第10讲 离心泵(之一)分解
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第10讲 第2章 流体输送机械 教学内容： 2.1 离心泵
教学目的：掌握离心泵的构造、操作原理、主要性能 参数及特性曲线；确定离心泵的安装高度。 教学重点：1、离心泵的操作原理； 2、离心泵的主要性能参数。 3、离心泵的允许安装高度。 教学难点：离心泵安装高度的确定。
概述：
（1）流体输送机械：向流体做功以提高流体机械能的装置。 输送液体的机械通称为泵，输送气体的机械通称为风机 或压缩机。特殊地：负压下气体输送机械——真空泵。 （2）流体输送的目的： A、将工艺流体以一定的流量从低位到高位、从一处送到另一 处（向流体作功以提高机械能）； B、提高流体的压强（加压。例：压缩机）或造成真空度以满 足工艺要求。 （3）流体输送机械分类：按工作原理分类。 A、动力式（叶轮式） B、容积式（正位移式）C、流体作用式
说明：①能量损失的三种主要形式： A、容积损失：容积效率v B、机械损失：机械效率 m C、水力损失：水力效率 且有：
h
vhm
N e HQ g N N
②相互关系： Ne wsWe Q gH HQ g
2、离心泵的特性曲线 （1）H——Q曲线 （2）N——Q曲线 （3）η——Q曲线 注：①特性曲线是 对特定的离心泵在固定 转速下于常压下用20℃ 的清水实验得到的。 ②离心泵的铭牌上标出的性能参数是指泵在运转时效 率最高点（设计点）的参数。
分析：与泵的特性曲线相关的性能参数有泵的转速n、流量Q、
压头H、轴功率N和效率η。其中流量和电动机输入功率已由实 验直接测出，压头和效率则需进行计算。
解：（1）泵的压头H：
以真空表和压力表所在处的截面分别为1-1’、2-2’截面， 在两截面间对单位重量流体列柏努利方程：
2 p2 p1 u2 u12 H ( z2 z1 ) H f ,12 g 2g
离心泵启动时应关闭出口阀，以使功率为最小。
离心泵主要性能参数的实验测定方法：
[例2—2]用附图所示的装置测定离心泵的性能。泵的吸入管内径 为100mm，排出管内径为80mm，两测压口间垂直距离为0.5m。 泵的转速为2900r/min，以20℃的清水为介质测得以下数据： 流量：15 L/s 泵出口处表压：2.55×105 Pa 泵入口处真空度：2.67×104 Pa 功率表测得电动机所消耗的 功率：6.2 kW 泵由电动机直接带动，电动机的效率为93%。试求该泵在 输送条件下的压头，轴功率和效率。
离心泵的“气缚”现象
离心泵在启动时，若泵壳内和吸入管内未充满液体或离心 泵在动转过程中发生漏气，均会使泵内积存空气。因空气的密 度比液体的密度小得多而产生较小的离心力。从而，贮槽液面 上方与泵吸入口处之压力差不足以将贮槽内液体压入泵内，即 离心泵无自吸能力，使离心泵不能正常输送液体，此种现象称 为“气缚现象”。 解决措施： ①为了使泵内充满液体，通常在吸入管底部 安装一带滤网的底阀，该底阀为止逆阀，也称单向底阀。目的： 保证泵停止工作时，吸入管路中的液体不倒流。滤网的作用是 防止固体杂质进入泵内损坏叶轮或防碍泵的正常操作。 ②启动前进行灌液排气，运转时防止空气漏入。
2.1 离心泵
2.1.1 离心泵的工作原理 来自百度文库主要部件
1、离心泵的工作原理 在泵启动前，泵壳内灌满被输送的液体；启动后，叶 轮由泵轴带动高速转动，在离心力的作用下，液体从叶轮 中心被抛向外缘并获得能量，以高速离开叶轮外缘进入蜗 形泵壳。在蜗壳中，液体由于流道的逐渐扩大而减速，又 将部分动能转变为静压能，最后以较高的压力流入排出管 道。液体由叶轮中心流向外缘时，在叶轮中心形成一定的 真空，由于贮槽液面上方的压力大于泵入口处的压力，液 体便被连续压入叶轮中心。 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能量以提高静压强。
导轮：
在叶轮与泵壳之间有 时还装有一个固定不动而
带有叶片的导轮。 思考：导轮叶片方向与叶轮
叶片方向相反，为什么？ 作用：使高速液体流过时， 能均匀而平缓地降低流速，调
整流向，减少能量损失。
（3）轴封装置：
作用: 在固定不动的泵壳与转动的泵轴之间进行的密封, 防止泵壳内液体沿轴漏出或 外界空气漏入泵壳内。 常用密封方式： A、填料函密封：填料一般用 浸油或涂有石墨的石棉绳。 B、机械密封：机械密封主要 是由一个装在转轴上的动环和 另一固定在泵壳上的静环所构 成，两环的端面借弹簧力互相 贴紧而作相对运动，达到密封 的目的。
等）、转速及流量有关。实际压头一般用实验方法测定。 （3）轴功率N、有效功率Ne和效率η：
we ※注： H 与泵的结构（如叶片的弯曲情况、叶轮直径 g
泵的轴功率N——是指泵轴运转所需功率，即电机传给泵 轴的功率。单位：W或kW。
有效功率Ne——液体从泵获得的实际功率。
效率η——反映泵对外加能量的利用程度。 ※注：η值与泵的类型、大小、结构、制造精度、液体的 流量和输送液体的性质有关。
2.1.3 离心泵的主要性能参数与特性曲线
1、离心泵的主要性能参数
离心泵的主要性能参数有：转速n、流量Q、压头H、 轴功率Ne、效率η和气蚀余量。
（1）流量Q：离心泵在单位时间内排送到管路系统的液 体体积。单位：m3/s或m3/h。 注意：Q与泵的结构、尺寸（主要为叶轮直径和宽度）及 转速有关。操作时，Q还与管路特性有关。 (2)压头H：离心泵的压头又称扬程，指离心泵对单位重 量（1N）液体所能提供的有效能量。单位：m。
2、离心泵的主要部件：叶轮、泵壳和轴封装置。
（1）叶轮： 作用：将原动机的机 械能直接传给液体，以 增加液体的静压能和动 能(主要增加静压能)。 按结构分类： 开式、半闭式和闭式 按吸液方式分： 单吸式和双吸式
（2） 泵壳
泵壳是将叶轮封闭在一定的 空间，以便由叶轮的作用吸入和 压出液体。 思考：泵壳为什么多做成蜗壳形？ 泵壳作用： 既是一个液体汇集装置， 同时又是一个能量转换装置。 由于流道截面积逐渐扩大， 故从叶轮四周甩出的高速液体 逐渐降低流速，使部分动能有 效地转换为静压能。
教学目的：掌握离心泵的构造、操作原理、主要性能 参数及特性曲线；确定离心泵的安装高度。 教学重点：1、离心泵的操作原理； 2、离心泵的主要性能参数。 3、离心泵的允许安装高度。 教学难点：离心泵安装高度的确定。
概述：
（1）流体输送机械：向流体做功以提高流体机械能的装置。 输送液体的机械通称为泵，输送气体的机械通称为风机 或压缩机。特殊地：负压下气体输送机械——真空泵。 （2）流体输送的目的： A、将工艺流体以一定的流量从低位到高位、从一处送到另一 处（向流体作功以提高机械能）； B、提高流体的压强（加压。例：压缩机）或造成真空度以满 足工艺要求。 （3）流体输送机械分类：按工作原理分类。 A、动力式（叶轮式） B、容积式（正位移式）C、流体作用式
说明：①能量损失的三种主要形式： A、容积损失：容积效率v B、机械损失：机械效率 m C、水力损失：水力效率 且有：
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N e HQ g N N
②相互关系： Ne wsWe Q gH HQ g
2、离心泵的特性曲线 （1）H——Q曲线 （2）N——Q曲线 （3）η——Q曲线 注：①特性曲线是 对特定的离心泵在固定 转速下于常压下用20℃ 的清水实验得到的。 ②离心泵的铭牌上标出的性能参数是指泵在运转时效 率最高点（设计点）的参数。
分析：与泵的特性曲线相关的性能参数有泵的转速n、流量Q、
压头H、轴功率N和效率η。其中流量和电动机输入功率已由实 验直接测出，压头和效率则需进行计算。
解：（1）泵的压头H：
以真空表和压力表所在处的截面分别为1-1’、2-2’截面， 在两截面间对单位重量流体列柏努利方程：
2 p2 p1 u2 u12 H ( z2 z1 ) H f ,12 g 2g
离心泵启动时应关闭出口阀，以使功率为最小。
离心泵主要性能参数的实验测定方法：
[例2—2]用附图所示的装置测定离心泵的性能。泵的吸入管内径 为100mm，排出管内径为80mm，两测压口间垂直距离为0.5m。 泵的转速为2900r/min，以20℃的清水为介质测得以下数据： 流量：15 L/s 泵出口处表压：2.55×105 Pa 泵入口处真空度：2.67×104 Pa 功率表测得电动机所消耗的 功率：6.2 kW 泵由电动机直接带动，电动机的效率为93%。试求该泵在 输送条件下的压头，轴功率和效率。
离心泵的“气缚”现象
离心泵在启动时，若泵壳内和吸入管内未充满液体或离心 泵在动转过程中发生漏气，均会使泵内积存空气。因空气的密 度比液体的密度小得多而产生较小的离心力。从而，贮槽液面 上方与泵吸入口处之压力差不足以将贮槽内液体压入泵内，即 离心泵无自吸能力，使离心泵不能正常输送液体，此种现象称 为“气缚现象”。 解决措施： ①为了使泵内充满液体，通常在吸入管底部 安装一带滤网的底阀，该底阀为止逆阀，也称单向底阀。目的： 保证泵停止工作时，吸入管路中的液体不倒流。滤网的作用是 防止固体杂质进入泵内损坏叶轮或防碍泵的正常操作。 ②启动前进行灌液排气，运转时防止空气漏入。
2.1 离心泵
2.1.1 离心泵的工作原理 来自百度文库主要部件
1、离心泵的工作原理 在泵启动前，泵壳内灌满被输送的液体；启动后，叶 轮由泵轴带动高速转动，在离心力的作用下，液体从叶轮 中心被抛向外缘并获得能量，以高速离开叶轮外缘进入蜗 形泵壳。在蜗壳中，液体由于流道的逐渐扩大而减速，又 将部分动能转变为静压能，最后以较高的压力流入排出管 道。液体由叶轮中心流向外缘时，在叶轮中心形成一定的 真空，由于贮槽液面上方的压力大于泵入口处的压力，液 体便被连续压入叶轮中心。 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能量以提高静压强。
导轮：
在叶轮与泵壳之间有 时还装有一个固定不动而
带有叶片的导轮。 思考：导轮叶片方向与叶轮
叶片方向相反，为什么？ 作用：使高速液体流过时， 能均匀而平缓地降低流速，调
整流向，减少能量损失。
（3）轴封装置：
作用: 在固定不动的泵壳与转动的泵轴之间进行的密封, 防止泵壳内液体沿轴漏出或 外界空气漏入泵壳内。 常用密封方式： A、填料函密封：填料一般用 浸油或涂有石墨的石棉绳。 B、机械密封：机械密封主要 是由一个装在转轴上的动环和 另一固定在泵壳上的静环所构 成，两环的端面借弹簧力互相 贴紧而作相对运动，达到密封 的目的。
等）、转速及流量有关。实际压头一般用实验方法测定。 （3）轴功率N、有效功率Ne和效率η：
we ※注： H 与泵的结构（如叶片的弯曲情况、叶轮直径 g
泵的轴功率N——是指泵轴运转所需功率，即电机传给泵 轴的功率。单位：W或kW。
有效功率Ne——液体从泵获得的实际功率。
效率η——反映泵对外加能量的利用程度。 ※注：η值与泵的类型、大小、结构、制造精度、液体的 流量和输送液体的性质有关。
2.1.3 离心泵的主要性能参数与特性曲线
1、离心泵的主要性能参数
离心泵的主要性能参数有：转速n、流量Q、压头H、 轴功率Ne、效率η和气蚀余量。
（1）流量Q：离心泵在单位时间内排送到管路系统的液 体体积。单位：m3/s或m3/h。 注意：Q与泵的结构、尺寸（主要为叶轮直径和宽度）及 转速有关。操作时，Q还与管路特性有关。 (2)压头H：离心泵的压头又称扬程，指离心泵对单位重 量（1N）液体所能提供的有效能量。单位：m。
2、离心泵的主要部件：叶轮、泵壳和轴封装置。
（1）叶轮： 作用：将原动机的机 械能直接传给液体，以 增加液体的静压能和动 能(主要增加静压能)。 按结构分类： 开式、半闭式和闭式 按吸液方式分： 单吸式和双吸式
（2） 泵壳
泵壳是将叶轮封闭在一定的 空间，以便由叶轮的作用吸入和 压出液体。 思考：泵壳为什么多做成蜗壳形？ 泵壳作用： 既是一个液体汇集装置， 同时又是一个能量转换装置。 由于流道截面积逐渐扩大， 故从叶轮四周甩出的高速液体 逐渐降低流速，使部分动能有 效地转换为静压能。