离心泵特性曲线
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概念：
有效功率 水功率 轴功率
4 .总效率：
h H / HT v Q / QT
m Nh / N
Nu QH
Nh QT HT
N QH /
Nu N
QH
N
QH
QHT
QHT QT HT
QT HT
N
hvm
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，
第七节 离心泵定速运行工况
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 h SQ2
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）
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
式中：S——管路阻力损失
当V>1.2m/s
S 0.001735 li
d
5.3 j
当v<1.2m/s
S
0.00148
li
d
5.3 j
(1
0.681d
2 j
0.3
/ Q)
lj
1.2 管路系统特性曲线及方程表达式
P35图2-29
H
Q--∑h
K
hk
Hst
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hf ，即
3.4 在最高效率点周围的一定范畴为水泵运行高效区 （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
三. 实测特性曲线的讨论
3.6 选配电机（P33表2-1）
NP kN /传
（2-50）
考虑因素：选择水泵运行过程中可能遇到的最大轴功
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
效率曲线： (Q) Q-
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
第六节 离心泵特性曲线
—扬程、功率、效率随水流量变化规律 —曲线表示方法：试验性能曲线、相对性能 曲线、综合性能曲线（型谱图）通用性能曲 线（轴流泵）、全面性能曲线等 —汽蚀曲线
第六节 离心泵特性曲线
复习：扬程表达式
HT
u2C2u u1C1u g
H
h
HT 1 P
HT
u
2 2
u12
2g
w12 w22 2g
率
小知识：对于低比转速离心泵需要进行无过载设计
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
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。
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。
C2u
u2
速度三角形
b'2>b''2>b'''2
b)
Q
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
2.2 对理论扬程的修正
Q QT q
(1)对一维流假定的修正：反旋引起扬程下降 → 曲线1
(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 (4)对机械磨损的修正：机械损失对扬程无影响，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
B2>90°
冲击损失 反旋
QT-HT
B2=90°
Baidu Nhomakorabea
B2<90°
效率
4
1
32
摩擦损失
离心泵的理论特性曲线
Q
2.3 效率 的概念
1.水力效率 2.容积效率 3.机械效率
二、理论性能曲线
—— （定性分析） H
2.1 公式推导（P28） 由 HT u2C2u / g
得
HT
u2 g
(u 2
QT F2
ctg 2 )
A BQT
D'2 D''2 D'''2
D'2>D''2>D'''2
a)
Q
H
b'2 b''2 b'''2
C1
w1
C 2 C2m w1
α1
β1
α2
β2
u1
H Hst hf
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
C
2 2
C12
2g
H H v H d Z (V22 V12 ) / 2g
H Hst hf
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 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
有效功率 水功率 轴功率
4 .总效率：
h H / HT v Q / QT
m Nh / N
Nu QH
Nh QT HT
N QH /
Nu N
QH
N
QH
QHT
QHT QT HT
QT HT
N
hvm
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，
第七节 离心泵定速运行工况
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 h SQ2
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）
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
式中：S——管路阻力损失
当V>1.2m/s
S 0.001735 li
d
5.3 j
当v<1.2m/s
S
0.00148
li
d
5.3 j
(1
0.681d
2 j
0.3
/ Q)
lj
1.2 管路系统特性曲线及方程表达式
P35图2-29
H
Q--∑h
K
hk
Hst
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hf ，即
3.4 在最高效率点周围的一定范畴为水泵运行高效区 （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
三. 实测特性曲线的讨论
3.6 选配电机（P33表2-1）
NP kN /传
（2-50）
考虑因素：选择水泵运行过程中可能遇到的最大轴功
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
效率曲线： (Q) Q-
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
第六节 离心泵特性曲线
—扬程、功率、效率随水流量变化规律 —曲线表示方法：试验性能曲线、相对性能 曲线、综合性能曲线（型谱图）通用性能曲 线（轴流泵）、全面性能曲线等 —汽蚀曲线
第六节 离心泵特性曲线
复习：扬程表达式
HT
u2C2u u1C1u g
H
h
HT 1 P
HT
u
2 2
u12
2g
w12 w22 2g
率
小知识：对于低比转速离心泵需要进行无过载设计
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
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。
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。
C2u
u2
速度三角形
b'2>b''2>b'''2
b)
Q
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
2.2 对理论扬程的修正
Q QT q
(1)对一维流假定的修正：反旋引起扬程下降 → 曲线1
(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 (4)对机械磨损的修正：机械损失对扬程无影响，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
B2>90°
冲击损失 反旋
QT-HT
B2=90°
Baidu Nhomakorabea
B2<90°
效率
4
1
32
摩擦损失
离心泵的理论特性曲线
Q
2.3 效率 的概念
1.水力效率 2.容积效率 3.机械效率
二、理论性能曲线
—— （定性分析） H
2.1 公式推导（P28） 由 HT u2C2u / g
得
HT
u2 g
(u 2
QT F2
ctg 2 )
A BQT
D'2 D''2 D'''2
D'2>D''2>D'''2
a)
Q
H
b'2 b''2 b'''2
C1
w1
C 2 C2m w1
α1
β1
α2
β2
u1
H Hst hf
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
C
2 2
C12
2g
H H v H d Z (V22 V12 ) / 2g
H Hst hf
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 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