离心泵的基本方程式

离心泵基本方程式从理论上表达了泵的压头与其结构、尺寸、转速及流量等因素之间的关系，它是用于计算离心泵理论压头的基本公式。离心泵的理论压头是指在理想情况下离心泵可能达到的最大压头。所谓理想情况是：1、叶轮为具有无限多叶片的理想叶轮，因此液体质点将完全沿着叶片表面流动，不发生任何环流现象;2、被输送的液体是理想液体，因此无粘性的液体在叶轮内流动时不存在流动阻力。这样，离心泵的理论压头就是具有无限多叶片的离心泵对单位重量理想液体所提供的能量。液体通过叶轮的流动 基本方程式的推导 基本方程式的讨论液体通过叶轮的流动 液体质点沿着轴向以绝对速度C进入叶轮，在出口处进行分解得：圆周速度为U2，相对速度W2，两者的合速度即为液体在叶轮出口处的绝对速度C2。由三个速度所组成的矢量图，称为速度三角形。根据速度三角形可确定各速度间的数量关系。由余弦定律得知：w12=c12+u12-2c1u1cos1 (21)w22=c22+u22-2c2u2cos2 (21a)离心泵基本方程式的推导离心泵基本方程式可由离心力作功推导，也可根据动量理论求得。M=QT(c2R2cos2-c1R1cos1)M=HTQTgHT =(u2c2cos2-u1c1cos1)/g (25)此式即为离心泵基本方程。在离心泵设计中，使1=900，则cos1=0，可提高理论压头。将(2-5)作进一步的变换可以说明离心泵的工作原理，(2-1，2-1a)代入(2-5)：HT =(u22-u12)/2g+(w12-w22)/2g+(c22-c12)/2g (25)(u22-u12)/2g液体随叶轮旋转增加的静压头;(w12-w22)/2g流道扩大，绝对速度转换的静压头;(c22-c12)/2g动压头(有部分在泵壳转为静压头)。离心泵基本方程式的讨论理论流量可表示为在叶轮出口处的液体径向速度和叶片末端圆周出口面积之乘积，即QT=cr2D2b2 (26)由出口的速度三角形：(cu2=)c2cos2=u2-cr2ctg2再由HT =(u2c2cos2-u1c1cos1)/g 提高理论压头：HT =(u2c2cos2)/g (1=90o)合并以上三式得： 其中：u2=D2n/60上式表示离心泵的理论压头HT与理论流量QT、叶轮的转速n和直径D2、叶片的几何形状之间的关系。下面分别讨论各项影响因素。1、叶轮的转速和直径当QT、2、b2、一定时，nD2 则：HT叶片条件形状备注前弯叶片 2900ctg2(u2)2/g 产生的理论压头最大 径向叶片2=900ctg2=0HT=(u2)2/g 后弯叶片20HT(u2)2/g 实际上离心泵多采用的一种叶片 左图为不同2下静压头Hp和动压头Hc的比例关系。 其中后弯叶片产生的静能/动能比最大，能损最小。所以，为提高离心泵的经济指标，通常离心泵采用后弯叶片3、理论流量若离心泵的几何尺寸(D2、b2、2)和转速(n)一定，则： 上图表示了HT与QT的线性关系，斜率随着2变，后弯叶片的HT-QT的关系曲线称为离心泵的“理论特性曲线”。 实际生产中，A、叶片时有限的，液体流动时会产生与流动方向不一致的“轴向涡流”H;B、实际流体与叶轮、泵壳等流道上的元件间不可避免的能量损失H;C、泵内各种泄漏损失：高压液体的部分回流、平衡孔的回流液、轴封处的泄漏Q。 于是，离心泵的H-Q线常须通过实验来测定。 还应指出，离心泵的压头H与所输送液体的密度无关，但泵出口处液体的压强与密度成正比。为了清楚地了解离心泵的工作情况，往往在泵的吸入口附近安装一个真空表(有时为压力表);在排出管的调节阀前安装一个压力表。当调节流量是，测压表的指针随之变化。2、叶片的几何形状根据流动角2的大小，可将叶片形状分为后弯、径向和前弯叶片三种：本文由不锈钢