离心泵理论及特性曲线

2)理论扬程Hl与u2有关，而
u2
=
D2 60
n
因此，增加转速n和加大叶轮直径D2，可以提高水泵的理论扬程。
3)流体所获得的理论扬程Hl与流体种类无关。对于不同流体，只 要叶轮进、出口处流体的速度三角形相同，都可以得到相同的Hl。
3. 离心式通风机理论压头与理论流量的关系式
Hl ABQl
式中 A u 2 2 g
B
u2 gS2
cot2
，
4.离心式水泵的理论压头线
离心式水泵的叶轮的叶片型式有三种，即前弯式、后弯式和
径向叶片。
在几何尺寸、转速以及流体进入叶片运动情况相同的条件下， 三种叶片的工作状态分析如下：
1)理论压头的关系 根据离心式水泵欧拉方程分析可知，前弯叶片c2u > u2,后弯 叶片c2u<u2 ，径向叶片c2u =u2。所以前弯叶片产生的理论 压头最高，后弯叶片产生的理论压头最低，径向叶片居中。
即为离心式水泵的理论压头方程式，又称为欧拉公式。
于是
Hl g 1(u2c2u u1c1u)
由此方程式可以看出：
1)水从叶轮中所获得的能量，仅与水在叶轮进口及出口处的运
动速度有关，与水在流道中的流动过程无关。如果水在叶轮进口
时没有扭曲，即 =1 900 c 1 u =0，这时公式可改写为：
Hl
1 g u2c2u
水泵工作时，叶轮传递给水的理论功率为
Pl = Ql Hl
水泵的轴功率PZ可用叶轮入口间水流上的外力矩M和叶轮的角速度
之乘积来表示，即
PZ M
根据动量矩定理可知：作用在叶轮上的外力矩等于每秒钟流经叶轮 出入口间水的动量矩的增量，即
Mm2lc 2m1l1 cQ gl (c2l2c1l1)
则
Hl g 1(u2c2co2su1c1co1s)
离心式水泵的工作参数
1、 流量 水泵在单位时间内所排出水的体积，称为水泵的流量，用符号Q表示，
单位m3/s , m3/h。 2、扬程 单位重量的水通过水泵后所获得的能量，称为水泵的扬程，用符号H表示， 单位为m。
1）. 吸水扬程(吸水高度) 泵轴线到吸水井水面之间的垂直高度，称为吸水扬程，用符号HX 表示，单位为m。
水泵吸水口处单位重量的水超出水的汽化压力的富 余能量，叫做水泵的汽蚀余量。
离心式水泵的工作理论及特性曲线
一、离心式水泵理论压头及特征曲线 1. 水在叶轮中的运动分析
2. 离心式水泵的理论压头方程式 由于水流经叶轮时情况非常复杂，为了便于分析，先作如下 假设： 1)水在叶轮内的流动为稳定流动，即速度图不随时间变化； 2)水是不可压缩的，即密度ρ为一常数； 3)水泵在工作时没有任何能量损失，即原动机传递给水泵轴 的功率完全用于增加流经叶轮水的能量； 4)叶轮叶片数目无限多且为无限薄。这样水流的相对运动方 向恰好与叶片相切；叶片的厚度不影响叶轮的流量；在叶轮同一 半径处的流速相等、压力相同。 在上述条件下求出的压头，叫做离心式水泵的理论压头。
水泵实际传递给水的功率，即水泵的有效功率（输出
功率）PX
px
QH
1000
4、效率： 水泵的有效功率与轴功率之比，叫做水泵的效率，用符号
表示。
QH
1000PZ
5、转速 水泵轴每分钟的转速，叫做水泵的转速。
6、允许吸上真空度或汽蚀余量 在保证水泵不发生汽蚀的情况下，水泵吸水口处所
允许的真空度，叫做水泵的允许吸上真空度。用符号Hs 表示。
离心泵理论 及特性曲线
离心式水泵的分类
1. 按叶轮数目分 1)单级水泵 泵轴上仅装有-个叶轮 2)多级水泵 泵轴上装有几个叶轮 2. 按水泵吸水方式分 1)单吸水泵 叶轮上仅有-个进水口 2)双吸水泵 叶轮两侧各有-个进水口 3. 按泵壳的结构分 1)螺壳式水泵 2)分段式水泵 垂直泵轴心线的平面上有泵壳接缝 3)中开式水泵 在通过泵轴心线的水平面上有泵壳接缝 4. 按泵轴的位置分 1)卧式水泵 泵轴呈水平位置 2)立式水泵 泵轴呈垂直位置 5. 按比转数分 1)低比转数水泵 比转数nS=4O～80 2)中比转数水泵 比转数nS=8O～150 3)高比转数水泵 比转数nS=150～300
⑶ 后弯叶片 β2< 90º cotβ2> 0 B > 0 故 Hl = A - BQl； 理论压头与理论流量成反比，是一条下降的直线。
三种不同叶型叶片工作特性分析比较结果见下表
不同叶型叶片工作特性的比较
比较项目 理论总压头
前弯 大
叶片型式 径向 中
后弯 小
静力压头/总压头
小
中
大
叶道阻力损失
大
理论总压头随理论流量 变化情况
水流经水泵过流部件时的能量损失(水力损失)主要有下列两 种：
2)叶轮流道与效率的关系 就叶轮流道阻力而言，后弯叶片因流道长，断面变化的扩散 角小，流动结构变化缓慢，所以流动能量损失最小，效率最高。 相反前弯叶的流道短而宽，断面变化的扩散角大，流动结构变 化剧烈，流动阻力较大，流动损失也大，效率是三种叶片中最 低的；径向叶片的叶轮效率居中。
3)理论压头与理论流量的关系
2）排水扬程（排水高度） 泵轴线到排水管出口处之间的垂直高度，称为排水扬程。 3）实际扬程（测地高度） 从吸水井水面到排水管出口中心线间的垂直高度，称为实际扬程。 4) 总扬程 总扬程H为实际扬程、损失扬程和在水在管路中以速度v流动时所需的（速
度水头）扬程之和，称为水泵的总扬程
3、功率 水泵在单位时间内所做的功的大小叫做水泵的功。 1） 水泵的轴功率 电动机传给水泵轴的功率，即水泵的轴功率（输入功率） 2） 水泵的有效功率
⑴ 前弯叶片， β2 > 90º，cotβ2<0, 故 Hl = A + BQl； 理论压 头随理论流量增加而增大，即Hl随着Ql的增加而增加，是一条上 升的直线。
⑵ 径向叶片， β2＝90º cotβ2＝０ B＝０ 故Hl=A； 理 论压头为定值不变，即Hl不随着Ql的增加而变化 ，是一条与横 坐标平行的直线。
升高
理论功率随理论流量变 化情况
急剧增大
中
小
不变 逐渐增大
降低
开始增大逐渐 趋缓
综上分析，在实践中通常使用后弯叶片叶轮，β2一般在２０o～２ 5o之间，叶片数一般为５～７片。
源自文库
离心式水泵的实际压头及特性曲线
1. 有限多叶片的影响
Hl / KHl
式中 K——环流系数， 一般K=0.6～0.9。
2．能量损失的影响