第3讲 离心泵特性曲线
离心泵的性能参数与特性曲线
离心泵的性能参数与特性曲线泵的性能及相互之间的关系是选泵和进行流量调节的依据。
离心泵的主要性能参数有流量、压头、效率、轴功率等。
它们之间的关系常用特性曲线来表示。
特性曲线是在一定转速下，用20℃清水在常压下实验测得的。
（一）离心泵的性能参数1、流量离心泵的流量是指单位时间内排到管路系统的液体体积，一般用Q表示，常用单位为l/s、m3/s或m3/h等。
离心泵的流量与泵的结构、尺寸和转速有关。
2、压头（扬程)离心泵的压头是指离心泵对单位重量（1N）液体所提供的有效能量，一般用H表示，单位为J/N或m。
压头的影响因素在前节已作过介绍。
3、效率离心泵在实际运转中，由于存在各种能量损失，致使泵的实际（有效）压头和流量均低于理论值，而输入泵的功率比理论值为高。
反映能量损失大小的参数称为效率。
离心泵的能量损失包括以下三项，即(1)容积损失即泄漏造成的损失，无容积损失时泵的功率与有容积损失时泵的功率之比称为容积效率ηv。
闭式叶轮的容积效率值在0.85～0.95。
(2)水力损失由于液体流经叶片、蜗壳的沿程阻力，流道面积和方向变化的局部阻力，以及叶轮通道中的环流和旋涡等因素造成的能量损失。
这种损失可用水力效率ηh来反映。
额定流量下，液体的流动方向恰与叶片的入口角相一致，这时损失最小，水力效率最高，其值在0.8～0.9的范围。
(3)机械效率由于高速旋转的叶轮表面与液体之间摩擦，泵轴在轴承、轴封等处的机械摩擦造成的能量损失。
机械损失可用机械效率ηm来反映，其值在0.96～0.99之间。
离心泵的总效率由上述三部分构成，即η=ηvηhηm（2-14）离心泵的效率与泵的类型、尺寸、加工精度、液体流量和性质等因素有关。
通常，小泵效率为50～70％，而大型泵可达90％。
4、轴功率N由电机输入泵轴的功率称为泵的轴功率，单位为W或kW。
离心泵的有效功率是指液体在单位时间内从叶轮获得的能量，则有Ne = HgQρ（2-15）式中Ne------离心泵的有效功率，W；Q--------离心泵的实际流量，m3/s；H--------离心泵的有效压头，m。
离心泵3-离心泵的性能曲线
2.流量损失：
3.机械损失：
1. 流动损失
⑴ 摩阻损失hf
吸入室 叶轮流道 蜗壳 扩压器等 转弯、突然收缩或扩大等
摩擦阻力损失
+
h f ck1Q
2
局部阻力损失
达西公式： 由：λ=const
l c2 hf d 2
泵内流速高，处于阻力平方区。 主要区域：边界层内部的有旋流动。
靠近壁面的流动
H H-q q
3. 机械损失
⑴ 圆盘摩擦损失
最大
⑵ 密封件与泵轴之间的摩擦损失 ⑶ 轴与轴承之间的摩擦损失
u2 3 5e N df k df gD ( ) (1 ) 100 D2
2 2
二、泵的各种功率和效率
HT∞→HT→H 1. 水力功率和水力效率
单位时间内泵叶轮给出的总能量。
QT→Q
离心泵的基本特性曲线：三条，即H—Q、N—Q 和η—Q曲线。
离心泵的全性能曲线 ：四条，即H—Q、N—Q、 η—Q和[△h]—Q曲线。
①. H—Q特性
泵的选用与操作的依据 。
陡降：Q流量变化小而H变化大； 平坦：Q流量变化大而H变化小； 驼峰：驼峰点T点左边工作不 稳定。 图1-31 三种H-Q特性比较
N、Ne、η
Ne
QH
1000
Ne η 100% N
N h QT HT
N e QH
QT Q q
H T H h f hs
H T H h f hs
水力效率：衡量流动 损失的大小。
H h HT h HT h u2c2u
（1-17）
ck2—与冲击损失系数及过流
面积有关的系数。
图1-20 流动损失曲线
离心泵特性曲线
离心泵特性曲线离心泵的特性曲线是将由实验测定的q、h、n、η等数据标绘而成的一组曲线。
此图由泵的制造厂家提供，供使用部门选泵和操作时参考。
不同型号泵的特性曲线不同，但均有以下三条曲线：(1)h-q线表示压头和流量的关系；(2)n-q线表示泵轴功率和流量的关系；(3)η-q线表示泵的效率和流量的关系；(4)泵的特性曲线均在一定输出功率下测量，故特性曲线图上Mercoeur输出功率n值。
离心泵特性曲线上的效率最高点称为设计点，泵在该点对应的压头和流量下工作最为经济。
离心泵铭牌上标出的性能参数即为最高效率点上的工况参数。
离心泵的性能曲线可以做为挑选泵的依据。
确认泵的类型后，再依流量和压头选泵。
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10m/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。
解泵的主要性能参数包括转速n、流量q、扬程h、轴功率n和效率。
直接测出的参数为转速n=2900r/min流量q＝10m/h=0.00278m/s轴功率n＝1.07kw需要进行计算的有扬程h和效率。
用式排序扬程h，即为已知：于是二、影响离心泵性能的主要因素1液体物理性质对特性曲线的影响生产厂所提供更多的特性曲线就是以清水做为工作介质测量的，当运送其它液体时，必须考量液体密度和粘度的影响。
(1)粘度当输送液体的粘度大于实验条件下水的粘度时，泵体内的能量损失增大，泵的流量、压头减小，效率下降，轴功率增大。
(2)密度离心泵的体积流量及压头与液体密度毫无关系，功率则随其密度减小而减少。
2离心泵的输出功率对特性曲线的影响当液体粘度不大，泵的效率不变时，泵的流量、压头、轴功率与转速可近似用比例定律计算，即式中：q1、h1、n1离心泵输出功率为n1时的流量、扬程和功率。
离心泵的特性曲线
离心泵的特性曲线离心泵的特性曲线前言我们知道离心泵的流量和扬程是可以调节的，它不仅受管道条件的影响，也受液体粘度的影响。
泵在并联和串联工作时也不一样。
通常我们用泵的排量、扬程、轴功率和效率、转数等基本参数来表明泵的工作性能。
为了方便，我们常把它们之间的关系划成曲线图，用它正确的选择泵，确定电机的功率，使泵在最优工况下工作，并解决遇到的许多实际问题。
一、离心泵特性曲线的基本知识1、概念在泵的转速不变的情况下，泵的流量、圧头、功率和效率等之间存在着相互关系，这些相互关系可用Q—H(流量—扬程)、Q—N(流量—功率)、Q—η(流量—效率)曲线图来表示，这种曲线图就叫做泵的特性曲线。
2、作用离心泵的特性曲线是用来表示离心泵的主要参数之间的关系的曲线，是根据实验获得的数据绘制而成的。
曲线图上的任何一个参数发生变化，其它的数值都会随之改变。
3、性能参数离心泵特性曲线的主要性能参数有流量、扬程、有效功率、轴功率、效率。
①流量：又叫排量，表示泵在单位时间内输出液体的体积或重量的数值。
用Q表示。
体积流量的单位是m3/h(米3/小时)、m3/s(米3/秒)、L/s(升/秒)；重量流量的单位是t/h(吨/小时)、kg/s(千克/秒)。
②扬程：它是每一单位重量的液体通过离心泵其能量的增加值，也就是这台离心泵能够扬水的高度。
用H表示，单位是m(米)。
压力与扬程的关系：P=H×γ即：压力=扬程×重度。
③有效功率：离心泵在单位时间内对液体所做的功。
用N表示，单位是kw(千瓦)。
④轴功率：离心泵的输入功率称轴功率，也就是原动机传给泵轴的功率。
用N 轴表示，单位是kw(千瓦)。
⑤效率：泵的有效功率与轴功率之比称泵的效率。
用η表示。
二、测定离心泵有关工作参数的方法1、测定前的准备工作①选用经过标定的外输油流量计(一般为0.2级)②选用标准的精密压力表安装在泵的出口管线上，真空表安装在泵进口管线上。
③选用电压表，电流表(或万用表)及功率因数表。
4.3离心泵的特性曲线 - Copy
qv = qt - ∑q
一般取：v 0.93 ~ 0.98
qv q v 1 qt qt
（3）水力损失：包括流动阻力损失 hhyd 和冲击损失 hsh。 其中：流动阻力损失 hhyd =沿程摩擦损失+局部阻力损失 冲击损失 hsh=叶轮进口冲击损失
总损失：h水=hhyd+hsh
hyd
（三）.联合特性曲线
泵与管路联合工作，遵守质量守恒和能量守恒原理。
稳定工况：q泵 = q管
H泵 = H管
H
稳定工况点为：A点。 此时的压头、流量：HA、qA。
HA
A
qA
q
• 4.3.2
离心泵的流量调节
B
A
（1）.改变泵出口阀开度
改变管路特性曲线。在排出管路上安装闸阀。 阀开大时：q↑，H↓ 阀管小时：q↓，H↑ 特点：简单、方便、灵活，普遍采用；
H 泵 1.05 ~ 1.1H
v
离心泵的选型
离心泵的选型
• 单级离心泵系列型谱：
4.3.5 离心泵的启动与运行
（1）启动前检查 ① 泵轴润滑油是否达到油标尺度。 ② 安装是否牢固。 ③ 叶轮转动是否灵活。 ④ 大功利泵排除阀是否关闭。 （2）充水 向泵壳和吸入管内充满水，泵壳要放气。输送高温液体要先暖 泵。
A B
能量损失大。
（2）.出口旁路分流调节 改变管路特性曲线。排出管接一支路，
用于泄流。支路管开启时，系统流量被泄掉。
此时： H↓、q↑ 特点：简单、方便；不经济。
（3）. 液位或出口压力调节
改变管路特性曲线。利用排出管液位或压力的升高或降低，
即改变△Z或pB。 使HT 变化。 B A 液位升高时：H↑、q↓
离心泵的曲线
离心泵的曲线【实用版】目录1.离心泵的特性曲线定义与含义2.离心泵特性曲线的主要参数3.离心泵特性曲线的作用与应用4.离心泵最高效率的工况点正文离心泵是一种广泛应用于工业、农业、建筑等领域的流体输送设备。
离心泵的特性曲线是描述其工作性能的重要参数，通过对特性曲线的分析，可以确定泵在不同工况下的运行状态，从而保证泵的高效、稳定运行。
本文将从离心泵的特性曲线定义与含义、主要参数、作用与应用以及最高效率的工况点等方面进行详细阐述。
一、离心泵的特性曲线定义与含义离心泵的特性曲线是指在一定转速下，扬程（h）、轴功率（n）、效率（η）以及允许吸上真空高度（hs）等参数随流量（q）变化的函数关系曲线。
这些曲线用以表示离心泵在不同流量下的工作性能，有助于我们了解泵的运行状况并确定其工作范围。
二、离心泵特性曲线的主要参数离心泵特性曲线主要包括以下四个参数：1.扬程（h）：表示泵能提供的流体压力能力，是泵的重要性能参数之一。
2.轴功率（n）：表示泵驱动电机所需的功率，与流量、扬程和效率等因素有关。
3.效率（η）：表示泵将输入的机械能转换为流体动能的效果，是评价泵性能优劣的重要指标。
4.允许吸上真空高度（hs）：表示泵能承受的最大真空度，与泵的结构、转速等有关。
三、离心泵特性曲线的作用与应用离心泵特性曲线在实际应用中具有重要作用，主要表现在以下几个方面：1.确定泵的工作状态：通过特性曲线，可以在不同流量点找出对应的扬程、功率、效率和汽蚀余量值，这一组参数称为泵的工作状态，简称工况或离心泵工况点。
2.保证泵的高效运行：通过选择合适的工况点，可以使泵在高效率下运行，降低能耗，提高输送效率。
3.防止泵的汽蚀现象：特性曲线可以帮助我们确定泵的允许吸上真空高度，避免泵在吸上过程中产生汽蚀，影响泵的正常运行。
4.指导泵的选型与安装：特性曲线可以为泵的选型、安装和调试提供重要依据，确保泵在不同工况下都能稳定、高效地运行。
四、离心泵最高效率的工况点离心泵最高效率的工况点是指泵在运行时，效率达到最大值的流量点。
离心泵特性曲线
离心泵特性曲线首先离心泵的特性曲线图如下接下来是对于这个图的一些解读：离心泵的性能曲线包括流量-扬程（Q-H）曲线、流量-功率曲线（Q-N）、流量-效率曲线（Q-ŋ）以及流量-汽蚀余量（Q-NPSHr）曲线。
水泵的性能参数之间的相互变化关系及相互制约性：首先以该水泵的额顶转速为先决条件的。
水泵性能曲线主要有三条曲线：流量—扬程曲线，流量—功率曲线，流量—效率曲线。
它是离心泵的基本的性能曲线。
比转速小于80的离心泵具有上升和下降的特点称驼峰性能曲线。
比转速在80～150之间的离心泵具有平坦的性能曲线。
比转数在150以上的离心泵具有陡降性能曲线。
一般的说，当流量小时，扬程就高，随着流量的增加扬程就逐渐下降。
上述曲线都是在一定的转速下，以试验的方法求得的。
不同的转速，可以通过公式进行换算。
在性能曲线上，对于一个任意的流量点，都可以找出一组与其相对应的扬程、功率、效率以及汽蚀余量值。
通常，把这一组相对应的参数称为工作状况，简称工况或工况点。
对于离心泵最高效率点的工况称为最佳工况点。
泵在最高效率点工况下运行是最理想的。
但是用户要求的性能千差万别，不一定和最高效率点下的性能相一致。
要想使每一个用户要求的泵都在泵最高效率点下运行，那样做需要的泵规格就太多了。
为此，规定一个范围（通常以效率下降5%~8%为界），称为泵的工作范围。
我们利用叶轮的切割或者变频技术可以扩大泵的工作范围。
我们把同一类型的水泵，将它的各种不同比转数以及相同比转数不同口径的泵的工作区域集中画在同一个Q-H坐标平面上。
为了使图面上大泵的方块不致太大，坐标可以采用对数坐标，于是就得到了该类型泵的系列型谱。
各类型的泵均有各自的型谱，使用户选用水泵十分方便。
每种系列用几种比转数的水力模型，泵的口径按一定的流量间隔比变化。
同一口径的泵扬程也按一定的间隔变化。
ISO 2858规定了标准的型谱。
实验报告三：离心泵的特性曲线
实验报告三：离心泵的特性曲线离心泵的特性曲线一、实验目的1、了解离心泵结构与特性，学会离心泵的操作。
2、掌握离心泵特性曲线测定方法。
二、实验原理离心泵的特性曲线是选择和使用离心泵的重要依据之一，其特性曲线是在恒定转速下扬程h、轴功率n及效率η与流量v之间的关系曲线，它是流体在泵内流动规律的外部表现形式。
由于泵内部流动情况复杂，不能用数学方法计算这一特性曲线，只能依靠实验测定。
1.水头H的测量和计算在泵进、出口取截面列柏努利方程:2u2？u12p2？p1h？？z2？z1？？G2gp1，P2：泵进口和出口处的压力，N/mρ：液体密度kg/mu1，U2：泵进口和出口的流量分别为m/SG：重力加速度m/S当泵进、出口管径一样，且压力表和真空表安装在同一高度，上式简化为：二232.轴功率n的测量和计算h?p2?p1?gn=0.94ww-电机输出功率；w可以看出，要测量泵的轴功率，只需测量电机的输出功率，并将其乘以功率转换中的放大倍数。
3、效率η的计算泵效率η是泵的有效功率ne与轴功率n的比值。
有效功率ne是单位时间内流体从泵获得的功，轴功率n是单位时间内泵从电机获得的功。
两者之间的差异反映了水力损失、体积损失和机械损失的大小。
泵的有效功率ne可用下式计算：ne=hvρg故η=ne/n=hvρg/n4、转速改变时的换算泵的特性曲线是规定速度下的数据，也就是说，特性曲线上所有试验点的速度相同。
然而，事实上，当感应电动机的转矩发生变化时，其速度也会发生变化。
这样，随着流量的变化，多个实验点的速度会有所不同。
因此，在绘制特性曲线之前，必须将测量数据转换为平均转速下的数据。
转换关系如下：三、实验装置流程离心泵性能特性曲线测量系统装置过程控制流程图和离心泵性能特性曲线测量实验仪表控制柜面板图如图所示：四、实验步骤及注意事项1.关闭入口阀和管道阀。
2、打开总开关，打开仪表开关通电，把离心泵电源转换到“直接”位置。
停止按钮灯亮。
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）。
离心泵特性曲线
离心泵特性曲线
离心泵特性曲线（Centrifugal pump performance curve）是描述离心泵在不同工作条件下流量、扬程、效率和功率
等性能参数的变化关系的曲线。
离心泵特性曲线通常由以下几个要素构成：
1. 流量（Flow）：流经离心泵的液体体积或质量的量度，
通常以升/秒或立方米/小时表示。
2. 扬程（Head）：液体在离心泵内获得的压力能量，通常以米或千帕表示。
3. 效率（Efficiency）：离心泵将输入的功率转化为输出的液体动能的比例。
效率通常以百分比表示。
4. 功率（Power）：离心泵所需的电功率或机械功率，通常以千瓦或马力表示。
离心泵特性曲线一般由实验测量得到，根据不同工作条件下的流量、扬程和功率等数据绘制而成。
典型的离心泵特性曲线通常呈现出以下特点：
1. 最大扬程点（Maximum Head Point）：离心泵在某一流量下能够提供的最大扬程。
该点通常是离心泵特性曲线上的最高点，也是离心泵的额定扬程。
2. 最大效率点（Maximum Efficiency Point）：离心泵在某一流量下能够达到的最高效率。
该点通常是离心泵特性曲线上的效率最大值点。
3. 关闭阻塞点（Shut-off Head Point）：离心泵在流量为零时的扬程。
该点通常是离心泵特性曲线上的最低点。
离心泵特性曲线的形状和特点对于选型和运行离心泵都具有重要的参考价值，可以帮助用户了解离心泵在不同工况下的性能和适用范围，并进行合理的运行和维护。
离心泵特性曲线
离心泵的特性曲线压头、流量、功率和效率是离心泵的主要性能参数。
这些参数之间的关系，可通过实验测定。
离心泵生产部门将其产品的基本性能参数用曲线表示出来，这些曲线称为离心泵的特性曲线(characteristic curves)。
以供使用部门选泵和操作时参考。
特性曲线是在固定的转速下测出的，只适用于该转速，故特性曲线图上都注明转速n的数值，常绘有三种曲线，即1.H-Q曲线H-Q曲线表示泵的流量Q和压头H的关系。
离心泵的压头在较大流量范围内是随流量增大而减小的。
不同型号的离心泵，H-Q曲线的形状有所不同。
如有的曲线较平坦，适用于压头变化不大而流量变化较大的场合;有的曲线比较陡峭，适用于压头变化范围大而不允许流量变化太大的场合。
2.N-Q曲线N-Q曲线表示泵的流量Q和轴功率N的关系，N随Q的增大而增大。
显然，当Q=0时，泵轴消耗的功率最小。
因此，启动离心泵时，为了减小启动功率，应将出口阀关闭。
3.η-Q曲线η-Q曲线表示泵的流量Q和效率η的关系。
开始η随Q的增大而增大，达到最大值后，又随Q的增大而下降。
该曲线最大值相当于效率最高点。
泵在该点所对应的压头和流量下操作，其效率最高。
所以该点为离心泵的设计点。
选泵时，总是希望泵在最高效率工作，因为在此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，因此，一般只能规定一个工作范围，称为泵的高效率区，如图2-6波折线所示。
高效率区的效率应不低于最高效率的92%左右。
泵在铭牌上所标明的都是最高效率下的流量，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。
二.离心泵的转数对特性曲线的影响离心泵的特性曲线是在一定转速下测定的。
当转速由n1改变为n2时，其流量、压头及功率的近似关系为(2-6)式(2-6)称为比例定律，当转速变化小于20%时，可认为效率不变，用上式进行计算误差不大。
三.叶轮直径对特性曲线的影响当叶轮直径变化不大，转速不变时，叶轮直径、流量、压头及功率之间的近似关系为,,(2-7)式(2-7)称为切割定律。
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。
第3讲 离心泵特性曲线
⋅lj
1.2 管路系统特性曲线及方程表达式
P35图2-29
H hk Qk Hst 0 Q
Q -∑h
K
物理意义：曲线上任一点K的纵坐标H表示水泵输 送流量Q所需提供的静扬程，以及为此而消耗于 管路中的水力损失 h ，即 ∑
f
H = H st + ∑ h f
二、图解法求水箱出流工况点
P36图2-30 2.1 直接法(a)：能量线与管路系统特性线求交点
b'2>b''2>b'''2
C
α
1
1
w1
β
1
C2
α
2
C2m
β
2
w1 u2
b)
Q
u1
速度三角形
C2u
D2和b2对特性的影响 a) D2对性能影响 b) b2对性能影响
理论特性曲线
试验特性曲线
Q = QT − ∆q
2.2 对理论扬程的修正
(2)对理想流体假定的修正： 泵内摩阻损失→ 曲线2，冲击损失 →曲线3 (3)对泄漏与回流的修正：容积损失→ 曲线4
扬程曲线 效率曲线 功率曲线 汽蚀曲线
三. 实测特性曲线的讨论
3.1 与理论特性线的关系：
定性分析理论特性曲线有助于了解实测特性线的变 化趋势，水泵厂通过实测的方法得到水泵特性线
3.2 前弯式叶片的弊端
(1) 前弯式叶片：水泵扬程和轴功率随流量的升高 而升高，造成电机过载，对电机的稳定运行不利 (2) 动扬程大（C2），水力损失大，效率低。
正确观点：管路特性线随闸阀开度不止一条， 对于同一开度，管路特性先反映了不同流量下， 管路阻力特征。极限工况点为闸阀全开时水泵 及管路特性线的交点。
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。
离心泵的特性曲线及影响因素
离心泵的特性曲线及影响因素一、离心泵的特性曲线描述压头、轴功率、效率与流量关系（H-Q,N-Q,η-Q）的曲线。
对实际流体，这些曲线尚难以理论推导，而是由实验测定。
离心泵的特性曲线反映了泵的基本性能，由制造厂附于产品样本中，是指导正确选择和操作离心泵的依据。
1.H-Q曲线：表示泵的压头与流量的关系。
其变化趋势一般是：随流量的增加，扬程减少，这是因为采用了能量损失较小的后弯叶轮。
2.N-Q曲线：表示泵的轴功率与流量的关系。
变化趋势：所流量的增加，轴功率增加。
当流量=0时，轴功率最小，但不等于0.故：离心泵启动时，应关闭泵出口的阀门，使起动电流减少，以保护电机。
3.η-Q曲线：随流量的增加，泵的效率曲线出现一个极大值即最高效率点，在与之对应的流量下工作，泵的能量损失最小。
离心泵的铭牌上标出的H、Q、N性能参数即为最高效率时的数据，称为最佳工况参数。
一般将最高效率值的92%的范围称为泵的高效区，泵应尽量在该范围内操作。
二、离心泵性能的影响因素1.密度的影响：H、Q、η与密度无关。
但是泵的轴功率所流体密度而改变：密度增加，轴功率增加。
2.粘度的影响：粘度增加，能量损失增加。
H、Q、η下降，轴功率上升。
液体粘度的改变将直接改变其在离心泵内的能量损失，因此，H-Q、N-Q、η-Q曲线都将随之变化。
3.叶轮转速的影响：当转速变化小于20%时，可以认为效率不变，此时各变量之间的近似关系（比例定律）为：4.叶轮直径的影响：当泵的转速一定时，其压头、流量与叶轮直径有关，若对同一型号的泵，换用直径较小的叶轮，而其它几何尺寸不变（仅是出口处叶片的宽度稍有变化），这样现象称为叶轮的切割。
在叶轮直径的变化不大于20%，而转速不变时，叶轮直径和流量、压头、轴功率之间的近似关系(切割定律）为：。
《离心泵的特性曲线》课件
工作原理
工作过程
离心泵通过旋转的叶轮将液体吸入泵内，然后通过叶轮 的离心力将液体推向出口。这个过程是连续不断的。
构成部分
离心泵主要由叶轮、泵壳、进口和出口管道、轴和轴承 等组成。每个部分都起着关键的作用。
特性曲线
1 定义
2 作用
特性曲线描述了离心泵在不同操作条件下的性能 特点，包括流量、扬程和效率等方面。
2
选型原则
选用合适的离心泵需要考虑流量、扬程、介质性质、环境条件等多个因素，以满 足具体应用的要求。
总结
优点和缺点
离心泵具有结构简单、体积小、使用方便等优点，但也存在效率低、扬程限制等缺点。
市场前景
随着工业和城市化的发展，离心泵作为重要的流体输送设备，市场需求将持续增长。
未来发展趋势
未来离心泵的发展趋势包括智能化、高效节能和环保等方面的进步，以适应不断变化的工业 需求。
特性曲线可以帮助工程师了解离心泵的工作状态， 选择合适的泵进行设计和运行。
3 形状
4 参数含义
离心泵的特性曲线通常呈现出上升段、平稳段和 下降段的形状，不同形状代表着不同的运行状态。
特性曲线上的参数如流量、扬程和效率等可以帮 助工程师判断离心泵的性能以及适用范围。
影响特性曲线的因素
叶轮的Байду номын сангаас何形状
叶轮的形状会影响离心 泵的流量和扬程性能， 合理的叶轮设计能够提 高泵的效率。
《离心泵的特性曲线》 PPT课件
离心泵是一种常见的流体输送设备，在各个行业都有广泛的应用。本课件将 会介绍离心泵的特性曲线以及它在工程中的应用。让我们一起来探索吧！
什么是离心泵
定义
离心泵是一种通过离心力将液体输送到高处或远处的设备，它利用旋转的叶轮产生离心力将 液体推到出口。
离心泵的特性曲线知识介绍
离心泵的特性曲线知识介绍一、离心泵的特性曲线定义离心泵的扬程（H）、功率（P）、效率（η）与流量（qv）之间的关系曲线称为特性曲线。
其数值通常是指额定转数和标准状况（大气压101.325kPa，20℃清水）下的数值，可用实验测得。
二、下图为某型号离心水泵在转速n=2900r／min下用20℃清水测得的特性曲线，效率某型号离心水泵在转速n=2900r／min下用20℃清水测得的特性曲线，离心泵的特性曲线有3条，分别表示如下：（1）H-qv曲线表示H与qv的关系，通常H随qv的增大而减小。
不同型号的离心泵，H-qv曲线的形状有所不同。
有的离心泵)H-qv曲线较平坦，其特点是流量变化较大而压头变化不大；而有的泵H-qv 曲线陡降，当流量变动很小时扬程变化很大，适用于扬程变化大而流量变化小的情况。
（2）P-qv曲线表示P与qv 的关系，P随qv的增大而增大。
显然，当qv=0 时，P最小。
因此，启动离心泵时，应关闭出口阀，使电动机的启动电流减至最小，以保护电动机。
待转动正常后再开启出口阀，调节到所需的流量。
（3）η-qv曲线表示与qv的关系，开始η随qv的增大而增大，达到最大值后，又随qv的增大而下降。
曲线上最高效率点即为泵的设计工况点，在该点所对应的扬程和流量下操作最为经济。
实际生产中，泵不可能正好在设计工况点下运转，所以各种离心泵都规定一个高效区，一般取最高效率以下7％范围内为高效区。
工程上也将离心泵最高效率点定为额定点，与该点对应的流量称为额定流量。
三、离心泵的转速对特性曲线的影响离心泵的特性曲线是在一定转速n下测定的，当n改变时，泵的流量qv、扬程H及功率P也相应改变。
对同一型号泵、同一种液体，在效率η不变的条件下，扬程（H）、功率（P）、流量（qv）随n的变化关系如下式所示:qv2/qv1=n2/n1H2/H1=(n1/n2)2P2/P1=(n1/n2)3上式称为比例定律表达式。
当泵的转速变化小于20％时，效率基本不变。
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4.2 工况点的调节（主观上）：为使水泵装置高 效运行， 例如： 闸阀调节——通过改变管路特性改变能量供求平 衡关系 变速调节——通过改变水泵转速的方法改变水泵 特性线 变径调节——切削调节，通过改变叶轮外径的方 法改变 水泵特性线 变角调节——轴流泵通过改变叶片安放角改变水 泵特性线
五、数解法求离心泵装置工况点
H H v H d Z (V22 V12 ) / 2g
H H st h f
新问题：
1、实际工作除对扬程提出要求外，还对流量提出要求，对于泵的
其他基本参数在选型和使用时，也应有相关要求，故需要提出一
种能直接反映泵的基本参数之间关系的方程——特性方程
2、水泵实际工作流量和扬程往往是在某一个区间内变化的，当实
三、图解法求离心泵装置的工况点
3.1 工况点求解步骤
P37 图2-31（直接法） 图2-32（折引法）
直接法步骤：绘制水泵特性曲线（样本提供）； 公式计算管路阻力特性曲线；结合进出水池水 位差（净扬程）绘出管路系统特性线；交点M 为水泵装置工况平衡点
直 接 法 求 解 步 骤
H M
HST
0
QM
HST
Q
直接法求工况
绘制水泵特性曲线（样本提供）；公式计算管路 阻力特性曲线；结合进出水池水位差（净扬程） 绘出管路系统特性线；交点M为水泵装置工况平 衡点
H M M1
Q─H
折 引 法 求 解 步 骤
HST HM
(Q─H)'
0 QM ∑h
Q
图2─37
折引法求工况
绘制水泵特性曲线（样本提供）；公式 计算管路阻力特性曲线；从泵特性曲线 上扣除管路特性线所对应的阻力损失， 静扬程对应的高度所求交点，在加上扣 除的损失，即为对应的泵流量和扬程。
实质：联立水泵特性线方程、管路特性线方程， 方程组的根即为水泵工况点 5.1 水泵特性线方程 用待定系数法或多项式系数求解的最小二乘法求解 H aQ2 bQ c 一般： 离心泵高效区：H H x S x Q 2 H x 、S x ——分别为水泵的虚扬程和虚阻耗
5.2 方程组的解：H H
1.水力效率 2.容积效率 3.机械效率 有效功率 水功率 轴功率
h H / HT
m Nh / N
Nu QH
v Q / QT
概念：
Nh QT HT
N QH /
4 .总效率：
Nu QH QH QHT QT HT hvm N N QHT QT HT N
泵效率知识
在泵正常工作范围内：
水力阻力损失功率占30%
叶轮圆盘损失功率占8.2%（提高圆盘及泵体表面光滑度， 尽量减小叶轮外径）
止推轴承摩擦损失功率占6%（合理的轴向力平衡措施可减 小）
水力损失组成:
主要由叶轮、圆盘摩擦损失、叶轮流道摩擦损失、叶轮流道 扩散损失组成
实测特性曲线（P32图2－27）
际工作偏离设计工况时，泵内的流态变得很复杂，由于理论方法
很难得到精确的表达式，因此采用性能实验和汽蚀试验绘制经验 曲线——性能曲线，同时根据对试验点回归得出经验方程
设计工况——设计离心泵时所采用的工况，此时离心泵效率最高
一、性能曲线名称及形式
1.1名称（在转速一定下）
扬程曲线： H f (Q) Q-H 功率曲线：N F (Q) Q-N
3.2 前弯式叶片的弊端
三. 实测特性曲线的讨论
3.3 性能曲线具有“扬程随流量的上升而下降”的特
性，一方面有利于电机稳定运行，另一方面与管网 “阻力随流量的增加而上升”的特性相匹配，便于在 能量供求关系平衡的条件下达成工况点自动稳定。 3.4 在最高效率点周围的一定范畴为水泵运行高效区
(Q) Q- 效率曲线：
气蚀曲线：H s (Q) Q-Hs
一、性能曲线名称及形式
1.2 形式
实验性能曲线：各参数随流量的变化规律 全面性能曲线：反映水泵工况、水泵制动工况、水 轮机工况和水轮机制动工况的四象限性能曲线 相对性能曲线：相似水泵的性能曲线，不同比转速 通用性能曲线：对离心泵为在不同转速下的各性能 曲线，对轴流泵为在不同叶片安放角下的性能曲线 综合性能曲线：不同水泵高效区性能曲线
二、理论性能曲线 —— （定性分析）
H D'2 D''2 D'''2 D'2>D''2>D'''2 a) H b'2 b''2 b'''2 Q
2.1 公式推导（P28）
由 得
H T u 2 C 2u / g
u2 QT H T (u 2 ctg 2 ) A BQT g F2
b'2>b''2>b'''2
定义：管道上所有闸阀全
开时水泵的工况点。
注意：管路特性线随闸阀
开度不止一条
管路特性曲线是不同阀 门开度对应管路曲线上 不同的点 ,对于固定管路 无论阀门开度如何 ,管路 特线曲线仅一条
讨论
错误观点：将管路特性线定义为不同阀门开度 对应的最大流量与管路所需耗能的关系线。
正确观点：管路特性线随闸阀开度不止一条， 对于同一开度，管路特性先反映了不同流量下， 管路阻力特征。极限工况点为闸阀全开时水泵 及管路特性线的交点。
引言：
特性曲线反映水泵本身潜在的工作能力 水泵装置的实际工况反映水泵实际做功情况
概念：
工况点——水泵装置在某瞬时的实际出水量、扬 程和功率以及吸上真空高度。
一、管道阻力特性曲线及表达式
P35图2-28
1.1 定义：水流经过管道时，水头损失与流量的关
系曲线
2 h SQ
式中：S——管路阻力损失 li 当V>1.2m/s S 0.001735 5.3
C
α
1
1
w1
β
1
C2
α
2
C2m
β
2
w1 u
2
b)
Q
u1
速度三角形
C2u
D2和b2对特性的影响 a) D2对性能影响 b) b2对性能影响
理论特性曲线
试验特性曲线
Q QT q
2.2 对理论扬程的修正
(2)对理想流体假定的修正： 泵内摩阻损失→ 曲线2，冲击损失 →曲线3 (3)对泄漏与回流的修正：容积损失→ 曲线4
3.7 气蚀曲线反映相应流量下水泵允许的最大吸上真 空高度，并非运行时的实际真空值 3.8 水泵抽吸其他液体时应根据该液体的密度（功率） 及粘度（扬程）进行换算
作业:
第六节习题：P108 习题5、6（第五版）
第七节 离心泵定速运行工况
讨论额定转速下离心泵的运行参 数随流量的变化
第七节 离心泵定速运行工况
物理意义： 水箱所提供的比能H全部消耗于连接管路的 摩阻 h 上
f
直接法
Q─∑h
H H=Hk=∑hk
折引法
K
H=Hk=∑hk
H
H
I
H
(Q─∑h)' 0 Q'k ∑h
Qk
0
Q'k
Qk
Q
K' Q
(a)
(b)
水箱出流工况图
能量线与管路系统 特性线求交点
从能量线上扣除管路阻力 特性曲线后与横轴求交
dj
当v<1.2m/s
li 2 S 0.00148 5 ( 1 0 . 681 d j / Q) .3 dj
0.3
lj
1.2 管路系统特性曲线及方程表达式
P35图2-29
H
0 Qk Q
物理意义：曲线上任一点K的纵坐标H表示水泵输 送流量Q所需提供的静扬程，以及为此而消耗于 管路中的水力损失 h，即
扬程曲线 效率曲线 功率曲线 汽蚀曲线
三. 实测特性曲线的讨论
3.1 与理论特性线的关系：
定性分析理论特性曲线有助于了解实测特性线的变 化趋势，水泵厂通过实测的方法得到水泵特性线 (1) 前弯式叶片：水泵扬程和轴功率随流量的升高 而升高，造成电机过载，对电机的稳定运行不利 (2) 动扬程大（C2），水力损失大，效率低。
f
H H st h f
Hst
hk
∑ Q--
h
K
二、图解法求水箱出流工况点
P36图2-30 2.1 直接法(a)：能量线与管路系统特性线求交点
物理意义：水箱所提供总比能H与管道所消耗的总比能 数量相等 h f
2.2 折引法(b)：从能量线上扣除管路阻力特性曲 线后与横轴求交
(1)对一维流假定的修正：反旋引起扬程下降 → 曲线1
注意：由机械磨损带来的损失对扬程无影响，对功率有影响 （轴承、填料轴封、圆盘摩擦损失）
离心泵的理论特性曲线
H
冲击损失 反旋 B <90°
2
B >90°
2
B =90°
2
Q -H
T
T
摩擦损失 4 效率 3 1 2
离心泵的理论特性曲线
Q
2.3 效率 的概念
（不低于最高效率的10%）
3.5 启动时，水泵在零流量下运行，其功率（30%N） 消耗于机械摩擦，泵壳温度上升，故离心泵关阀启动 时间不宜过长