离心泵原理和工作曲线
离心泵的构造、工作原理以及它的特征曲线
泵在自来水生产流水线上被广泛应用，品种规格繁多。
对它的分类方法也各不相同，按其工作原理可以分为三大类：叶片式水泵，容积式水泵，其他类型水泵。
在我厂生产中大部份使用的是单级双吸式离心泵，是叶片泵的一种，由于这种泵的工作是靠叶轮高速旋转时叶片拨动液体旋转，使液体获得离心力而完成水泵的输水过程所以这种泵称为离心泵。
离心泵的应用是很广泛的，在国民经济的许多部门要用到它。
在给水系统中几乎是不可缺少的一种设备，如若把自来水管网当做人身的血管系统，那末离心泵就是压送血液的心脏。
由于离心泵是一种重要的设备，而且它的运转要消耗大量的动力！为了合理，经济的选择和使用水泵，以保证水厂供水，就必须对离心泵的工作原理和基本性能等方面有所了解。
一、离心泵的基本构造是由六部份组成的离心泵的基本构造是由六部份组成的分别是叶轮，泵体，泵轴，轴承，密封环，填料函。
1、叶轮是离心泵的核心部份，它转速高出力大，叶轮上的叶片又起到主要作用，叶轮在装配前要通过静平衡实验。
叶轮上的内外表面要求光滑，以减少水流的磨擦损失。
2、泵体也称泵壳，它是水泵的主体。
起到支撑固定作用，并与安装轴承的托架相连接。
3、泵轴的作用是借联轴器和电动机相连接，将电动机的转距传给叶轮，所以它是传递机械能的主要部件。
4、轴承是套在泵轴上支撑泵轴的构件，有滚动轴承和滑动轴承两种。
滚动轴承使用牛油作为润滑剂加油要适当普通为2/3~3/4 的体积太多会发热，太少又有响声并发热！滑动轴承使用的是透明油作润滑剂的,加油到油位线。
太多油要沿泵轴渗出并且漂贱，太少轴承又要过热烧坏造成事故！在水泵运行过程中轴承的温度最高在85 度普通运行在60 度摆布，如果高了就要查找原因(是否有杂质，油质是否发黑，是否进水)并及时处理！5、密封环又称减漏环。
叶轮进口与泵壳间的间隙过大会造成泵内高压区的水经此间隙流向低压区，影响泵的出水量，效率降低！间隙过小会造成叶轮与泵壳磨擦产生磨损。
为了增加回流阻力减少内漏，延缓叶轮和泵壳的所使用寿命，在泵壳内缘和叶轮外援结合处装有密封环，密封的间隙保持在0.25~1.10mm 之间为宜。
实验四离心泵特性曲线的测定
实验四 离心泵特性曲线的测定一． 实验目的1.熟悉离心泵的构造和操作；2.掌握离心泵在一定转速下特性曲线的测定方法。
二． 基本原理离心泵的主要性能参数有流量Q 、压头H 、效率η和轴功率N 。
在一定转速下，离心泵的输液能力（流量）可以通过调节出口阀门使之从零至最大值间变化。
而且，当其流量变化时，泵的压头、功率及效率也随之变化。
因此，要正确选择和使用离心泵，就必须掌握流量变化时，其压头、效率和功率的变化规律，即查明离心泵的特性曲线。
用实验方法测出某离心泵在一定转速下的Q 、H 、N 、η，并做出H-Q 、N-Q 、η-Q 曲线，称为该离心泵的特性曲线。
1. 流量Q 的测定泵的流量可以用容积法或标准流量计测量。
本实验采用涡轮流量计测量离心泵的流量。
涡轮流量计显示表显示的是瞬时流量值，单位是升/秒。
2. 泵的压头H 的测定离心泵的压头是指泵对单位重量流体所提供的有效能量，单位为m 。
在进口真空表和出口压力表两测压点截面间列伯努利方程，忽略阻力损失，两测压点处管径一致时，有：)(H 1212Z Z gp g p -+-=ρρ m若两侧压表头在同一水平处，上式变为：gp p H ρ12-=m （4—1）式中：p2---离心泵的出口压力表示值，Pa ； -p1--离心泵的入口真空表示值，Pa ； ρ---离心泵输送液体的密度，kg/m3。
3. 轴功率N 的测定离心泵的轴功率是泵轴所需的功率，也是电机传给泵轴的功率。
本实验装置采用马达-天平测功器测定此轴功率。
马达-天平测功器是水泵实验常用的测功方法之一，其有准确和使用可靠的优点。
它是在拖动泵的交流电动机外壳（定子）两端加装轴承，使外壳能自由转动。
外壳连有测功臂和平衡锤，后者用以调整零位。
当电动机带动水泵运转时，由于反作用力的作用会使外壳反方向旋转；此反向力矩相同。
如果在测功臂上加上适当的砝码，即可保持外壳不转动。
此时所加砝码重量乘以测功臂长度，就是电动机输出的转矩，即电动机输出的功率为：7.97310006081.92N PLn PLn =⨯⨯=π kW （4-2）式中：P---测功臂上所加砝码的数量，kg ； L---测功臂长度，m ；本装置L=0.4869m; n---转速，转/分。
离心泵的性能曲线
B 当 ≈ 0.02 ， df 值 小 时 K 最 D 2 HT µu2c2u∞ ＝
增 高 级 程 于 高2 用 n提 单 扬 优 提 D 械 失 近 视 常 机 损 可 似 为数
二
离心泵的各种功率和效率
N 效 率 Ne = 有 功
述 轴 率 前 功
ρQ H
1000
kw
1
水力功率和水力效率 水力功率： 水力功率：单位时间里泵叶轮给出的能量
l c2 hf = λ d 2 λ是 Re和 道 对 糙 有 的 数 与 流 相 粗 度 关系 阻 系 ） （ 力 数 内 为 常 ， c Q 正 ， 泵 λ认 一 数 与2即 2成 比 R均 阻 平 区 在 力 方 ， e hf = CK1Q2 CK1与 道 面 糙 及 流 积 关 流 表 粗 度 过面 有 ， 二 抛 线 是 次 物
（3）η--Q特性 --Q
检查泵的经济性，在何种情况下工作效率高、节能。 检查泵的经济性，在何种情况下工作效率高、节能。 工程上把最高点叫额定点， 工程上把最高点叫额定点，该点的各参数 Qopt额定流量 Hopt额定扬程 Nopt额定功率 为扩大泵的使用范围，各种泵规定了良好工作区。 为扩大泵的使用范围 ， 各种泵规定了良好工作区 。 最高效率点以下7 范围内诸点， 有给额定点， 最高效率点以下 7 ％ 范围内诸点 ， 有给额定点 ， 有给 良好工作区。 良好工作区。
N－ 曲 同 扬 下 去 恒 速 Q 线 一 程 减 q 转
3、η—Q性能曲线
H Q － 易 到 曲 很 得 η −Q 线 N Q － Ne ρQ H η＝ ＝ 用 立 的、 、 代 求 对 点 Q H N 入 得 N N η曲 是 原 ， 横 标 于 ＝ max的 线 线 过 点 与 坐交 Q Q 曲
离心泵的结构与工作原理PPT课件
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2.2 离心泵的性能
•
2.2.1离心泵的性能参数
流量Q ：单位时间内由泵所输送的流体体积，即指的是体积流量，
单位为m3/s或m3/h 。
扬程H ：即压头，指单位重量的流体通过泵之后所获得的有效能
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2.1.1 离心泵的基本构造
• 2．泵轴（见图2-2中2）
泵轴的作用是用来传递扭矩，使叶轮旋转。
泵轴的常用材料是碳素钢和不锈钢。
叶轮和轴靠键相连接，由于这种连接方式只能传递
扭矩而不能固定叶轮的轴向位置，故在水泵中还要用轴套
和锁紧螺母来固定叶轮的轴向位置。
叶轮采用锁紧螺母与轴套轴向定位后，为防止锁紧
•45本Biblioteka 要点实训！• 1）离心泵的基本构造与工作原理。 离心泵的基本构造中主要掌握各主要组成部件及其相
互位置、作用，离心泵的工作原理主要是要掌握液体获得 能量的过程及能量转换的过程。 • 2）离心泵的主要性能参数及其含义。 • 3）离心泵扬程的计算。 • 4）离心泵理论特性曲线与实际特性曲线的特点。 • 5）不同形式的叶轮叶型对泵的性能的影响。
连续出水？
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离心式泵工作示意图
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离心泵的工作过程
• 离心泵的工作过程，实际上是一个能量的传 递和转换的过程。它把电动机高速旋转的机械能 转化为被抽升水的动能和势能。
• 在这个转化过程中，必然伴随着许多能量损 失，从而影响离心泵的效率。这种能量损失越大， 离心泵的性能就越差，工作效率就越低。
a）为封闭式叶轮 b）为敞开式叶轮 c）为半开式叶轮
离心泵的工作原理
1、离心泵的工作原理离心泵依靠旋转叶轮对液体的作用把原动机的机械能传递给液体。
由于作用液体从叶轮进口流向出口的过程中，其速度能和压力能都得到增加，被叶轮排出的液体经过压出室，大部分速度能转换成压力能，然后沿排出管路输送出去，这时，叶轮进口处因液体的排出而形成真空或低压，吸入口液体池中的液体在液面压力（大气压）的作用下，被压入叶轮的进口，于是，旋转着的叶轮就连续不断地吸入和排出液体。
2、容积泵的工作原理（回转式）动力通过轴传给齿轮，一对同步齿轮带动泵叶作同步反向旋转运动，使进口区产生真口，降介质吸入，随泵叶的转动，将介质送往出口，继续转动，出口腔容积变小，产生压力（出口高压区）将介质输出。
由于容积泵转数较低、自吸能力较强、流动性能较差的高粘介质，有充分时间和速度充满空穴，所以，该类型泵适用于高粘介质。
泵内部密封面。
内泻较小，所以泵的效率较高，可达 70 ％以上，同时可以达到高压输送介质，并且对粘度较小的介质也有良好的适应性。
3、离心泵的分类及各自的特点离心泵按其结构形式分为：立式泵和卧式泵，立式泵的特点为：占地面积少，建筑投入小，安装方便，缺点为：重心高，不适合无固定底脚场合运行。
卧式泵特点：适用场合广泛，重心低，稳定性好，缺点为：占地面积大，建筑投入大，体积大，重量重。
4、容积泵的分类及特点容积式泵分为往复式和回转式二大类，回转式容积泵与往复式容积泵相比，回转式泵没有吸、排液阀，不会向往复泵那样，因高粘度液体对阀门的正常工作有影响，泵效随粘度提高而快速降低。
而且在输送液体粘度提高时，泵转数的下降比往复泵小，因而，在输送高粘度液体或液体粘度变化较大时，采用回转式溶剂泵比采用往复式容积泵更为适宜。
回转式容积泵分：齿轮泵、旋转活塞泵、螺杆泵、和滑片泵等几类。
具有转数低、效率高、自吸能力强、运转平稳、部分泵可预热等特点，广泛用于高粘介质的输送。
缺点：占地面积大，建筑投入大，体积大，重量重。
5、泵的流量以及与重量的换算泵在单位时间内，实际输送液体的体积称为泵的流量，流量用Q 表示，计量单位：立方米 / 小时（m3/h），升 / 秒（l/s）， L/s= 3.6 m3 /h= 0.06 m3 /min= 60L /min G=QρG 为重量ρ为液体比重例：某台泵流量80m3/h ，介质的比重ρ为780 公斤/ 立方米。
泵—离心泵的性能曲线
NPSHr-Q曲线是检查泵工作时是否发生汽蚀的依据，应全面考虑泵的安装高度、
入口阻力损失等，防止泵发生汽蚀现象。
例2-2：用清水测定一台离心泵的主要性能参数。实验中测得流量为10m3/h，泵出口 处压力表的读数为0.17MPa（表压），入口处真空表的读数为-0.021Mpa，轴功率为 1.07KW，电动机的转速为2900r/min，真空表测压点与压力表测压点的垂直距离为 0.2m。试计算此在实验点下的扬程和效率。
见图2-35所示，M、D、C点都是离心泵的工作点。
图2-35 泵的工作点
二、工作点的类型
离心泵的性能曲线有平坦、陡降和驼峰三种，显然， 对于平坦和陡降性质的性能曲线，交点只有一个，该点 称为稳定工作点（M）。
对于驼峰性质的性能曲线，交点有两个（D、C）， 但只有一个是稳定工作点（C），另一个工作点称为不稳 定工作点（D），泵只能在稳定工作点下工作。
图2-38 改变转速的调节
2. 特点
① 用这种方法调节流量，没有附加能量损失，所以是一种最经济的调节方法。
3. 驼峰H-Q曲线
具有这种性能的泵在运行中容易出现不稳定工况， 一般应在下降曲线部分操作。
图2-26 三种形状的H-Q曲线
四、离心泵性能曲线的应用
到目前为止，离心泵的性能曲线，还不能用理论计算方法精确确定，只能通过实验 获得。 离心泵的性能曲线，一般由泵的制造厂家提供，供使用部门选泵和操作时参考。
管路性能曲线
在石油化工生产中，泵和管路一起组成了一个输送系统。 能否保证泵在管路系统装置中处于最高效率点下运转，不仅取决于离心泵的性能特 性曲线，还与离心泵所在的管路特性曲线有关。
一、 管路性能曲线
所谓管路性能曲线是指使一定液体流过管路时，需 要从外界给予单位重量液体的能头HC（m）与管路液体 流量Q（m3/h）之间的关系曲线。
关于离心水泵性能曲线与参数
关于离心水泵性能曲线与参数！一、关于离心水泵参数之间必须遵从的关系：1、能量关系：机械能守恒原理：功率N ∝扬程H ³流量Q2、流体动力学原理：A、阻力矩M正比流速v的平方：M ∝ v^2B、速度头与水头的转换关系（流速v的平方与扬程H的转换关系）：v^2 /2∝gHC、流量与管网阻力R的关系：H ∝流量Q^23、运动学关系：线速度与角速度成正比 v ∝ω4、功能关系：A、功率N = 转矩M³角速度ωB、功率N ∝角速度ω的立方：N ∝ω^3二、各种曲线：1、流量-扬程曲线（Q-H）2、流量-功率曲线（Q-N）3、流量-效率曲线（Q-η）4、流量-气蚀余量曲线（Q-（NPSH）r）5、意义：A、性能曲线作用是泵的任意的流量点，都可以在曲线上找出一组与其相对的扬程、功率、效率和气蚀余量值；B、这一组参数称为工作状态，简称工况或工况点；C、离心泵取高效率点工况称为最佳工况点；D、最佳工况点一般为设计工况点；E、一般离心泵的额定参数即设计工况点和最佳工况点相重合或很接近；F、在实践中选高效率区间运行、即节能、又能保证泵正常工作，因此了解泵的性能参数相当重要。
要分清几个过程的前提条件：1、管网曲线一定时：1）系统压力增大，流量增大，压力与流量的平方成正比，即H ∝流量Q^22）是一个系统功率增大的过程，或者说泵机转速提高的过程，变频频率升高的过程； 3）管网曲线是一个二次曲线；4）就相当于电路电阻R一定，电压变化、电流变化、功率变化的情况；2、改变管网曲线，增大流量：1）相关物理过程例如打开出水龙头时；2）改变管网曲线减小管网阻力R，系统流量增大，压力减小很少认为恒定，3）压力恒定，系统流量与功率成正比，流量增大，功率增大，电机转子转速在稳定区速度梢微降低，负荷增大；4）这就是泵的实际运行状态，流量大，功率大，流量小功率小，例如风门关小时、回流阀开大时，系统流量减小，功率减小，用电量也小；5）风门关小时、回流阀开大时，系统流量减小，功率减小，用电量也小，此时转子转速在稳定区速度梢微升高，负荷减轻；6）如果这时改变出水管径，就等于改变流量，改变电机运行功率，这就是改变出水管径改变流量的原理；7）相当于电路的电压不变，电阻R变化时，电流、功率变化的情况；3、泵机功率不变：1）相关物理过程如灭火水枪；2）用减小出水管截面，增大管网阻力R，减小流量、增大压力，泵机功率不变；3）目的在于增大压力，增大出口水流速度等；4）也是管网改造，减小流量、增大扬程、不增大系统功率的方法的原理；5）这个过程H-Q曲线，是上翘的双曲线形，流量与压力反比降低，或压力与流量反比升高的曲线；6）这个过程相当于恒流源电路中，外电路变阻器的电阻增大时，电流减小、电压升高、功率不变的情形；1、管网曲线一定时：这种运行情况适宜封闭式流体循环系统；２、改变管网曲线，调节流量：1）这是大部分风机、供水泵的正常工作状态；2）在这种状态下运行时，忽略压力的变化既恒压；3）在这种状态下运行时，流量与电机输出功率成正比，既风门大功率大、风门小功率小，所以用风门调节风量大小并不浪费电。
解析离心泵的特性曲线(图文)
图文解析离心泵的特性曲线一、离心泵的特性曲线定义当转速n为常量时，列出扬程（H）、轴功率（N）、效率（η）以及允许吸上真空高度（Hs）等随流量（Q）变化的函数关系，即：H = f（Q）；N = F（Q）；Hs = Ψ（Q）；η= φ（Q），我们把这些方程关系用曲线来表示，就称这些曲线为离心泵的特性曲线。
离心泵的特性曲线是液体在泵内运动规律的外在表现形式，这三条曲线需要根据试验的方法（采用离心泵特性曲线的测定装置，逐渐开启水泵出口阀门改变其流量，测得一系列的流量及相应的扬程和轴功率，然后将H一Q、N —Q、η一Q曲线绘制在同一张坐标纸上，即为一定型式离心泵在一定转速下的特性曲线），不同的水泵特性曲线不同，水泵的特性曲线由设备生产厂家提供。
严格意义上讲，每一台水泵都有特定的特性曲线。
在水泵特性曲线上，对应任意流量点都可以找到一组与其相对应的扬程、轴功率和效率值，通常把这一组相对应的参数称为工况，其对应最高效率点的一组工况称为最佳工况。
在生产实践中，水泵的运行工况点是通过管路的特性曲线与水泵的特性曲线确定的（M工况点，见下图）。
在选择和使用泵时，使水泵在高效区运行，以保证运转的经济和安全。
二、影响离心泵特性曲线的因素离心泵的特性曲线与很多因素有关，如液体的粘度与密度、叶轮出口宽度、叶片的出口安放角与叶片数及离心泵的压出室形状等均会对离心泵的特性曲线产生影响。
1、叶轮出口直径对性能曲线的影响在叶轮其它几何形状相同的情况下，如果改变叶轮的出口直径，则离心泵的特性曲线平行移动，见下图。
根据这一特性，水泵制造厂和使用单位可以采用车削离心泵叶轮外径的方法改变一台泵的性能范围，以使泵的性能更适合实际运行需要。
例如，某厂的一台离心式循环泵，其运行压力偏高，为降低压力，将叶轮外径由270mm车削到250mm后，在流量相同的情况下，压力下降，给水泵的电机电流减小，满足了运行的要求。
2、转速与性能曲线的关系同一台离心泵输送同一种液体，泵的各项性能参数与转速之间的关系式为：Q1/Q2 = n1/n2H1/H2 = (n1/n2)2Nl/N2 = (n1/n2)2三、理论特性曲线的定性分析1、理论扬程特性曲线的定性分析由HT =中，将C2u = u2 - C2rctgβ2 代入，可得：HT =（u2 - C2rctgβ2）叶轮中通过的水量可用此式表示：QT = F2C2r，也即：C2r =式中QT：泵理论流量（m3/s）；F2：叶轮的出口面积（m2）；C2r：叶轮出口处水流绝对速度的径向（m/s）。
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<<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。
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。
启动与停泵：灌液完毕后，此时应关闭出口阀后启动泵，这时所需的泵的轴功率最小，启动电流较小，以保护电机。
启动后渐渐开启出口阀。
停泵前，要先关闭出口阀后再停机，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。
实验四 离心泵特性曲线测定实验
实验四 离心泵特性曲线测定实验一、实验目的：1、熟悉离心泵的结构与操作方法，了解压力、流量的测量方法。
2、掌握离心泵特性曲线的测定方法、表示方法，加深对离心泵性能的了解。
二、实验内容：1、熟悉离心泵的结构与操作。
2、手动（或计算机自动采集数据和过程控制）测定某型号离心泵在一定转速下，Q （流量）与H （扬程）、N （轴功率）、η（效率）之间的特性曲线。
一、 实验原理：A 、离心泵性能的测定：离心泵是最常见的液体输送设备。
对于一定型号的泵在一定的转速下，离心泵的扬程H 、轴功率N 及效率η均随流量Q 的改变而改变。
通常通过实验测出Q-H 、Q-N 及Q-η关系，并用曲线表示之，称为特性曲线。
特性曲线是确定泵的适宜操作条件和选用泵的重要依据。
本实验中使用的即为测定离心泵特性曲线的装置，具体测定方法如下：1、H 的测定：在泵的吸入口和压出口之间以1N 流体为基准列柏努利方程出入入出入出入出出入出出出入入入）--+-+-+-=+++=+++f f H gu u g P P Z Z H H gu g P Z H g u g P Z 2(222222ρρρ （4-1）上式中出入-f H 是泵的吸入口和压出口之间管路内的流体流动阻力(不包括泵体内部的流动阻力所引起的压头损失)，当所选的两截面很接近泵体时，与柏努利方程中其它项比较，出入-f H 值很小，故可忽略。
于是上式变为：gu u g P P Z Z H 2(22入出入出入出）-+-+-=ρ （4-2）将测得的高差）入出Z Z -(和入出PP -的值以及计算所得的u 入，u 出代入式4-2即可求得H 的值。
2、 N 的测定：功率表测得的功率为电动机的输入功率。
由于泵由电动机直接带动，传动效率可视为1.0，所以电动机的输出功率等于泵的轴功率。
即： 泵的轴功率N ＝电动机的输出功率，kw电动机的输出功率＝电动机的输入功率×电动机的效率。
泵的轴功率＝功率表的读数×电动机效率，kw 。
实验二 离心泵特性曲线的测定实验
实验二离心泵特性曲线的测定实验一实验内容测定一定转速下离心泵特性曲线二实验目的1 了解离心泵的结构特点, 熟悉并掌握离心泵的工作原理和操作方法。
2 掌握离心泵特性曲线的测定方法三基本原理离心泵特性, 通常与泵的结构、泵的转数以及所输送的液体有关, 影响因素很多, 只能采用实验的方法实际测定。
根据伯努利方程得到扬程的计算公式He=P2gρ−P1gρ+h0+u22−u122g式中,h-二测压点截面之间的垂直距离, m 此次实验中h=0P1-真空表处截面的绝对压力, Mpa；P2-压力表处截面的绝对压力, Mpa U1-泵进口管流速, m/s；U2-出口管流速, m/s；He-泵的实际扬程离心泵的效率为泵的有效功率与轴功率之比值: ŋ=NeN轴式中ŋ-离心泵的效率；Ne-离心泵的有效功率, kw；N轴-离心泵的轴功率, kw。
有效功率可按下式计算：Ne= HeQρg[W]输入电机的电能在转变为机械能时存在一定的损失, 因此工程上有意义的是测定离心泵的总效率：ŋ总=ŋ轴ŋ电在此次实验中ŋ总≈1实验时, 使泵在一定转速下运转, 测出对应于不同流量的扬程、电机输入功率、效率等参数值, 将所得数据整理后用曲线表示, 即得到泵的特性曲线。
四实验设计流量用涡轮流量计测定, 计算式为: Q=ｆ／ξ其中- Q流量, L/s；ｆ-流量计的转子频率；ξ-涡轮流量计的仪表系数电机功率采用数字仪表测量:N电=15*显示读数（kw）水的温度由温度计测定, 温度及安装在泵出口管路的上方五实验装置及流程主要设备: 离心泵, 循环水箱, 涡轮流量计, 流量调节阀, 压力表, 真空表, 温度计1-水槽 2-真空表 3-压力表 4-离心泵 5-功率表 6-温度计 7-涡轮流量计 8-控制阀设备及流程说明实验装置及流程如上图所示, 由离心泵和进出口管路、压力表、真空表、涡轮流量计、和调节控制阀组成测试系统。
试验物料为自来水, 为节约起见, 配置水箱循环使用, 由这次试验的装置可以看到实验开始时不需要灌泵, 流量通过控制阀调节, 通过涡轮流量计测量其大小。
离心泵的特性曲线及其应用
离心泵的特性曲线及其应用
离心泵一般都有扬程曲线（Q-H）、效率曲线（Q-η）、功率曲线（Q-Pa）、汽蚀曲线（Q-NPSHr）。
不过液下泵没有汽蚀曲线（Q-NPSHr）。
离心泵的特性曲线如下图所示：
（泵性能曲线图）
泵的运行工况是泵的扬程曲线与装置曲线的交点。
所以说，泵的运行工况不只取决于泵的扬程曲线，同时也与装置曲线有关。
泵运行工况的调节
1、改变装置曲线来改变泵的运行工况点，如下图所示：
（改变装置曲线调节泵的运行工况）
可通过改变装置阻力改变装置曲线的形状。
上图中，假定开始泵在工况点2运行，当关小出口阀门时，装置曲线由2变为1，泵的运行工况点相应由工况点2变为1，泵的流量减少，扬程增加；当加大出口阀门开度时，装置曲线由2变为3，泵的运行工况点相应由工况点2变为3，泵的流量增加、扬程降低。
2、改变扬程曲线来改变泵的运行工况点，如下图所示：
（改变扬程曲线调节泵的运行工况）
不同的泵有不同的扬程曲线，同一台泵可通过改变叶轮直径、改变转速等方法来改变泵的扬程曲线。
上图中，假定泵的叶轮直径为D1时对应泵性能曲线1、运行工况点1；当叶轮直径切削至D2和D3时，其性能曲线变为2、3，工况点也变为2、3，对应流量减少，扬程降低。
当降低泵的转速时，情况类似。
3、同时改变装置曲线和扬程曲线改变泵的运行工况点。
当采用上面一种方法不足以满足使用要求时，可以同时改变装置曲线和扬程曲线来调节泵的运行工况点，以到达理想的运行工况点。
离心泵的特性曲线
离心泵的特性曲线
离心泵是用于液体输送的工程设备，其具有流量、扬程、能量损耗等特性曲线。
离心泵的特性曲线，也叫性能曲线，是表示离心泵在不同工作条件下所取得的性能测试结果，其中包括流量曲线、扬程曲线、能量损失曲线等，可以根据这些曲线考查离心泵的性能情况。
1、流量曲线
流量曲线是离心泵性能曲线中最重要的一个曲线，它用抽水机的转速和流量的实验曲线做出来的，它表示离心泵在不同转速下输出的流量值。
流量曲线一般分为正端曲线和反比曲线。
正端曲线的表示，用抽水机的转速从低到高度和流量交点所构成的曲线，也说明着当抽水机转速提高1倍时，流量提高2倍。
反比曲线表示，流量与转速反比，当转速提高1倍时，流量减少1/2倍。
2、扬程曲线
扬程曲线表示离心泵在不同转速下所取得的扬程大小，即在1个固定的转速前提下，流量的增长会导致扬程的减小以及提高转速会带来扬程的增加。
从实际上来说，扬程曲线用于分析泵在不同转速下发出的压力，以及在设计离心泵的参数时的参照依据。
3、轴功率曲线
轴功率曲线是表示离心泵在不同情况下，轴承受的力和其产生的功率的相对大小的曲线，它可以用来检验泵的叶轮设计是否合理，以及它的效率，也可以用来加以改善泵的效率和能耗等。
4、能量损失曲线
能量损失曲线是表示泵在不同转速和扬程的情况下，其产生的能量损失的曲线。
能量损失曲线越平滑，表明扬程和流量在不同工况时的能量损失变化越不大，也就是泵的效率更高。
能量损失曲线可以用来预测离心泵的能耗情况，从而提高泵的性能。
离心泵的工作原理
2. 流体输送机械2.1 概述（1）管路特性曲线方程——描述管路中流量v q 与所需补加能量H 的关系式列以单位重量流体为衡算基准的机械能衡算式（实际流体柏努利方程式）22112212f22p u p u z H z Hggg gρρ+++=+++∑ （m ）22212121f()()2p p u u H z z Hg ggρρ-=+-+++∑22f pu H ggρ∆∆=++∑2v 2422fq l u l Hdg d gπλζλζ⎡⎤⎛⎫⎢⎥ ⎪⎢⎥ ⎪⎢⎥⎪⎡⎤⎢⎥⎛⎫⎛⎫⎝⎭∑=+=+ ⎪ ⎪⎢⎥⎢⎥⎝⎭⎝⎭⎣⎦⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦∑∑22v v 248()l d q K q d g λζπ⎡⎤+⎢⎥==⎢⎥⎢⎥⎣⎦∑管路特性曲线方程2v H B Aq =+B gρ∆=p，242428()8()8e 5ll (l +l )d dK d gd ggdλζλζλπππ++===∑∑∑注意：① 题指南p 177，式（11-9）2KQ B h e +=等于上式e v ph H q Q B z gρ∆===∆+，，② 3v (/),()q m s H m若指定解题时33v (//m in)q m h m 或，所求H 仍为（m ）。
K =？③ 阀门关小，e l K ζ↑↑↑∑∑（），，管路特性曲线变陡，在同样流量v q 下所需补加能量H ↑。
（1）流体输送机械的压头和流量（风机的全风压和风量）泵的流量33v (//)q m h m s 或指泵的单位时间内送出的液体体积，也等于管路中的流量，这是输送任务所规定必须达到的输送量。
泵的压头（又称扬程）e H （解题指南用H 表示，m ）是指泵向单位重量流体提供的能量。
泵e H 与v q 的关系是本章的主要内容。
（2）流体输送机械的分类 ① 动力式（叶轮式）：包括离心式、轴流式；② 容积式（正位 移式）：包括往复式，旋转式；③其他类型：如喷射式等。
2.2 离心泵2.2.1 离心泵的工作原理（1）离心泵的主要构件——叶轮和蜗壳 （2）离心泵的理论压头T H假设：①叶片的数目无限多，叶片的厚度无限薄，从而可以认为液体完全沿着叶片的弯曲表面流动，无任何环流现象；②液体是理想流体，无摩擦阻力损失。
第六节离心泵的特性曲线
三、流量效率曲线
效率曲线为从最高点向两侧下降的变化趋势。
四、流量与允许吸上真空度曲线 离心泵流量与允许吸上真空度曲线是一条下降的曲线。 而离心泵流量与汽蚀余量(HSV或Δh)曲线是一条上升的
曲线。
离心泵的试验性能曲线
离心泵的试验性能曲线:在一定的转速下测定水泵扬程、轴功率、效 率与流量之间的关系，并绘出完整的性能曲线。
一、流量和扬程曲线 结论： Q～H曲线是下降的曲线，即随流量Q的增大，
扬程H逐渐减少。相应与效率最高值的点的参数，即水泵 铭牌上所列的各数据。水泵的高效段（不低于最高效率 点10%左右）
二、流量与轴功率曲线
离心泵的轴功率随流量增加而逐渐增加，曲线有上升的 特点。
当流量为零时（闸阀关闭），轴功率最小。因此，为便 于离心泵的启动和防止动力机超载，启动时，应将出水 管路上的闸阀关闭，启动后，再将闸阀逐渐打开，即水 泵的闭阀启动。
水泵样本或产品目录中除了以性能曲线表示水泵的性能外，还以表 格的形式给出水泵的性能。
12SH-6型泵性能表
水泵 型号
流量Q
m3/h L/s
扬程 H(m)
转速 n
(r/min)
功率 P (KW)
轴 配套 功率 功率
效率 (%)
允许 吸上 真空 度(m)
叶轮 直径 D(mm)
重量 (kg)
12SH-6 590 164 792 220 936 260
IS型单级单吸泵的综合性能图
BA 型泵的综合性能图
98
213
74
5.4
90 1450 250 300 77.5 4.5
82
279
75
3.5
540 847
离心泵特性曲线解读
·1·第一节 离心泵2-1-1 离心泵的工作原理离心泵的种类很多，但工作原理相同，构造大同小异。
其主要工作部件是旋转叶轮和固定的泵壳（图2-1）。
叶轮是离心泵直接对液体做功的部件，其上有若干后弯叶片，一般为4~8片。
离心泵工作时，叶轮由电机驱动作高速旋转运动（1000~3000r/min ），迫使叶片间的液体也随之作旋转运动。
同时因离心力的作用，使液体由叶轮中心向外缘作径向运动。
液体在流经叶轮的运动过程获得能量，并以高速离开叶轮外缘进入蜗形泵壳。
在蜗壳内，由于流道的逐渐扩大而减速，又将部分动能转化为静压能，达到较高的压强，最后沿切向流入压出管道。
在液体受迫由叶轮中心流向外缘的同时，在叶轮中心处形成真空。
泵的吸入管路一端与叶轮中心处相通，另一端则浸没在输送的液体内，在液面压力（常为大气压）与泵内压力（负压）的压差作用下，液体经吸入管路进入泵内，只要叶轮的转动不停，离心泵便不断地吸入和排出液体。
由此可见离心泵主要是依靠高速旋转的叶轮所产生的离心力来输送液体，故名离心泵。
离心泵若在启动前未充满液体，则泵内存在空气，由于空气密度很小，所产生的离心力也很小。
吸入口处所形成的真空不足以将液体吸入泵内，虽启动离心泵，但不能输送液体，此现象称为“气缚”。
所以离心泵启动前必须向壳体内灌满液体，在吸入管底部安装带滤网的底阀。
底阀为止逆阀，防止启动前灌入的液体从泵内漏失。
滤网防止固体物质进入泵内。
靠近泵出口处的压出管道上装有调节阀，供调节流量时使用。
2-1-2 离心泵的理论压头一、离心泵的理论压头从离心泵工作原理知液体从离心泵叶轮获得能量而提高了压强。
单位质量液体从旋转的叶轮获得多少能量以及影响获得能量的因素，可以从理论上来分析。
由于液体在叶轮内的运动比较复杂，故作如下假设：（1）叶轮内叶片的数目无限多，叶片的厚度为无限薄，液体完全沿着叶片的弯曲表面而流动。
无任何倒流现象；（2）液体为粘度等于零的理想液体，没有流动阻力。
2.1离心泵原理和工作曲线(1)
对流体输送机械的基本要求
(1) 能适应被输送流体的特性，例如它们的粘性、腐蚀性 、毒性、易燃易爆性及是否含有固体杂质等。 (2) 能满足生产工艺上对能量（压头）和流量的要求 (3) 结构简单，操作可靠和高效，投资和操作费用低
在化工生产中，选择适宜的流体输送机械类型和型号 以及确定设备的安装位置是十分重要的。
（KWg ：）重力加速度，m/s2
cr2
2
在高速旋转的叶轮当中， 液体随叶轮旋转：u1、u2 液体质点的运动包括： 叶片表面的流动：w1、w2
液体与叶轮一起旋转的速度u1或u2：方向与所处圆周的切线
方向一致，大小为：
u1
2r1n
60
u2
2r2 n
60
液体沿叶片表面运动的速度w1、w2，方向为液体质点所处叶
片的切线方向，大小与液体的流量、流道的形状等有关
4）轴功率N及有效功率Ne
轴功率：电机输入泵轴的功率,用N表示，单位为J/S、W或KW
有效功率：液体从叶轮获得的功率，用Ne表示
轴功率和有效功率之间的关系为 ： N Ne /
有效功率可表达为
Q：泵流量 m3/s
Ne QHg （W）
H：泵压头 m ： 液体的密度，
QHg
1000
QH
102
kg/m3
•容积损失hv ： 液体泄漏引起→ 容积效率ηv
离心泵在运转过程中，有一部分获得能量的高压液体，通过叶 轮与泵壳之间的间隙流回吸入口，使得排出流量少于吸入量。
•机械损失hm ：机械摩擦引起→ 机械效率ηm
泵在运转时，在轴承、轴封装置等机械部件接触处由于机械摩 擦而消耗部分能量。
•水力损失hh ： 阻力引起→ 水力效率ηh
离心泵流量扬程曲线
离心泵流量扬程曲线
离心泵是一种常见的工业设备，用于将液体从一个地方输送到另一个地方。
离心泵的工作原理是通过旋转叶轮产生离心力，将液体抛出。
离心泵的流量扬程曲线是用来描述离心泵在不同工作条件下的流量和扬程之间的关系。
离心泵的流量扬程曲线通常以图形的形式表示。
横轴表示流量，纵轴表示扬程。
曲线的形状取决于离心泵的设计和工作条件。
一般来说，离心泵在低流量下，扬程较高；而在高流量下，扬程较低。
这是因为在低流量下，离心泵所需的离心力较小，所以能够提供较高的扬程；而在高流量下，离心泵所需的离心力较大，所以能够提供较低的扬程。
离心泵的流量扬程曲线对于工程师来说非常重要，因为它可以帮助他们选择合适的离心泵以满足特定的工作要求。
例如，如果需要将液体从一个低处抬升到一个高处，就需要选择具有较高扬程的离心泵。
而如果只是需要将液体在同一水平面上输送，就可以选择具有较大流量但较低扬程的离心泵。
此外，离心泵的流量扬程曲线还可以帮助工程师评估离心泵的性能。
通过观察曲线的斜率，可以了解离心泵在不同流量下的效率变化。
一般来说，离心泵在设计流量附近的效率最高，而在低流量和高流量下的效率较低。
因此，工程师可以根据实际需求来选择合适的流量范围，
以达到最佳的效率。
总而言之，离心泵的流量扬程曲线是描述离心泵性能和选择合适离心泵的重要工具。
工程师可以通过分析曲线来确定最佳的工作条件，并确保离心泵在工作中达到最佳效果。
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气体压送机械:输送和压缩气体的机械
如鼓风机、压缩机、真空泵等 2 按工作原理分类 动力式(叶轮式):利用高速旋转的叶轮使流体获得能量,
如离心泵、轴流泵 容积式(正位移式):利用活塞或转子的挤压使流体获得能
量,如往复泵、旋转泵(齿轮泵、螺杆泵)
其它类型:如喷射式(常用于抽真空，又称喷射式真空泵)
3）轴封装置：泵轴与泵壳之间的密封装置
a)轴封的作用 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。
b)轴封的分类
填料密封：将泵轴穿过泵壳的环隙作成密封圈，于其中
轴封装置
填入软填料。主要由填料函壳、软填料和填 料压盖组成，普通离心泵采用这种密封。
机械密封：主要由装在泵轴上随之转动的动环和固定 于泵壳上的静环组成，两个环形端面由弹 簧的弹力互相贴紧而作相对运动，起到密 封作用。
二、离心泵的基本方程式
基本方程式从理论上说明单位重量流体获得能量的 多少及影响能量获得的因素(泵的压头与结构、尺寸、转 速及流量等因素间的关系)
1、基本方程式的导出
假设如下理想情况： 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，液体质点完全沿叶片弯曲表面流动，不发生 任何环流现象。
闭式和半闭式叶轮，部分高压液体漏入叶轮与泵壳 之间，而叶轮前侧吸入口为低压，因此叶轮前后两侧 压力不等，产生轴向推力。因此，在后盖通常开有若 干平衡孔，以平衡部分轴向推力。
按吸液方式
单吸式叶轮 液体只能从叶轮一侧被吸入，结 构简单。
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 且可以较好的消除轴向推力。
离心泵之所以能输送液体，主要是依靠高速旋转叶 轮所产生的离心力，因此称为离心泵。
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”。
危害：离心泵无法完成吸液，无法正常工作
对流体输送机械的基本要求
(1) 能适应被输送流体的特性，例如它们的粘性、腐 蚀性、毒性、易燃易爆性及是否含有固体杂质等。 (2) 能满足生产工艺上对能量（压头）和流量的要求 (3) 结构简单，操作可靠和高效，投资和操作费用低
在化工生产中，选择适宜的流体输送机械类型和型 号以及确定设备的安装位置是十分重要的。
பைடு நூலகம்
单吸式
双吸式
2）泵壳（蜗壳） a)泵壳的作用 •汇集液体，作导出液体的通道； •转能：使液体的能量发生转换，一部分动能转变为静压能。
b)导轮 为了减少液体直接进入蜗壳时的碰撞，在叶轮与泵壳之间 有时还装有一个固定不动的带有叶片的圆盘，称为导轮 。导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。
气缚现象
防止措施：泵启动前，须先灌液。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，用于开停车和调 节流量。
若泵的位置低于槽内液面，则启动时就无需灌泵。
2、基本部件和构造
1）叶轮 a)叶轮的作用 将电动机的机械能传给液体,使液体的动能和静压能有所提高。
b)叶轮的分类：叶轮由6－12片弯曲的叶片构成
根据结构
闭式叶轮 叶片的内侧带有前后盖板，适于输送干
净流体，效率较高。 开式叶轮 没有前后盖板
半闭式叶轮 只有后盖板 开式和半闭式叶轮流道不易堵塞，适用于输送含固体颗粒的液 体悬浮液。但液体在叶片间流动时易产生倒流，故这类泵的效率 较低。
闭式
半闭式
敞式（开式）
1、工作原理
• 由若干个弯曲的叶片组成 的叶轮置于具有蜗壳通道 的泵壳之内。
• 叶轮紧固于泵轴上，泵轴 与电机相连， 可由电机带 动旋转。 • 吸入口位于泵壳中央与吸入管路相连，并在吸入管底部装 一 止逆阀。 • 泵壳的侧边为排出口，与排出管路相连，装有调节阀
这是等待出厂的离心泵
离心泵的工作过程： • 开泵前，先在泵内灌满要输送的液体。 • 开泵后，泵轴带动叶轮一起高速旋转产生离心力。液体在
此作用下，从叶轮中心被抛向叶轮外周，压力增高，并以 很高的速度流入泵壳。 • 在蜗形泵壳中由于流道的不断扩大，液体的流速减慢，使 大部分动能转化为压力能。最后液体以较高的静压强从排 出口流入排出管道。
• 泵内的液体被抛出后，叶轮的中心形成了低压区，在液面压 强（大气压）与泵内压力（负压）的压差作用下，液体便 经吸入管路进入泵内，填补了被排除液体的位置。
§2 离 心 泵
离心泵（centrifugal pump）的特点： ❖ 结构简单，操作方便； ❖ 流量大而且均匀，效率高； ❖ 适用范围广。
•离心泵的工作原理与结构 •离心泵基本方程 •离心泵的主要性能参数特性曲线 •离心泵的安装高度 •离心泵的调节 •离心泵的类型与选用
一、离心泵的工作原理与结构
2）输送的是理想液体，流动中无流动阻力。
cr2
2
在高速旋转的叶轮当中， 液体随叶轮旋转：u1、u2 液体质点的运动包括： 叶片表面的流动：w1、w2
液体与叶轮一起旋转的速度u1或u2：方向与所处圆周的切线
方向一致，大小为：
酵母泥
阀门
管子
管件 (弯头)
输送机械 (泵)
§1 概 述
在化工生产加工中，常常需要将流体 从低处输送到高处； 从低压送至高压； 沿管道送至较远的地方。 为达到此目的，必须对流体加入外功，以克服流
体阻力及补充输送流体时所不足的能量。
E1 We E2 hf
为流体提供能量的机械称为流体输送机械。
输送设备分类
本章的目的： 结合化工生产的特点，讨论各种流体输送机械的操作原
理、基本构造与性能，合理地选择其类型、决定规格、计 算功率消耗、正确安排在管路系统中的位置等
主要内容：
◆概述 ◆离心泵 ◆其他类型液体输送机械 ◆气体输送机械
麦汁
板式灭菌器
柱式供氧器 菌种 二级发酵罐
一级发酵罐
酵母分离器 啤酒
泵
搅拌式多罐型啤酒连续发酵流程图