离心泵概述

离心泵前言离心泵是靠叶轮搅动流体旋转的离心力产生压力，输送流体。

在选用离心泵时，要确定泵的用途和性能并选择泵型。

这种选择首先得从选择泵的种类和形式开始，那么以什么原则来选泵呢？依据又是什么？泵选型原则1、使所选泵的型式和性能符合装置流量、扬程、压力、温度、汽蚀流量、吸程等工艺参数的要求。

2、机械方面可靠性高、噪声低、振动小3、经济上要综合考虑到设备费、运转费、维修费和管理费的总成本最低。

4、离心泵具有转速高、体积小、重量轻、效率高、流量大、结构简单、输液无脉动、性能平稳、容易操作和维修方便等特点。

因此除以下情况外，应尽可能选用离心泵：有计量要求时，选用计量泵。

扬程要求很高，流量很小且无合适小流量高扬程离心泵可选用时，可选用往复泵，如汽蚀要求不高时也可选用旋涡泵。

扬程很低，流量很大时，可选用轴流泵和混流泵。

介质粘度较大（大于650~1000mm2/s）时，可考虑选用转子泵或往复泵（齿轮泵、螺杆泵）。

介质含气量75%，流量较小且粘度小于37。

4mm2/s时，可选用旋涡泵。

对启动频繁或灌泵不便的场合，应选用具有自吸性能的泵，如自吸式离心泵、自吸式旋涡泵、气动（电动）隔膜泵。

泵的选型依据泵选型依据，应根据工艺流程，给排水要求，从五个方面加以考虑，既液体输送量、装置扬程、液体性质、管路布置以及操作运转条件等。

1、流量是选泵的重要性能数据之一，它直接关系到整个装置的的生产能力和输送能力。

如设计院工艺设计中能算出泵正常、最小、最大三种流量。

选择泵时，以最大流量为依据，兼顾正常流量，在没有最大流量时，通常可取正常流量的1。

1倍作为最大流量。

2、装置系统所需的扬程是选泵的又一重要性能数据，一般要用放大5%—10%余量后扬程来选型。

3、液体性质。

包括液体介质名称，物理性质，化学性质和其它性质，物理性质有温度c密度d，粘度u，介质中固体颗粒直径和气体的含量等，这涉及到系统的扬程，有效气蚀余量计算和合适泵的类型：化学性质，主要指液体介质的化学腐蚀性和毒性，是选用泵材料和选用那一种轴封型式的重要依据。

4、装置系统的管路布置条件指的是送液高度送液距离送液走向，吸如侧最低液面，排出侧最高液面等一些数据和管道规格及其长度、材料、管件规格、数量等，以便进行系梳扬程计算和汽蚀余量的校核。

5、操作条件的内容很多，如液体的操作T饱和蒸汽力P、吸入侧压力PS （绝对）、排出侧容器压力PZ、海拔高度、环境温度操作是间隙的还是连续的、泵的位置是固定的还是可移的。

一、离心泵的工作原理离心泵是通过离心力的原理工作的：1、把水放入敞口的圆形容器内，用木棒在水中急速旋转搅动，使水产生旋转运动。

这时我们可以看到容器内，由中心到边缘水面呈抛物线旋转面，离中心越远液面的垂直高度越大，这说明水是在离心力作用下由容器的中心甩向边缘，而越远离中心受离心力越大。

2、将小桶盛满水，用绳子双柱小桶提梁，使之急速旋转，此时，即使桶口朝下水业不会从桶中流出，这时因为水柄旋转产生离心力，桶内的水收离心力作用，总是要原理旋转中心而压向桶底。

离心泵就是基于这一原理进行工作的。

离心泵就是泵在充满液体的情况下，叶轮旋转产生离心力，叶轮槽道中的液体在离心力作用下甩向外围而流进泵壳，于是叶轮中心压力降低，这个压力低于进水池液面的压力，液体就在这个压力差的作用下由吸入池进入叶轮，这样泵就可以不断地吸入压出，完成液体的输送。

水泵开动前，先将泵和进水管灌满水，水泵运转后，在叶轮高速旋转而产生的离心力的作用下，叶轮流道里的水被甩相四周，压入蜗壳，叶轮入口形成真空，水池的水在外界大气压力下沿吸水管被吸入补充了这个空间。

继而吸入的水又被叶轮甩出经蜗壳而进入出水管。

由此可见，若离心泵叶轮不断旋转，则可连续吸水、压水，水便可源源不断地从低处扬到高处或远方。

综上所述，离心泵是由于在叶轮的高速旋转所产生的离心力的作用下，将水提相高处的，故称离心泵。

二、离心泵的一般结构泵体主要工作部件是叶轮和泵壳。

叶轮通常是由5～7个弧形叶片和前、后圆形盖板所构成。

叶轮用键和螺母固定在泵轴的一端。

固定叶轮用的螺母通常采用左旋螺纹，以防反复起动因惯性而松动。

轴的另一端穿过填料箱伸出泵壳，由原动机带动。

泵壳呈螺线形，亦称螺壳或蜗壳。

三、离心泵的特点离心泵的优点：1．流量连续均匀，工作平稳。

Q容易调节。

所适用的Q范围很大，常用范围5～20000m3／h。

2．转速高。

可与电动机或汽轮机直接相连。

结构简单紧凑，尺寸和重量比同样流量的往复泵小得多，造价低。

3．对杂质不敏感，易损件少，管理和维修较方便。

无论在陆上或船上，离心泵的数量和使用范围超过了其它类型泵。

离心泵的缺点：4．本身没有自吸能力。

为扩大使用范围，在结构上采取特殊措施制造各种自吸式离心泵。

在离心泵上附设抽气引水装置。

5．泵的Q随工作扬程而变。

H升高，Q减小。

达到封闭扬程时，泵即空转而不排液，不宜作滑油泵、燃油泵等要求Q不随H而变的场合。

6．扬程由D2和n决定的，不适合小Q、高H。

这要求叶轮流道窄长，以致制造困难，效率太低。

离心泵产生的最大排压有限，故不必设安全阀。

四、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、效率、转速、允许吸上真空高度及汽蚀余量等。

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。

1.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，流量也称为送液能力。

一般用Q表示，常用单位为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（1KG或1N）液体所提供的有效能量，一般用H表示，单位为KGM/KG或J/N，也可以折成液柱高度（m）表示。

工程中，用国际单位也用国际单位帕斯卡（Pa）表示。

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要高。

因此，反映能量损失大小的参数称为效率。

换句话说，效率即离心泵有效功率与轴功率的比值，用η表示。

离心泵的能量损失包括以下三项，即I.容积损失ηv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。

闭式叶轮的容积效率值在0.85～0.95。

II.水力损失ηℎ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。

III.机械损失ηm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来反映，其值在0.96～0.99之间。

因此，离心泵的总效率由上述三部分构成，即η=ηv∗ηℎ∗ηm由此可知，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）轴功率由电机输入泵轴的功率称为泵的轴功率，轴所需的功率，也就是电动机传给泵的功率，一般用N表示。

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N u=ρ∗g∗H∗Q1000式中: N u—离心泵的有效功率，KW；Q—离心泵的实际平均流量，m3／s，可实际测量；H—离心泵的实际输出压头或有效压头，m 液柱，可实际测量；ρ—被输送液体的密度，Kg／m3；η—离心泵的总效率。

由于离心泵内存在三项能量损失，轴功率必大于有效功率，即5）转速离心泵叶轮的转动速度即转速，一般以n表示，常用单位r/min。

6）允许吸上真空高度及汽蚀余量I.允许吸上真空高度：在标准状态下运转时离心泵所允许的最大吸上真空高度。

一般用Hs表示。

单位：mH2O。

II.汽蚀余量：离心泵进口处单位重量液体所具有超过饱和蒸汽压力的富裕能量。

一般用Hsv表示。

单位：mH2O。

2.离心泵的特性曲线及其应用离心泵的用途是输送液体，使用者最关心的是它能输送多大排量、多大压头(或扬程) 、它的效率η及带泵电机的转速和功率。

在实用上，常把上述特性参数间的关系画在直角坐标系中，这种曲线图称为离心泵的特性曲线。

其中表示泵的排量和压头之间关系的特性曲线用途最大。

了解和运用这种特性曲线，就能正确地选择和使用离心泵，确定合适的发动机功率，使泵在最有利的工况下工作，并能解决操作中所遇到的许多实际问题。

离心泵的扬程H，轴功率N、效率η均随实际流量Q的大小而改变。

通常用水经过实验测出Q-H、Q-N及Q-η之间的关系，并用三条曲线分别表示出来，这三条曲线就称之为离心泵的特性曲线。

1）H-Q曲线离心泵的H-Q曲线是选泵和操作使用的依据。

离心泵的压头一般随流量加大而下降(在流量极小时可能有例外)，这一点和离心泵的基本方程式相吻合。

2）N-Q曲线离心泵的N-Q性能曲线是合理选择驱动机和操作启动泵的依据。

离心泵的轴功率在流量为零时为最小，随流量的增大而上升。

故在启动离心泵时，应关闭泵出口阀门，以减小启动电流，保护电机。

—般这时的输入功率比额定功率小得多，输入功率全部用于使液体发热去了。

停泵时先关闭出口阀门主要是为了防止高压液体倒流损坏叶轮。

3）η-Q曲线离心泵的η-Q性能曲线是检查泵工作经济性的依据。

额定流量下泵的效率最高。

该最高效率点称为泵的设计点，对应的值称为最佳工况参数。

离心泵铭牌上标出的性能参数即是最高效率点对应的参数。

离心泵一般不大可能恰好在设计点运行，但应尽可能在高效区（在最高效率的92%范围内）工作。

影响离心泵效率的因素有以下几点：I.排量的影响实践证明离心泵的排量越大效率越高。

当泵的比转速一定时，泵排量越大，尺寸也越大，这就使流道表面的相对粗糙度降低，水力效率相对提高；尺寸增大后，漏失间隙相对减小，从而减少了漏失，提高了容积效率；另外轴承、盘根等损失也随排量增大而相对减小，因此泵的总效率随排量的增加而增加。

II.比转速的影响比转速，是在相似定律的基础上导出的一个包括流量、扬程和转数在内的综合特征数,它是计算泵结构参数的基础。

泵的比转数在数值上等于几何相似的泵在流量为0.075米／秒、扬程达1米时的转数。

低比转数的泵由于叶轮径向尺寸相对较大，因此圆盘损失很大，当比转数等于30时，这一损失有时可达到泵有效功率的30%，随着比转数的增加，这一损失逐渐减小，低比转数的泵容积损失也很大，这是由于当转速、排量相同时，低比转数泵的扬程相对高，因而漏失增加。

对各种泵，由于加工精度、表面粗糙度、尺寸因素等影响，具体的损失数值可能有所不同，但其变化规律是一致的。

当比转数增大到一定程度以后，再增加比转速时，圆盘损失和容积损失的减小就不明显了。