿场上，离心泵主要用于油田 注水，采油，油品输送，钻井泵灌注和供排水等。
1
2
2.1.1离心泵的工作原理
图2-1为离心泵的结构示意图，
3
4
离心泵开始工作后，
发动机经泵轴带动叶轮1
旋转，充满叶轮的液体
受到叶轮上许多弯曲的
7
8
泵的蜗壳则是收集从叶轮甩出的液体并引向排 出口处的扩散管。扩散管过流面积是逐渐增大的， 它起着降低液流速度，使流体的部分速度能转变为 压力能的作用。在有些泵上叶轮外缘装有导叶，其 作用也是导流和转换能量。
9
离心泵必须与吸入管汇和排出管汇等共同组成
如图2－2所示的装置才能正常工作，
10
吸入管的下 部装有滤网和底 阀1对液体起过 滤作用，并防止 管中液体倒流入 吸入池。
在单级离心泵中，设液体进入叶轮前的压力 为P1，出叶轮后的压力为P2，则叶轮两侧所承受 的作用力近似地如图2－6所示，
36
这时一级叶轮所受到的轴向力为：
37
对于单吸多级泵，每级叶轮都产生轴向 力，泵轴承受的轴向力可高达数万牛顿，这 种力使叶轮沿轴线向吸入口一侧窜动，引起 零件磨损，所以要采取措施予以平衡。
体依次通过各个叶轮，如图2。3所示， 它的总压 头是各级叶轮压头之和。
14
15
Байду номын сангаас
1)单吸泵 叶轮只有一个吸入口(图2－1)
16
2)双吸泵 叶轮从两侧吸入(图2.4)；
17
18
19
20
按泵壳能量转换部分的结构分：
1)蜗壳泵 泵壳作成截面逐渐扩大的蜗壳形
化工原理第二章离心泵的工作原理教案
化工原理第二章离心泵的工作原理教案标题：化工原理第二章离心泵的工作原理教案引言概述：离心泵是化工工程中常用的一种流体输送设备，其工作原理涉及流体动力学、力学、热力学等多个学科领域。
本文将详细阐述离心泵的工作原理，包括其结构、工作过程、性能参数等方面。
正文内容：1. 离心泵的结构1.1 叶轮：离心泵的核心部件，由叶片和轮盘构成，叶片的形状和数量会影响泵的性能。
1.2 泵壳：包围叶轮的外壳，起到导流和支撑作用。
1.3 进出口管道：连接泵壳和流体输送系统，实现流体的进出。
2. 离心泵的工作过程2.1 吸入阶段：当泵轴旋转时，叶轮将液体吸入泵壳内部。
2.2 加压阶段：叶轮的旋转使液体获得离心力，液体被迫向外部运动，增加了液体的压力。
2.3 排出阶段：液体通过出口管道被排出，完成一次工作循环。
3. 离心泵的性能参数3.1 流量：单位时间内通过泵的液体体积。
3.2 扬程：液体从进口到出口所需的总能量。
3.3 效率：泵的输出功率与输入功率之比。
3.4 NPSH（净正吸入高度）：液体在进口处的压力与液体饱和蒸汽压力之差。
3.5 叶轮直径：叶轮的直径与泵的性能和尺寸有关。
4. 离心泵的工作原理4.1 离心力：叶轮的旋转使液体获得离心力，将液体从中心向外部推动。
4.2 惯性力：液体在叶轮叶片上运动时，受到惯性力的作用，使液体获得离心力。
4.3 压力能转换：叶轮的形状和转速决定了液体的压力能转换效率。
5. 离心泵的应用领域5.1 化工工业：用于输送各种化工液体，如酸、碱、溶剂等。
5.2 石油工业：用于原油输送、炼油过程中的液体循环等。
5.3 污水处理：用于污水处理厂的水泵系统。
5.4 农业灌溉：用于农田灌溉系统。
5.5 建筑工程：用于建筑物供水系统、消防系统等。
总结：本文详细介绍了离心泵的工作原理，包括结构、工作过程、性能参数和应用领域等方面。
离心泵作为一种重要的流体输送设备，在化工、石油、污水处理、农业灌溉和建筑工程等领域具有广泛的应用前景。
化工原理-2章流体输送机械——总结
e、平衡孔 ——闭式或半闭式叶轮
后盖板与泵壳之间空腔液 体的压强较吸入口侧高
→轴向推力 →磨损 如何 解决？ 平衡孔
平衡孔
F
平衡孔可以有效地减小轴向推力,但同时也降低了泵的效率。
2.2.2 离心泵的特性曲线 泵内造成功率损失的原因：
①阻力损失（水力损失） ——产生的摩擦阻力和局部阻力导致的损失。 ②流量损失（容积损失）
标准规定，离心泵实际汽蚀余量要比必须汽蚀余量大0.5m以上。
NPSH = (NPSH)r + 0.5
三、允许安装高度[Hg]
最大允许安装高度为：
2.2.5离心泵的类型与选用
一、离心泵的类型
按叶轮数目分类:单级、多级； 按吸液方式分类：单吸、双吸； 按输送液体性质分类:清水泵、耐腐蚀泵、油泵、杂质泵； 1) 清水泵---化工生产中最常用的泵型 (IS型、D型、Sh型) IS型－单级、单吸； 以IS100-80-125为例： IS—国际标准单级单吸清水离心泵； 100—吸入管内径，mm； 80—排出管内径,mm； 125—叶轮直径,mm
P 2 H Kqv g
1—低阻管路系统 2—高阻管路系统
由图得：需向流体提供的能量高于提高流体势能和克服 管道的阻力损失，其中阻力损失跟流体流量有 关。
（2）流体输送机械的压头（扬程）和流量
①扬程和升举高度是否相同？
扬程－能量概念；非升举高度 升举高度－泵将流体从低位升至高位 时，两液面间的高度差。
2.3.1往复泵的作用原理和类型
（1）作用原理
如图所示为曲柄连杆机构带动的往复
泵，它主要由泵缸、活柱（或活塞）和活 门组成。活柱在外力推动下作往复运动， 由此改变泵缸内的容积和压强，交替地打 开和关闭吸入、压出活门，达到输送液体 的目的。由此可见，往复泵是通过活柱的 往复运动直接以压强能的形式向液体提供
第二章 泵与风机的基本理论
c1u = c1 cos α 1 c 2 u = c 2 cos α 2
（4） ）
欧拉方程II式 将（4）式代于（1）式后，得：欧拉方程 式 ）式代于（ ）式后，
H T∞
u 2 c 2 cos α 2 − u1c1 cos α 1 u 2 c 2 u − u1c1u = = g g
基本方程式的修正
c1u = c1conα 1
qt q 径向分速度： c1r = = A1 π D1b1ϕ 圆周速度： u1 =
π D1n
60
ϕ
• 式中 式中：
ϕ
——叶片厚度对断面影响系数。取 q ——理论流量（设计流量）。
=0.9~0.95。
• 叶轮上的速度：
w2
β
C2
α2 β2
C2
u2
α2
w2
C2r
β2
w1
β1A
第二章 离心式泵与风机的基本理论
一、叶轮中液体的流动情况
绝对速度c 相对速度w 牵连速度u 绝对速度角α 相对速度角β β1——进水角 β2——出水角
一、叶轮中液体的流动情况
绝对速度c 绝对速度角α 相对速度w 相对速度角β 牵连速度c β1——进水角 β2——出水角
• 一 . 泵叶轮进、出口速度三角形 泵叶轮进、 1 . 进出口速度三角形 c1=u1+w1
α1 β1
C2u
C1
u2
w1
u1
C1 1 β1 α
ω
u1
2. 叶轮出口速度三角形
C2=u2+w2
绝对速度： c = c + c
2 2 2 2r 2 2u
分速度： c2 r = c2 sin α 2
第二章_流体输送机械答案
第二章 流体输送机械离心泵特性【2-1】某离心泵用15℃的水进行性能实验，水的体积流量为540m 3/h ，泵出口压力表读数为350kPa ，泵入口真空表读数为30kPa 。
若压力表与真空表测压截面间的垂直距离为350mm ，吸入管与压出管内径分别为350mm 及310 mm ，试求泵的扬程。
解 水在15℃时./39957kg m ρ=，流量/V q m h =3540 压力表350M p kPa =，真空表30V p kPa =-（表压） 压力表与真空表测压点垂直距离00.35h m = 管径..12035031d m d m ==，流速 / ./(.)1221540360015603544V q u m s d ππ===⨯. ../.221212035156199031d u u m s d ⎛⎫⎛⎫==⨯= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭扬程 222102M V p p u u Ηh ρg g--=++ ()(.)(.)....⨯--⨯-=++⨯⨯332235010301019915603599579812981....m =++=0353890078393 水柱【2-2】原来用于输送水的离心泵现改为输送密度为1400kg/m 3的水溶液，其他性质可视为与水相同。
若管路状况不变，泵前后两个开口容器的液面间的高度不变，试说明：(1)泵的压头（扬程）有无变化；(2)若在泵出口装一压力表，其读数有无变化；(3)泵的轴功率有无变化。
解 (1)液体密度增大，离心泵的压头（扬程）不变。
（见教材） (2)液体密度增大，则出口压力表读数将增大。
(3)液体密度ρ增大，则轴功率V q gHP ρη=将增大。
【2-3】某台离心泵在转速为1450r/min 时，水的流量为18m 3/h ，扬程为20m(H 2O)。
试求：(1)泵的有效功率，水的密度为1000kg/m 3; (2)若将泵的转速调节到1250r/min 时，泵的流量与扬程将变为多少？解 (1)已知/,/V q m h H m kg m ρ===331820 1000水柱， 有效功率 .e V P q gH W ρ==⨯⨯⨯=181000981209813600(2) 转速 /min 11450n r =时流量3118V q m h =／，扬程1220m H O H =柱 转速 /min 21250n r = 流量 ./322111250181551450V V n q q m h n ==⨯= 扬程 .2222121125020149m H O 1450n H H n ⎛⎫⎛⎫==⨯= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭柱 管路特性曲线、工作点、等效率方程【2-4】用离心泵将水由敞口低位槽送往密闭高位槽，高位槽中的气相表压为98.1kPa ，两槽液位相差4m 且维持恒定。
离心泵专题知识
离心泵旳能量损失
反应离心泵能量损失，涉及： 容积损失：因为崩旳泄漏所造成旳损失。一部份已取
得能量旳高压液体由叶轮出口处经过叶轮与泵壳间旳 缝隙或从平衡孔漏返回到叶轮入口处旳低压区造成旳 能量损失。 水力损失：进入离心泵旳粘性液体产生旳摩擦阻力以 及在泵旳局部处因流速与方向变化引起旳环流和冲击 而产生旳局部阻力。 机械损失：由泵轴与轴承之间、泵轴与填料函之间以 及叶轮盖板外表面与液体之间产生旳机械摩擦引起旳 能量损失。
（3）核实泵旳轴功率
若输送液体旳密度不小于水旳密度时，可按N QH , kW
核实泵旳轴功率。
102
90 80
28
70
H [m] N [kW]
[%]
24
60
20
50
16
40
12
12 30
8
8 20
4
4 10
0 0
20 40 60 80 100 120 1400
0
Q/ m3/h
离心泵旳压头H一般是随流量Q旳增 大而下降，这是离心泵旳一种主要 特征。
离心泵旳有效功率是指液体从叶轮取得 旳实际能量，一般用Ne表达，其可由泵 旳流量和扬程求得
若以输送液体旳液柱高度来计算离心泵入口处旳最高真空
度，则此真空度称为离心泵旳允许吸上真空度，以Hsˊ来
表达，即
H
' S
pa p1
g
Hsˊ值旳大小与泵旳构造、流量、被输送液体旳性质及本 地大气压等原因有关。一般由泵旳制造工厂在98.1kPa下，
用20 ℃为介质进行测定。若输送其他液体，或操作条件与 上述旳试验条件不同步，应按下式进行换算，即
Hg
p0 p1
离心泵的结构和工作原理
第二章流体输送机械流体输送机械——指向流体供给机械能的设备。
泵——输送液体的设备压缩机——输送气体的设备流体输送机械分类：1．叶轮式（动力式）—依靠高速旋转的叶轮给液体动能，后再转变为静压能；离心泵﹑轴流泵2．容积式（正位移式）—依靠机械密封的工作空间作周期性的变化，挤压流体，以增加流体的静压能；往复泵﹑旋转泵3．流体动力作用式—利用流体流动时，动能与静压能相互转换来吸送流体；喷射泵气体输送机械：通风机，鼓风机，压缩机，真空泵第一节离心泵一、离心泵的结构和工作原理离心泵具有结构简单、流量大且均匀，操作方便的优点。
1．结构——由一高速旋转的叶轮和蜗状泵壳所组成。
2．工作原理（1）离心泵的操作灌液——克服气缚现象启动——先关闭出口阀门，再合闸运转——逐步开启出口阀门，调节流量停车——先关闭出口阀门，再拉闸（2）工作原理：1）液体的排出2）液体的吸入离心泵能不断地输送液体，主要是依靠泵内叶轮的高速旋转和逐渐扩大的通道，液体在泵壳内因离心力作用而获得了能量（动能）以提高压强。
（3）气缚现象——若离心泵在启动前，未灌满液体，壳内存在空气，使密度减小，产生的离心力就小，此时在吸入口所形成的真空度不足以将液体吸入泵内。
所以尽管启动了离心泵，但不能输送液体。
二、离心泵的主要性能参数离心泵铭牌上标注的参数——1．流量qV（送液能力）：指单位时间内泵能输送的液体量[L/s，m3/h]2．扬程He（泵的压头）：指单位重量液体流径泵后所获得的流量。
[m液柱]测定压头的实验：在1-1与2-2截面间列伯努利方程注意：泵的扬程不能仅仅理解为升举高度。
3．功率和效率（1）有效功率：单位时间内液体由泵实际得到的功。
Pe=HeqVg [w]（2）轴功率：泵轴从电动机得到的实际功率Pa（3）效率1）容积损失——由泵的泄漏所造成的。
a. 离开叶轮的高压液体，在吸入口与泵壳间的间隙回流到吸入口；b. 液体由轴套处，流出外界。
因此泵所排出的液体量小于泵的吸入量。
离心泵操作与维护PPT演示课件
盖不松动 (P) — 检查油箱内润滑油液面在1/2到2/3之间，检查润滑油没有乳
化、水迹、变质等 (P) — 盘车，检查转动部件正常 (P) — 打开泵出口阀，放空阀排尽泵内气体，排完后关闭放空阀
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第二章 离心泵启停机操作
2、 离心泵启机 (P) 一 确认电动机送电，具备启机条件 [P] 一 与相关岗位操作员联系 [P] 一 启动电动机 (P) 一 电动机电流在额定值以下 (P) 一 确认机泵运转无异常 [P] 一 观察出口压力，待升到规定值时缓
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第二章 离心泵启停机操作
第四节 离心泵停机操作
[P] — 将泵操作柱上的启停开关打到“停止”位置 (P) — 确认泵已经停止运转 [P] — 关闭泵出口阀门 [P] — 关闭泵入口阀门 [P] — 打开泵出口导淋阀放净泵内残留液体
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第三章 离心泵运行中检查和维护
第一节 离心泵运行中检查ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ维护
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第一节 离心泵的基本结构
8
第一章 离心泵基础知识
第 二 节
9
第一章 离心泵基础知识
第三节 离心泵的叶轮
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速度三角形中几种速度的计算
设计时 ，一般都是使设计流量下的 α1 = π / 2 c1u 0
b2
叶轮进口
c1r∞ =
A1
= πD1b1
叶轮出口
QQ c2r∞ = A2 = πD2b2 β2 = β2 y
u1∞
=
πD1n 60
u2∞
=
πD2n 60
D2
c cr w cu
u
叶片数无限，流体相对速度一定与叶片表面相切
片形状相同
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二、离心泵的速度三角形
1.液体质点在叶轮内的运动
液体 的复 合运 动
随叶轮做旋转 运动
叶轮内由里向 外做相对运动
相对运动速度
绝对运动速度
c 圆周运动速度
u
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2.离心泵的速度三角形
缺点
液体黏度对泵的性能影响较大，当液体粘度增加时，泵 的流量、压头和效率会显著降低
在小流量、高压头时效率不如往复泵
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§2-2 离心泵的叶轮理论
液体从离心泵叶轮获得能量从而提高了其压强
叶轮的直径
泵的结构 叶片的弯曲情况
取决于
H
转速
……
流量
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二、主要部件
1、叶轮：
作用是将原动机的机械能传给液体，使液体的静压 能和动能均有所提高 结构形状分为三种
思考：三种叶轮中哪一种效率高？
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思考：三种叶轮中哪一种效率高？
高压区
低压区
泵内液体泄漏
闭式叶轮的内漏较弱些，敞式叶轮的最大
但敞式叶轮和半闭式叶轮不易发生堵塞现象
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根据速度三角形并利用余弦定律
H∞
=
u22∞ - u12∞ 2g
+
w 12∞
-
w
2 2∞
2g
+
c
2 2∞
-
c12∞
2g
u
2 2∞
-
u12∞
离心力的作用而增加的压力能
2g
w
2 1∞
-
w
2 2∞
流道断面积↑使液体相对速度↓而增加的压力能
2g
c
2 2∞
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一、离心泵简化假设
实际上流体在离心泵中的流动相当复杂
简化其过程→建模→用数学语言来表达
理论压头：理想情况下单位重量液体所获得的能量称为 理论压头，用H∞表示。∞表示理想叶轮参数
①流体为理想液体 ②叶轮内叶片的数目为无穷多，且叶片厚度不计
问：由① 、 ②可以得出什么结果？
由① 液体在泵内无摩擦阻力损失 由② 流体与叶片的相对运动的运动轨迹可视为与叶
液体质点的三种速度
圆周速度u：流体随叶轮作圆周运动的速度
三种 相对速度w：流体在叶轮内作相对于叶轮运
速度 动的速度
绝对速度c：流体相对于泵壳所作的绝对运
动的速度
c = u + w 三种速度组成速度三角形，其间的关系为：
c cr w cu
u
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三、基本能量方程式(Euler方程)
设时间Δt内流过叶轮液体的理论体积流量 为Q，液体密度为ρ
叶片进口处的动量矩为ρQc1∞ R1cosα1 叶片出口处的动量矩为ρQc2∞R2cosα2 作用在理想叶轮轴上的理论力矩为M ∞
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叶轮传给液体的功率为
N∞ = M ∞ω = ρQ (c2u∞R2 - c1u∞R1)ω = ρQ (c2u∞u2∞ - c1u∞u1∞)
又因 N∞ = ρgQ H∞
所以 H∞ = (c2u∞u2∞- c1u∞u1∞) / g 基本能量方程式(Euler方程)
H表示单位重量理想流体通过理想叶轮时获得的总压头
常压流体 被甩出
机械旋转 的离心力
高速流体
逐渐扩大的 高压流体
泵壳通道
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思考：
泵启动前为什么要灌满液体？
气缚现象
未灌满 底阀漏液
液体未灌满 其它地方泄漏
ρ气<<ρ液
离心力甩不出气体
叶轮中心的真空度不够
吸不上液体 泵无法正常工作
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-
c12∞
因绝对速度的增大而增加的动能
2g
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设计时 ，一般都是使设计流量下的 α1 = π / 2 → cosα1 = 0
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动量矩定理：从一个断面到另一个断面动量矩的变化等 于同一时间内作用在这两断面间流体上的外力矩
M∞Δt = ρQ (c2∞R2 cos α2 - c1∞R1 cos α1)Δt
因 c1∞cos α1 = c1u∞ c2∞cos α2 = c2u∞
M ∞ = ρQ (c2u∞R2 - c1u∞R1)
泵轴中 心位置
立式泵
双吸泵 半开式
导叶式
卧式泵
闭式叶轮
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四、离心泵特点
优点
压力、流量范围广，工作平稳，流量均匀 结构简单、紧凑，可与高速原动机直接相连 体积小、重量轻、检修方便，价格便宜
运行费用低，调节性能好，液体中的颗粒对运行影响小
无自吸能力，启动前需要先灌水或者抽出吸入管内空气
速度三角形中的三种角
三种角
α角：绝对速度c与圆周速度u之间的夹角；
β角：相对速度w与圆周速度u反方向之间的 夹角，又称为流动角；
βy角：叶片切线与沿圆周速度u反方向之间 的夹角，又称为叶片安装角；
当β = βy即流动角等于叶片安装角时，液体沿叶 片形线运动，无冲击损失
c
w
α
β
u
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第二章 离心泵
§2-1 离心泵构造、原理
一、构造和原理
1、离心泵的构造：
排出管
吸入口
泵轴
泵壳 叶轮
轴封
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2、离心泵的工作原理
灌满液体 叶轮旋转 离心力甩出液体
蜗壳内进行能量的转换 流体被压出
叶轮中心形成真空
在压力差的作用下流体被压入泵内
思考：
流体在泵内都获得了什么能量？ 其中那种能量占主导地位？
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2、泵壳（蜗壳形）
思考：泵壳的主要作用？
①汇集液体，并导出液体 ②能量转换装置
Why?
A↑
u↓
p↑
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三、离心泵分类
叶轮 级数
单级泵
多级泵
吸入液 体方式
叶轮 形式
能量转 换方式
单吸泵 开式叶轮 蜗壳式