离心泵比转数及其系数探讨
低比转数离心泵进口预旋的数值计算研究论文
低比转数离心泵进口预旋的数值计算研究论文低比转数离心泵进口预旋的数值计算研究论文低比转数离心泵一般是指比转数n=30-80的离心泵，广泛应用于农业排灌、城市供水、锅炉给水、矿山、石油和化工等领域.与中高比转数离心泵相比，低比转数离心泵有其特殊性，即轴功率曲线随流量增大而迅速上升，通常没有极值出现，导致泵在大流量区运行极易产生过载现象.因此，研究一种具有无过载性能的低比转数离心泵设计方法具有十分重要的意义.传统的无过载理论都是假设叶轮进口无旋，通过适当减小叶轮出口宽度、叶片出口安放角及叶片数来实现无过载性能，最终取得了很好的效果.但有时受到加工条件、运行条件及效率等因素的限制，仅仅在叶轮上实现无过载性能比较困难.前置导叶预旋调节技术在风机和压缩机中得到了较为普遍的应用，国内外己对其开展了深入的研究，并逐渐应用到水泵中，且己证实该技术是一种较好的工况调节方法.对于多级离心泵，可通过级间导叶产生预旋，对于单级离心泵，可通过前置导叶产生预旋.为研究预旋对离心泵性能的影响，选择计算区域较少的单级离心泵QDX6-20-0.75为研究对象.设计3组方案，以商用软件Fluent6.2为平台，通过数值模拟对其内流场和外特性进行分析.1方案设计QDX6-20-0.75的设计参数为流量Q=6m/h扬程H=20m，配套电动机功率P=0.75kW，转速n=2850r/min，比转数n=45.叶轮和蜗壳的设计均采用速度系数法，并结合优秀水力模型对该泵进行结构设计，蜗壳采用较小的基圆直径，叶轮和泵体主要几何参数为叶轮进口直径D-48mm，叶轮轮毅直径D=18mm，叶轮出口直径D-135mm，叶轮出口宽度Z=8mm，泵体出口直径D=34mm，泵体基圆直径D3=136mm泵体宽度b3-20mm.为减小轴向长度，前置导叶采用径向导叶形式，由环形四周进水.为更好地引导水流产生预旋，前置导叶按照等角对数螺旋线进行设计.为了使多级泵产生不同的预旋，改变前置导叶的出口安放角。
离心泵比转数及其系数探讨
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第 8 卷 第 !期 %""! 年 ( 月
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比转数的概念
离心泵理论及特性曲线
所以摩擦损失和扩散器损失为
hmq hm hq kmQ 2 kqQ 2 k mq Q 2
式中 k mq ——摩擦和扩散损失系数。 2)冲击损失和涡流损失 冲击损失和涡流损失hq的大小与水泵运转时流量Q和 设计流量Qe之差的平方成正比，即
hg k g (Q Qe ) 2
1
Hl
1 (u 2 c 2u u1 c1u ) g
1u
1 H l u 2 c 2u g
2)理论扬程Hl与u2有关，而
u2 =
D 2 n
60
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)理论压头与理论流量的关系 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。 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。
水泵工作时，叶轮传递给水的理论功率为
Pl = Ql H l
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
Ql
g (c 2 l 2 c1l1 )
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
离心泵的比转数以及相关因素--自平衡多级泵
离心泵的比转数以及相关因素
比转数是按水力学相似定律推导出来的区别离心泵水力特性的相似特征数。
在离心泵中，常将比转数理解为：泵在最高效率下运转，产生扬程为lm，流量为0.075m²/s所消耗的功率为
0.735kW时，所必须具有的转数。
它有如下含义：
1、几何相似的离心泵，在各处效率最高点处的工况相似；
2、比转数不同的离心泵，其几何形状一定不同；比转数相同的泵，其几何形状一定是相似的，但也不排除几何形状不相似的情况。
与比转数有关的有以下因素。
离心泵的比转数的大小与输送液体的性质无关，而与叶轮形状和泵的性能曲线形状有密切关系。
比转数高的泵，对应于效率最高时的流量大，扬程小；而低比转数的泵则相反，它适用于较小的流量和较高的扬程。
当泵的出口管径相同时，如果两台泵流量相似，则比转数小的扬程小，轴功率消耗也大。
一般来说，比转数小的离心泵，叶轮出口宽度窄，外径大，叶片所形成的流道窄而长。
如果比转数比较大，叶轮出口宽，外径小，则流道短而宽。
离心泵的性能参数与特性曲线（精）
离心泵的性能参数与特性曲线（精）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。
水泵效率计算
选泵中效率计算问题——选泵的节能技术华东建筑设计研究院有限公司 马信国摘要：本文阐述了离心水泵效率影响因素，在工程设计中，依照国家标准规定确定水泵效率，合理匹配电机功率，尽量使水泵运行在高效区内。
通过案例说明选用高效优质产品重要性，建议在设备材料表中增加水泵节能效率值。
关键词：离心泵、效率标准、轴功率、节能评价值1 前言 水泵是建筑给排水设计的常用设备，选用高效率水泵，节省日常运行耗电量，满足工程建设需要，是广大工程师追求的目标之一，也是节能技术的一个重要内容。
但是如何确定水泵效率,是选泵中面临的一个难题。
2 离心泵轴功率与电机功率 离心泵在实际运转中由于存在容积损失（即泄漏损失）、水力损失（水流在水泵内的摩阻、冲击损失）和机械损失（转动的叶轮和泵轴同固定泵壳等轴承的摩擦损失），造成水泵的效率降低；离心泵的效率实质上是机械、容积和水力三种效率的乘积，它反映了水泵传递功率的有效程度，是离心泵的一个重要参数。
2.1离心泵轴功率计算公式（1）式中：N 轴—水泵轴功率（KW ） Q —水泵输送流量（L/s ）H —水泵输送扬程（m ） η—水泵输送效率（%）该式表明，当流量、扬程一定时，水泵的轴功率与水泵的效率成反比。
水泵效率高，其轴功率低，反之，轴功率则高。
2.2配用的电机功率（2）式中：N 机—电机功率（KW ）K —备用系数N 轴—水泵轴功率（KW ）备用系数也称富裕系数，它考虑了电机的机械效率等因素，其值随轴功率而异，一般可参考下列数值。
见表1。
每台水泵配用电机额定功率也可参见ISO5199《离心泵驱动机功率匹配技术标准》中安全余量，详见表2. 3 离心泵的特性曲线 要正确选泵就必须了解水泵的性能特点，离心泵的特性曲线通常由生产厂家根据实验测定的Q 、H 、N 轴、η等数据标示绘成一组曲线，供使用者选泵和操作时参考。
（见图1） 图1 离心泵性能曲线 轴机N K N ⋅=η102H Q N ⋅=轴表1 K值表2 水泵轴功率与配用电机功率不同型号泵的特性曲线不同，但均有以下三条曲线：（1）Q~H曲线，表示流量和扬程关系。
离心泵的比转数
离心泵的比转数下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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泵的比转速
泵的比转速1、比转速公式的推导泵的相似定律建立了几何相似的泵在相似工况下性能参数之间的关系。
也就是说，如果泵性能参数之间存在着上述关系，泵是几何相似和运动相似的。
但是用相似定律来判别泵是否几何相似和运动相似，既不方便，也不直观。
在相似定律的基础上，可以推出对一系列几何相似的泵，性能之间的综合数据。
如果各泵的这个数据相等，则这些泵是几何相似和运动相似的，可以用相似定律换算性能之间的关系。
这个综合数据就是比转速，也称比转数或简称比速，用ns示。
Q——m/s (对双吸泵取Q/2);H——m(对多级泵取单级扬);N——r/min。
2、关于比转速的说明1)同一台在不同工况下具有不同的ns值，作为相似准则的ns是指对应高效率点工况下的值。
2)比转速是根据相似理论推得的，可以作为相似判据，即是说几何相似的泵在相似工况下ns值相等。
反之，一般说来ns值相等的泵，是几何相似和运动相似的。
但不能说ns相等的泵就一定几何形状相似。
这是因为构成泵几何形状的参数很多，臂如说同是ns=500的泵可以做成轴流式的，也可做成混流式的，同一低比转泵叶轮可以用6枚叶片，也可用7枚叶片。
上述这些几何不相似的泵，ns可能相等。
但是对于同一种形式泵而言，ns相等时，要想使泵的性能好，即几何形状符合客观的流动规律，其几何形状相差不会很大，所以，一般说来是几何相似的。
3)比转速虽然是有因次数，但不影响它作为相似判据的实质意义。
对于几何相似的泵，在相似工况下，用统一单位计算的ns值相等。
最近，有些情况下使用无因次比转速，又称为型式数。
因为比转速的因次正好是重力加速度因次的3/4一次方，所以一般的比转速除以g3/4就变为无因次比转速其中各量的单位和国内计算单位同。
比转和型数之间的关系为：4)因为ns是泵几何相似的准则，所以又可按ns对泵进行分类，又因为ns是运动相似准则，所以又可按ns对泵特性曲线(运动参数的外部表现形式)的趋势进行分类。
运动相似的前提条件是几何相似，所以泵特性曲线的形式和泵的几何形状有关3、根据比转速进行泵的分类按比转速从小到大，泵分为离心泵，混流泵(斜流泵)和轴流泵。
第四章离心泵的相似原理
Q
Q
'
D D
' 2
2
2
H H
'
D D
' 2
2
2
N N
'
D D
' 2
2
4
H' Q'
HK即 Q
HKQ
表示切割对应工况的扬程和流量 为直线关系，K为直线的斜率
应用：如果给定叶轮切割后的Q’和H’，可计算出 K=H’/Q’，作出直线H=KQ与叶轮切割前的H--Q曲 线交于一点，得到该点的H和Q，由此即可根据切 割前叶轮直径D2求出切割后叶轮直径D2’。
HⅠ 折引扬程
N n3D 5
N' n '3D '5
常数
NⅠ
折引功率
似 准 数
几何相似的离心泵在工况相似时，其对应的 扬程、流量、功率与泵尺寸、转速的组合QⅠ、 HⅠ、NⅠ各自相等。
① 比转数用途：折引流量、折引杨程是离心泵工况 相似时其值对应相等的相似准数。
② 定义：
QⅠ HⅠ3 4
nQ H3 4
相似定律：
Q ' Q
D
' 2
D2
3
H H
'
D
' 2
D2
2
3. 根据工作点的要求确定泵的工作转速
已知某离心泵在转速为n时的性能曲线为H-Q，今 要求此泵在W点(HW，QW)工作时的工作转速nw。
比例定律
Q n Qw nw
2
H Hw
nnw
两式联立可得到与W点工况相 似的对应点的参数关系为：
H
Hw Qw2
Q2
相似抛物线
离心泵 离心泵的相似理论和比转数3
第三节 离心泵的相似理论和比转数
三、比转数ns
只包括泵的设计参数Q、H、n，不包括几何尺寸的相似准则
n s 3 . 65
n H
Q
3 4
3.65是最早适用比转数的水轮机的设计参数，为保持统一起见，亦 沿用至今。
其它国家采用的比转数公式中的系数不一定是3.65，美国是14.16， 英国是12.89，日本是2.12，德国是3.65。
2
2、压头相似关系
n2 D 2 H ' ' ' n D H 2 2 n2 D2 ' ' ' n D P 2 2 P
3 5
2
特例：比例定律
3、功率相似关系
－－－－－离心泵相似三定律
第三节 离心泵的相似理论和比转数
相似理论的意义：
设计新泵 了解泵在改变n或线性尺寸时性能参数变化关系；
用它来推导出离心泵的相似准则数——比转数，作为对离心泵 的分类。
一、相似条件 1、几何相似 2、运动相似 3、动力相似
第三节 离心泵的相似理论和比转数
一、相似条件
1、几何相似
两泵过流部分相应的几何尺寸 比值相等，叶片数及对应的叶 片安装角也相等。
D2n D2n
' '
3、动力相似
两泵各对应点作用于流体质点 上的同名力方向相同，比值相 等。
惯性力、粘性力、重力、压力等。
第三节 离心泵的相似理论和比转数
二、相似定律
1、流量相似关系
满足相似条件的离心泵流量、压头、功率存在下述关系
3
Q n D2 ' ' D' Q n 2
0303A离心泵比转数-喷射泵
1.低比转数泵叶型“窄 长”，叶片呈圆柱形； 扬程相对较高，流量相 对较小；Q-H线较平坦， Q-P线陡降，高效率区宽， 适合节流调节，适合封 闭起动。
2.高比转数泵叶型“短 宽”，叶片呈扭曲形； 扬程相对较低，流量相 对较大；Q-H线较陡降， Q-P线缓升。
15
船舶辅机第3章 离心泵 [Centrifugal Pump]
船舶辅机第3章 离心泵 [Centrifugal Pump]
4、管路特性曲线和工况点
管路特性曲线：液体通过管路时所需的压头与流量间 的函数关系曲线。
pdr psr 2 H H st h z kQ g
Hst-管路静压头 h-管路阻力
滤器脏污、阀门关小、液体粘度 变大，k变大，曲线变陡。管路 静压头变化，曲线上下平移。
一、相似条件 1. 几何相似：两泵对应的尺寸比值相等，叶片数和对 应的叶片角相等。
2. 运动相似：两泵对应点的相应速度方向相同，比值 相等，即速度三角形相似。运动相似必然几何相似， 同时满足几何相似和运动相似称为工况相似。 3. 动力相似：两泵对应点作用于流体质点上的同名力 方向相同，比值相等。主要是惯性力和粘性力。只要 工况相似，基本能满足动力相似。
5
船舶辅机第3章 离心泵 [Centrifugal Pump]
2）实测的定速特性曲线
测量方法：使泵在恒定转 速下工作，改变排出阀开 度，测出Q-H、Q-P、Q-、 Q-hr(必需汽蚀余量)曲线。
(1) Q-H曲线的三种类型： ①陡降形；②பைடு நூலகம்坦形；③驼峰形(祥见比转数)
6
船舶辅机第3章 离心泵 [Centrifugal Pump]
1. 节流调节法
关小排出阀，管路阻力系数↑， 管路曲线变陡。泵流量↓，工作 扬程↑，功率↓，效率↓ ，允许吸 上真空度↑；原管路所利用的扬 程为H1， H1 - H1为关小排出阀 的节流损失。 特点：操作简单，经济性差，节流引起发热。 适用场合：泵特性曲线平坦(ns小)且管路特性曲线平坦 (管路阻力和节流损失小)时。 不使用关小吸入阀的方法调节。
3.3离心泵相似理论和比转数
窄长叶型 s小， 小 流量不大扬程高， 流量不大扬程高， H线平功率陡， 高效区宽宜节流。 高效区宽宜节流。
n
几何相似两泵过流部分各相应的几何尺寸比值相等运动相似两泵各对应点的相应速度方向相同比值相等几何相似是运动相似的前提几何相似不一定运动相似而运动相似则必定几何相似
3-3 离心泵的和比转数的作用 相似理论 1.对泵设计、研究和使用有重要意义 2.新产品设计时,需要在其指导下进行模型试 验，以便验证和改进设计。在现有的产品资 料基础上，利用相似关系来设计新泵，是快 捷、可靠的设计方法。 3.根据相似理论，可以了解泵在改变转速或 线性尺寸时性能参数的变化关系。 4.用相似理论可推导出离心泵的相似准则 数—比转数，以作为离心泵进行分类的依据
3-3-2离心泵的比转数 离心泵的比转数 适合节流调速，适合要求Q变化大而H变化小的 场合，如锅炉给水泵、凝水泵。适合封闭起动， 敞口运行容易过载。 随ns增大，H一Q线下降变陡，P一Q线上升变 缓。混流泵和轴流泵的P一Q曲线甚至向下倾斜， 随着ns增大，高效率工作区变窄。 如果知道了ns ，其叶轮叶型和性能曲线的特 点也可知。窄长叶型， ns小，Q不大，H高，H线 平, P陡，高效区宽宜节流。 低ns的泵H一Q曲线较平坦, P—Q曲线则较陡。
ns不同的泵从叶轮形状到泵性能都有较大变化。 (1) 小ns的泵叶轮径向剖面叶型较“窄长” 。即
D2/D。及D2/B的比值较大，叶片呈圆柱形，中等
ns的泵叶片进口扭曲。高ns泵叶轮叶型比较“宽
短”，即D2/D。及D2/B的比值较小，叶片进、出 口都扭曲。根据叶片形状和D2／D。比值，可大致 判断泵的ns范围。 (2)转速相同时。 ns小的泵H／Q比值较大，即H 相对较高，Q相对较小。ns大的泵H／Q比值较小。 (3) ns相同的泵特性曲线形状相似
泵的比转速
泵的比转速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。
水轮机、动力式泵和通风机等透平机械常用的一个重要参数，又称比转速。
比转数的概念最早在研究水轮机时引用，以后又广泛应用于动力式泵和通风机。
由于各国采用的计量单位不同，比转数定义和计算得到的比转数值也不相同。
[比转数的定义]表示中国对比转数的定义。
表中为转速（转／分）;为流量（米／秒）；N为功率（千瓦）；H为水轮机的水头或泵的扬程（米）;为全压（帕）。
①水轮机的比转数在数值上等于几何相似的水轮机在1米水头下发出1千瓦功率时的转速。
几何相似是指两机器通流部分所有对应尺寸之比为常数，对应角度相等。
②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。
③通风机的比转数在数值上等于几何相似的通风机在全压为1帕,流量为1米／秒时的转速。
比转数并不具有转速的物理概念，它是由相似条件得出的一个综合性参数，但它本身不是相似准则。
保持相似的两台机器，比转数相等；然而两机器比转数相等却不一定相似。
比转数随运行工况而变，一般所指的机器比转数是按最高效率点或额定工况点的参数计算的。
比转数可以作为机器分类、系列化和相似设计的依据。
比转数小反映机器的流量小，全压(或扬程、水头)高；反之,比转数大则机器的流量大,全压（或扬程、水头）低。
前者适合离心式,后者适合轴流式,混流式（斜流式）介于两者之间，所以可用比转数大小划分机器类型。
在设计机器时先按给定的参数计算比转数，再根据比转数大小决定机器类型。
比转数大小也反映叶轮的形状。
[比转数与叶轮形状的关系]为不同类型泵的比转数与叶轮形状的关系。
比转数越大叶轮外径就越小，而宽度越大。
反之，比转数越小，则叶轮外径越大，宽度越小。
在一定流量和全压（或扬程、水头）下，比转数与机器转速成正比。
提高转速可减小叶轮外径，增加宽度；而降低转速，则须增加叶轮外径，减小宽度。
离心泵的相似原理
因次为
3
L4
Ⅳ.比转数大小与输送液体性质无关，而与叶轮
形状和泵的性能曲线密切相关
2. 不同比转数泵的特点 比转数大反映泵的流量大，扬程低。 比转数小反映泵的流量小，扬程高。
内蒙古工业大学 化工学院 王红
ns=30~80的低比转数离心泵 离心泵： ns=80~150的中比转数离心泵
ns=150~300的高比转数离心泵 混流泵： ns=300~500的离心泵 轴流泵： ns=500~1000的泵 三. 离心泵相似理论应用举例 1. 求同一个泵在不同转速时的性能曲线
3
相似定律
Q Qw
D Dw
2
H Hw
D Dw
内蒙古工业大学 化工学院 王红
相似抛物线
H
Hw Qw2 3
Q2
3
将已知值Q1(或H1)代入 相似定律关系式
(H1，Q1)
缩放比：i D 3 Q1
Dw
Qw
④ 在转速相同时，按相似泵性能参数换算关系，
作出欲设计泵的性能曲线。
内蒙古工业大学 化工学院 王红
比例定律
Q1
Q2
n1 n2
2
H1 H 2
n1 n2
内蒙古工业大学 化工学院 王红
离心泵的通用特性曲线
① 各转速时相似对应点 的效率应相同，故将 各转速时相似对应点 连成曲线，所得到的 曲线就是泵的等效曲 线
② 将泵在不同转速时的性能 曲线绘于一张图上，称为 泵的通用特性曲线
2. 求不同尺寸几何相似泵的性能曲线 已知某泵转速为n，叶轮外径为D2时的性能曲 线，求转速不变，叶轮外径为D2’的几何相似 泵的性能曲线
内蒙古工业大学 化工学院 王红
相似定律：
《离心泵比转数》课件
04
CHAPTER
离心泵比转数的优化设计
优化目标与约束条件
优化目标
提高离心泵的效率、降低能耗、减小振动和噪声。
约束条件
材料强度、制造工艺、成本预算等。
优化方法与步骤
方法：采用数值模拟和实 验验证相结合的方法。
1. 建立离心泵模型；
3. 根据模拟结果，调整设 计参数；
步骤
2. 进行数值模拟，分析流 场特性；
06
CHAPTER
结论与展望
离心泵比转数的重要性和应用价值
离心泵比转数是衡量离心泵性能的重要参数，它对于离心泵的设计、选型、优化和 使用具有重要意义。
通过离心泵比转数的计算和比较，可以评估不同型号离心泵的性能优劣，为实际应 用提供依据。
在工程领域，离心泵比转数广泛应用于给排水、化工、石油等领域的泵站设计和优 化，提高泵站运行效率，降低能耗和维护成本。
THANKS
谢谢
离心泵比转数与其他设计参数的权衡
详细描述
比转数与泵的结构、材料、效率等参数密切相关，需要在满足性能要求的同时，考虑制造成本和维护 方便性。
离心泵比转数与其他设计参数的权衡
优化设计
通过对比转数的优化设计，可以提高 离心泵的性能和适用范围。
离心泵比转数与其他设计参数的权衡
详细描述
VS
可以根据实际需求和限制条件，采用 现代设计方法和优化算法，对比转数 和其他设计参数进行优化组合，以获 得最佳的工程效果。
《离心泵比转数》PPT课件
目录
CONTENTS
• 引言 • 离心泵比转数的物理意义 • 离心泵比转数的影响因素 • 离心泵比转数的优化设计 • 离心泵比转数的应用实例 • 结论与展望
01
如何看懂离心泵的性能曲线
如何看懂离心泵的性能曲线对于一台离心泵，当工作转速n为定值时，其扬程H、轴功率Pe、效率η及必需汽蚀余量NPSHr与泵的流量Q之间有一定的对应关系，他们之间的量值变化关系用曲线来表示，这种曲线就称为水泵的性能曲线。
如果用理论分析法求离心泵的性能曲线，必须计算泵内的各种损失。
然而，这些损失与泵内的流动有着十分复杂的关系，目前还很难作的定量计算。
人们仅能定性地知道这些曲线的大体形状。
各种类型泵准确的性能曲线只能通过实验测得。
图1列举了一种离心泵的性能曲线。
应当注意，由于实验条件的限制等原因，泵制造厂在产品样本上所提供的性能曲线，往往都是用清水在20℃（ρ=1000kg/m3）条件下实验测定得出的。
当泵输送液体的密度、黏度等参数与20℃清水不同时，还需要进行性能换算。
离心水泵性能曲线，如下图：离心水泵的性能参数之间的相互变化关系及相互制约性：先以该水泵的额定转速为先决条件的。
离心泵性能曲线主要有6条曲线：流量—扬程曲线，流量—功率曲线，流量—效率曲线，如上图蓝色曲线（Q-H曲线），绿色曲线（Q-η曲线），暗红色曲线（Q-P曲线）,下面的灰色曲线为（流量汽蚀曲线）。
1、流量—扬程特性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(既中间凸起，两边下弯)，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。
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。
2、流量—功率曲线轴功率是随着流量而增加的,注意此处是轴功率不是电机功率，当流量Q=0时，相应的轴功率并不等于零，而为定值(约正常运行的60%左右)。
这个功率主要消耗于机械损失上。
此时水泵里是充满水的，如果长时间的运行，会导致泵内温度不断升高，泵壳，轴承会发热，严重时可能使泵体热力变形，我们称为“闷水头”，此时扬程为大值，当出水阀逐渐打开时，流量就会逐渐增加，轴功率亦缓慢的增加。
水泵比转数
水泵比转数
水泵比转数是水泵的一个重要参数，它是指水泵每分钟转动的圈数。
在选择水泵时，比转数是需要考虑的一个因素，因为它关系到水泵的工作效率和流量大小。
一般来说，比转数越高，水泵的流量就越大，但是也会带来一些问题。
比如，高比转数会增加水泵的噪音和振动，同时也会增加水泵的磨损，降低水泵的使用寿命。
因此，在选择水泵时，需要根据具体情况来进行选择。
在实际应用中，比转数的选择需要考虑多种因素。
首先是水泵的类型和用途。
不同类型的水泵，比转数的选择也会有所不同。
例如，离心泵和轴流泵的比转数就有很大的差别。
其次是水泵的工作环境和要求。
如果需要长时间运转，那么比转数就需要选择适当的低速水泵；如果需要快速抽水，那么就需要选择高速水泵。
此外，水泵比转数的选择还需要考虑到管道系统的特点。
管道系统的阻力大小对水泵的流量和压力都会产生影响。
如果管道系统阻力大，那么需要选择高比转数的水泵；如果管道系统阻力小，那么可以选择低比转数的水泵。
总之，水泵比转数是选择水泵时需要考虑的一个重要参数。
在选择时需要根据具体情况进行选择，以达到最佳的工作效率和使用寿命。
离心泵装置调速运行工况-相似准数——比转速(ns)
4、变速后的转速为：
Q B n 1Q B S x k n B n 2 n1 QC Hx
2017/8/12 叶片式泵 11
第七讲
泵及泵站
2.8
离心泵装置调速运行工况——数解法
5、绘制变速后过工况点B的水泵特性曲线( Q — H )2 （1）计算公式推导
设特性曲线( Q — H )2和( Q — H )1满足方程：
第七讲
泵及泵站
本讲内容
2.8 离心泵装置调速运行工况
一、基本概念 二、掌握相似定律的特例——比例律 （一）比例律应用的图解法 （二）比例律应用的数解法 三、了解调速途径，熟悉调速应用注意事项 四、掌握相似准数——比转速（ns） 1、比转速的概念及计算公式的推导 2、计算比转速注意事项 3、对比转速的讨论 4、比转速与水泵特性曲相的换算
2017/8/12 叶片式泵 9
第七讲
泵及泵站
2.8
离心泵装置调速运行工况——图解法
3、应用举例（教材pp. 46 – 47）
解题步骤：
（1）注意管道特性曲线方程：H = 10 + 17500Q2 （Q：m3/s） HST = 10 (m)；∑h = SQ2; S = 17500 (s2/m5)。 （2）绘制水泵特性曲线和管道特性曲线确定工况点A，得出 QA = 40.8 (l/s)， HA = 39.13 (m)。
（3）确定流量下降33.3%的工况点上的值 QB = 27.34 (l/s)， HB = 23.08(m)。
（4）计算k值 k = 30882.3 (s2/m5) = 0.0308823(s2m/l2)，作相似工况 抛物线。
（5）求出相似工况抛物线与水泵特性曲线的焦点C（QC, HC），求 出调整后的转速 n2 = 715 （r/min）。 （6）作出变速后水泵的特性曲线。（图见教材p.46, 图2- 39）
多级离心泵比转数
1461 1611 1773 1965 2082
CDL普通
型
CDL普通
型
CDL 4-7
CDL 4-8 CDL 4-10 CDL 4-12 CDL 4-13 CDL 4-14 CDL 4-15 CDL 4-16 CDL 4-17 CDL 4-18 CDL 4-19 CDL 4-20 CDL 4-21 CDL 4-22
锈钢
2789 3047 3479 3524 4061 5051 5163 5462 6230 6443 6507 7545 7761 7979 8252 8435 8619
CDL普通
型
1773 1985 2300 2417 2606 3096 3435 3621 4506 4890 5361 5702 5961 6057 6273 6668 6842 7038 7205 CDL普通
型号规格
CDL65-10-1 CDL65-10 CDL65-20-2 CDL65-20-1 CDL65-20 CDL65-30-2 CDL65-30-1 CDL65-30 CDL65-40-2 CDL65-40-1 CDL65-40 CDL65-50-2 CDL65-50-1 CDL65-50 CDL65-60-2 CDL65-60-1 CDL65-60 CDL65-70-2 CDL65-70-1 CDL65-70 CDL65-80-2 CDL65-80-1
型
2996 3458 4584 5417 5753 6533 6710 7653 7980 9314 10421 11412 CDL普通
型
4098 4187 4632 5241 6563 7074 8655 8712 9998 10458 11816 12360 14274 14921 16790 17499 CDL普通
《离心泵比转数》课件
2
离心泵比转数与泵失效关系分析
通过比转数与泵失效之间的关系分析，我们将探讨如何使用比转数来评估泵的可 靠性和故障风险。
离心泵比转数的优化策略
设计方面
我们将提供一些建议，如优化泵的几何结构、提高叶轮效率和控制泵的运行参数等，来优化 离心泵比转数。
运行维护方面
我们将介绍一些运行维护方面的策略，如定期检修、异常报警和润滑保养等，来提高离心泵 比转数的可靠性。
总结
1 离心泵比转数对泵性能和可靠性的作用
总结离心泵比转数对泵性能和可靠性的影响，以及它在泵的设计和维护中的重要性。
2 离心泵比转数计算、分析和优化策略
总结离心泵比转数的计算方法、曲线分析和优化策略，来指导泵的选型和运行。
3 未来展望
展望离心泵比转数研究的未来方向和应用范围，以及对泵技术发展的推动作用。
评估。
离心泵比转数与泵的性能关系
1
性能曲线解析
离心泵比转数对泵的性能曲线有重要影响，我们将解析泵性能曲线的变化规律与 比转数的关系。
2
举例说明
通过实际示例，我们将说明离心泵比转数如何影响泵的扬程、效率和功率等性能 指标。
离心泵比转数与泵的可靠性关系
1Байду номын сангаас
引起泵失效的原因
我们将分析泵失效的原因，包括过载、过流、液体颗粒和泵轴悬置等，以及如何 避免这些问题。
离心泵比转数可以反映泵的工作效率和输送能力，对泵的性能进行评估和优化。
与泵的可靠性有关
离心泵比转数影响泵的运行稳定性和寿命，关系到泵的可靠性和维护成本。
离心泵比转数的计算方法
1
具体公式
离心泵比转数的计算公式为：比转数 =
实例演示
2
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1$ 0 1;3 0 1$ 0 % ! 1$ 0 2 0 1$ 0% !
其中 785 /9: 为美制加仑， @1?5 /9: 为英制加仑， <= 为英尺。由此可进一步确认系数为不 同单位而换算得出的。
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比转数的含义
（)）几何相似的离心泵， 在工况相似时， 有相同的比转 。反之， 比转 不等， 泵的工况
%""" $ !" $ "8 ! 收稿日期： 作者简介： 袁中文 （ !#&8 $ ） ， 男， 四川广元市人， 兰州石化职业技术学院讲师 ,
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第 )期 袁中文： 离心泵比转数及其系数 探讨 %$ " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " 、 两台相似机器各自的功率， 。 ! !" ! ! ! "
必不相似。 （# ）泵的比转 按规定对应于效率最高点工况下的比转 ， 因此几何相似泵的比转 一定相等。且具有唯一值。
"" 兰州 工业高等专科学校学报 第&卷 ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! （!）比转数是判别离心泵相似的相似准数， 具有因次， 我国所用的比转数计算式， 其因 次是 （ ! " #） 。 （" ）离心泵的比转数大小与输送液体的性质无关， 而与叶轮和泵的性能曲线形状有密 切关系。 因此， 离心泵的比转数按大小可分三类： ! $ % # !$ % &$ 的低比转数离心泵； " $% # &$ % ’($ 的中比转数离心泵； # $ % # ’($ % !$$ 的高比转数离心泵。
（#） 式的五次方除以 （$） 式的二次方约去参数 # 、 #" 得： $ % !# % && ’ $" % !" # % &" & （%） 式开四次方可得：$’ ’ $ ! (%& 即为水轮机比转数。 而对于离心泵， （)） 式二次方除以 （#） 式的三次方约去参数 #、 #" 得： $ % (# % &$ ’ $" % (" # % &" $ （*） 式开四次方可得： $’ ’ $ ! + % &$ % % 即为离心泵的比转数， 只不过少了系数 $ ) *&。 #) # 系数的由来 系数 $ ) *& 是由公式 （&） 进行单位转化而来。在离心泵和水轮机中 ! ’! *(&， ! 为介质 密度， 由于在进行离心泵性能测试时， 一般都用清水作介质， 而且水轮机的工作介质也为清 水， 故! ’ )---./ 0 1$ ； / 为重力加速度 10 2#。由于过去功率单位习惯是马力， 在转换为国际 单位时 ) 马力 ’ ,$&" （亦即 ,&/ ） ， 则由水轮机比转数 $’ ’ $ ! *& % && % % ’ 3 ! )---/4 0 ,&/+ % ! 这就是系数 $ ) *& 的由来。所以从准确意义上 && % % ’ $ ) *& $ ! ( % &$ % % 即为离心泵的比转数， 讲， 离心泵的比转数公式应由水轮机的比转数公式导出， 其含义才完全。 （ *） （ ,）
!
比转数的概念
离心泵的类型和规格很多， 结构也多种多样， 很难对其性能进行比较， 而且在进行新泵
设计时， 由于泵内流动状况复杂， 往往参照现有的泵来进行仿制和设计。这样， 在泵的模型 试验和分类中， 就引进了 “比转数” 的概念， 作为判断两台以上的泵在几何和运动两方面是否 相似的判别参数。实用比转数表达式为： !" . ( # &/ ! " $ % &( % ’ 。实际上， 比转数的概念最初 用在水轮机上， 因为水轮机的 历史要早于离 心泵， 水 轮机的比转数表 达式为： !" . ! " ’% &/ % ’ ， 从公式的形式上可以看出二者有某种相似之处。
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文章编号： （%""!） !""# $ %%&# "! $ ""’% $ "(
离 心 泵 比 转 数 及 其 系 数探 讨
袁中 文
（兰州石化职业技术学院 机械系， 甘肃 兰州 )(""&"）
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摘要：离心泵比转数是离心泵的一个重要参数， 在设计新泵和按实际用途选泵时 具有省时、 省力的作用。知道比转数及其系数来源， 可以在实际工作中灵活运用 比转数。 关 键 词：离心泵； 比转数； 系数 文献标识码：中图分类号：*+(!!, "%
［’ ］ 高慎琴 ) 化工机器 ［ *］ 化学工业出版社， ) 北京： ’++,)!’( - !’.)
!"#"$%&’ () *()+%$#+ - %",(-.+/() $)0 *("11/&/")+ (1 +’" *")+%/1.2$- 3.45 /012 34567 - 896
（:9;<=>?96> 5@ *9A4<6BA， C<6D45E F9>=5A49?BA<G H5A<>B56<G I9A465G57J K5GG979， C<6D45E， L!$$.$ ， M<6NE， K4B6<）
第 8 卷 第 !期 %""! 年 ( 月
兰州工业高等专科学校学报 =:>57?; :@ A?7BC:> +6DCE5 F:;GHEIC76I?; J:;;EDE
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(
结束语
由于一台泵在不同的工况下， 有不同的参数 #、 &， 故一台泵有不同的比转数值。为了
具有可比性， 在应用中， 一般规定： 以其设计工况点 （或最高效率点） 来计算其比转数， 作为定 值。由于公式中不涉及介质性质， 这对选泵作其它用途具有很高的参考价值， 基于比转数的 性质与特点， 比转数在泵的系列化设计等方面都具有实用意义。例如， 为了规划泵的型谱， 可在众多型谱参数中， 采取合理的组合， 确定出若干比转数系列， 这样可以大大减少试验模 型泵的类型； 在选泵和设计泵方面， 也可以由给定的设计参数计算出相应的比转数， 并据此 在相应的泵型谱中选泵或选定合适的相似泵再进行相似设计， 这样可以节省大量的时间、 人 力和财力。 参考文献：
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准
其他国家的比转数
比转数作为离心泵的一个重要参数， 各国都有自己的单位， 国际上还没有制定统一的标