第四章 离心泵3

1、LOGO离心泵的工作特性离心泵的工作特性过程流体机械过程流体机械4.3 4.3 离心泵的工作特性离心泵的工作特性4.3.1 离心泵的汽蚀及预防措施离心泵的汽蚀及预防措施4.3.2 离心泵的性能及调节离心泵的性能及调节4.3.3 离心泵的启动与运行离心泵的启动与运行4.3.4 相似理论在泵中的应用相似理论在泵中的应用4.3.1 4.3.1 离心泵的汽蚀离心泵的汽蚀(1) 离心泵汽蚀产生机理、危害离心泵汽蚀产生机理、危害(2) 汽蚀余量与汽蚀判别式汽蚀余量与汽蚀判别式(3) 吸上真空度吸上真空度(4) 离心泵的允许几何安装高度离心泵的允许几何安装高度(5) 提高离心泵抗汽蚀性能的措施提高离心泵抗汽

2、蚀性能的措施水的饱和蒸汽压力水的饱和蒸汽压力温度低时饱和蒸汽压低温度低时饱和蒸汽压低温度对应饱和蒸汽压力温度对应饱和蒸汽压力温度对应饱和蒸汽压力温度对应饱和蒸汽压力沸腾水沸腾水20oC0,0238 bar沸腾水沸腾水100oC1,0 bar温度高时饱和蒸汽压高温度高时饱和蒸汽压高(1) (1) 产生汽蚀的机理及危害产生汽蚀的机理及危害饱和蒸汽压（汽化压力）饱和蒸汽压（汽化压力）如水，水开始沸腾，有蒸汽泡出现（开始汽化），此时温度不变如水，水开始沸腾，有蒸汽泡出现（开始汽化），此时温度不变叫饱和温度；此时的水叫饱和水；此时的蒸汽叫饱和蒸汽；此叫饱和温度；此时的水叫饱和水；此时的蒸汽叫饱和蒸汽；此

3、时的压力叫饱和蒸汽压力。时的压力叫饱和蒸汽压力。 不同水温的汽化压头不同水温的汽化压头 P Pv v水温 （） 020406080100饱和蒸汽压（kPa） Pv0.592.357.3619.8247.28101.34汽化压头 （m） 0.060.240.752.024.8210.33p=pA-pk 离心泵汽蚀的产生离心泵汽蚀的产生泵的吸入：泵的吸入：pA一定：一定：pkp吸入能力增强吸入能力增强pk pv冷沸现象：液体汽化；冷沸现象：液体汽化；p pv 汽泡溃灭：高频、高强冲击汽泡溃灭：高频、高强冲击溶解气析出，形成大量气泡溶解气析出，形成大量气泡高压：达高压：达3040MPa高频：达高频：

4、达(23)105Hz电化学腐蚀：氧等活泼气体作用电化学腐蚀：氧等活泼气体作用 机械剥离：高频、高强水击机械剥离：高频、高强水击汽蚀现象汽蚀现象：汽泡形成、发展和破裂以及汽泡形成、发展和破裂以及材料受到破坏的全过程材料受到破坏的全过程。液体汽化、凝结、冲击，形液体汽化、凝结、冲击，形成高压、高温、高频冲击载成高压、高温、高频冲击载荷，造成金属材料的机械剥荷，造成金属材料的机械剥裂与电化学腐蚀破坏的综合裂与电化学腐蚀破坏的综合现象叫现象叫气蚀气蚀。气蚀时的性能气蚀时的性能曲线曲线汽泡形成和发展的影响因素：汽泡形成和发展的影响因素：v 饱和蒸汽压：饱和蒸汽压：p pv vv 液流的速度：液流的速度：

5、v vv 液体的密度：液体的密度：v 液体粘滞性：液体粘滞性：v 气体溶解量：气体溶解量：q q汽蚀的危害汽蚀的危害汽蚀是汽蚀是水力机水力机械所特有的现械所特有的现象象，它带来许，它带来许多严重后果多严重后果。 叶轮由于汽蚀而破坏叶轮由于汽蚀而破坏汽蚀的危害汽蚀的危害气蚀的严重后果气蚀的严重后果 使过流部件剥蚀破坏，起初出现麻点，继而表使过流部件剥蚀破坏，起初出现麻点，继而表 面呈现槽沟状、蜂窝状、鱼鳞状的裂痕，严重时造面呈现槽沟状、蜂窝状、鱼鳞状的裂痕，严重时造成叶片或叶轮前后盖板穿孔，甚至叶轮断裂，造成成叶片或叶轮前后盖板穿孔，甚至叶轮断裂，造成严重事故；严重事故； 气蚀使泵的性能下降；气

6、蚀使泵的性能下降； 气蚀使泵产生噪音和振动，是水力机械向高流气蚀使泵产生噪音和振动，是水力机械向高流速发展的巨大障碍。速发展的巨大障碍。(2) (2) 汽蚀余量与汽蚀判别式汽蚀余量与汽蚀判别式汽蚀基本条件：汽蚀基本条件：pkpv问题的关键：问题的关键：pk的影响因素的影响因素不发生汽蚀的前提：不发生汽蚀的前提：pkpv必须必须pkpv要避免汽蚀：要避免汽蚀：ps-pv=富裕能头富裕能头首先应有：首先应有：而且：而且：pspvNPSH (h)汽蚀余量汽蚀余量h汽蚀余量汽蚀余量净正吸上水头净正吸上水头NPSHNet Positive Suction Head有效汽蚀余量有效汽蚀余量ha必须汽蚀余量

7、必须汽蚀余量hr有效汽蚀余量有效汽蚀余量液体在吸入法兰处截面上所具有液体在吸入法兰处截面上所具有的推动和加速液体进入的推动和加速液体进入叶道时高叶道时高出汽化压力出汽化压力的能头。的能头。 22ssvapcphggg能头能头m液柱；液柱；压力压力Pa；速度速度m/s显然：显然：ha越大，越不容易发生汽蚀越大，越不容易发生汽蚀。由伯努利方程由伯努利方程：22AAApcgz22sspcggAA截面截面ss 截面截面22sspcgg安装高度：注意定义，有可能是负值安装高度：注意定义，有可能是负值22sssA spcgzh2()2AAsAA spczzhgg22AAglA spcHhgg有效汽蚀余量有

8、效汽蚀余量有效汽蚀余量有效汽蚀余量sAglAAsshHgcgpgcgp2222gpgcgphvssa22AvaglA spphHhg吸入液罐液吸入液罐液面压力能头面压力能头位差位差 流动损失流动损失汽蚀余量大小与泵吸入装置的参数汽蚀余量大小与泵吸入装置的参数（Hgl、pA、hA-s、介、介质、温度等）质、温度等）有关，与泵本身无关，故称有关，与泵本身无关，故称“泵装置有效泵装置有效汽蚀余量汽蚀余量” 泵必须的汽蚀余量泵必须的汽蚀余量液流从入口（液流从入口（S截面）到泵内压力最截面）到泵内压力最低点（低点（K截面）的全部能头损失。截面）的全部能头损失。2221112222sskrpcpcwhgg

9、g1为绝对流速及流动损失引起为绝对流速及流动损失引起的压降能头系数的压降能头系数2为液体绕流叶片的压降能头为液体绕流叶片的压降能头系数系数221112 (m) 22rcwhgg221112 (J/kg)22rcwh结果结果：分析：分析： hhr r是液流到达泵吸入口后、未从叶轮获得是液流到达泵吸入口后、未从叶轮获得能量之前，因能量之前，因流动损失流动损失（过流面积变化、相过流面积变化、相对运动对运动）所引起的所引起的压力能头降低压力能头降低的数值；的数值； hr hr由离心泵的由离心泵的结构参数、转速结构参数、转速和和流量流量决定，决定，与吸入管路系统无关。与吸入管路系统无关。汽蚀判别式汽蚀判

10、别式则汽蚀判别式为：则汽蚀判别式为：gpgcgphkssr22gpgcgphvssa22比较两汽蚀余量的定义：比较两汽蚀余量的定义：泵吸入装置的有效汽蚀余泵吸入装置的有效汽蚀余量，愈大愈不发生汽蚀量，愈大愈不发生汽蚀。泵本身所必须的汽蚀余量，泵本身所必须的汽蚀余量，愈小愈不容易发生汽蚀。愈小愈不容易发生汽蚀。gpphhvkra 富余能头富余能头所需能头所需能头gpphhvkra pk=pvha=hrpkpvhahrpkpvhahr1. 提高泵本身抗汽蚀性能，降低提高泵本身抗汽蚀性能，降低hrm 22 212201c 22gpgcgphkssr 适当加大入口直径适当加大入口直径D0、b1， 降低

11、降低1、 2 、 c0 、和、和 w1。 采用双吸式叶轮，降低采用双吸式叶轮，降低c0。双吸叶轮每侧流量为双吸叶轮每侧流量为1/2 采用合理的叶片进口位置及前盖板形状，叶片向进口延伸采用合理的叶片进口位置及前盖板形状，叶片向进口延伸 。 采用诱导叶轮：在叶轮前装一个轴流式螺旋型叶轮，采用诱导叶轮：在叶轮前装一个轴流式螺旋型叶轮， 诱导轮对液流作功增加能头，提高了泵的吸入性能。诱导轮对液流作功增加能头，提高了泵的吸入性能。 (5) 采用超汽蚀叶型的诱导轮。采用超汽蚀叶型的诱导轮。 加装诱导轮加装诱导轮2. 提高吸入装置的有效汽蚀余量提高吸入装置的有效汽蚀余量 pA Hgl hA-s pvsAgl

12、vAahHgpph3） 运行中可才采取的措施运行中可才采取的措施 根据汽蚀相似定律知，必需汽蚀余量根据汽蚀相似定律知，必需汽蚀余量(NPSH)r与与转速的平方成正比。因此，泵在运行中，转速不应高转速的平方成正比。因此，泵在运行中，转速不应高于规定转速。泵在运行时，不要用吸入系统上的阀门于规定转速。泵在运行时，不要用吸入系统上的阀门调节流量，因为这样会导致局部阻力增大，而降低调节流量，因为这样会导致局部阻力增大，而降低(NPSH)a。 在汽蚀不可避免的情在汽蚀不可避免的情 况下，对叶轮或容易被汽蚀况下，对叶轮或容易被汽蚀 破坏的地方采用耐汽蚀的材料，破坏的地方采用耐汽蚀的材料， 以提高泵的使用寿

13、命。以提高泵的使用寿命。脆性材料是最不耐汽蚀的，所以用铸铁作为泵流道的材脆性材料是最不耐汽蚀的，所以用铸铁作为泵流道的材料，一旦发生汽蚀就很快损坏；较细密和具有韧性的材料，一旦发生汽蚀就很快损坏；较细密和具有韧性的材料，如青铜、不锈钢等，抗汽蚀性能较好料，如青铜、不锈钢等，抗汽蚀性能较好4） 采用耐汽蚀材料采用耐汽蚀材料4.3.2 4.3.2 离心泵的性能与调节离心泵的性能与调节（1）泵的特性曲线）泵的特性曲线（2）管道及装置的特性曲线）管道及装置的特性曲线（3）泵在不稳定工况下工作）泵在不稳定工况下工作（1 1）离心泵的特性）离心泵的特性曲线曲线离心泵的性能曲线离心泵的性能曲线H-QH-Q曲

14、线曲线 N-Q曲线曲线效率效率-Q曲线曲线NPSHr-Q曲线曲线（1）离心泵的特性曲线）离心泵的特性曲线离心泵的性能曲线离心泵的性能曲线是选择和使用是选择和使用泵的主要依据泵的主要依据，有，有“平坦平坦”和和“驼峰驼峰”状状之分，之分，“驼峰驼峰”状易产生不状易产生不稳定现象。稳定现象。离心泵的性能曲线离心泵的性能曲线是合理选择原是合理选择原动机功率和操动机功率和操作起动泵的依作起动泵的依据，按需流量据，按需流量变化范围中的变化范围中的最大规律再加最大规律再加上一定的安全上一定的安全余量，选择原余量，选择原动机功率。起动机功率。起动泵应关闭排动泵应关闭排出管路上的调出管路上的调节阀，可以减节阀

15、，可以减小启动电流，小启动电流，保护电机保护电机（1）离心泵的特性曲线）离心泵的特性曲线离心泵的性能曲线离心泵的性能曲线是检查泵工作经是检查泵工作经济性的依据，尽济性的依据，尽可能在高效区工可能在高效区工作。通常效率最作。通常效率最高点为额定点，高点为额定点，也是设计工况点也是设计工况点。目前取最高效。目前取最高效率以下率以下5%-8%范围内所对应的范围内所对应的工况为高效工作工况为高效工作区区（1）离心泵的特性曲线）离心泵的特性曲线离心泵的性能曲线离心泵的性能曲线是检查泵工作是是检查泵工作是否发生气蚀的依否发生气蚀的依据。通常是按最据。通常是按最大流量下的大流量下的NPSHr，考虑安，考虑安

16、全余量及吸入装全余量及吸入装置的有关参数确置的有关参数确定泵的安装高度定泵的安装高度。（1）离心泵的特性曲线）离心泵的特性曲线（2）管道及装置特性曲线）管道及装置特性曲线图图 离心泵的一般装置示意图离心泵的一般装置示意图由伯努利方程，管路所需能头：由伯努利方程，管路所需能头：Const、与、与Q无关无关沿程阻力损失沿程阻力损失+局部阻力损失局部阻力损失静特性：静特性：一、单根管路特性一、单根管路特性单根管路特性和工作点单根管路特性和工作点2 (J/kg)2wlchd J/kgBAABwPPhg HHhBAABPPMg HH常流道横截面流道横截面积积管路特性系数，与管路长度、管路特性系数，与管路

17、长度、流道横截面积、各种阻力系数流道横截面积、各种阻力系数有关。有关。Qcf2 2wlchd22 2wlQhdf2 whkQ21 2lkfd式（式（1-58）管路特性方程管路特性方程图图1-58 管路特性管路特性BApotABPPHg HH2 whkQ2hMkQ二、装置特性二、装置特性工作点工作点装置：装置： 泵和管路系统的总称泵和管路系统的总称稳定工作状态稳定工作状态质量守恒：质量守恒：能量守恒：能量守恒：泵排出流量泵排出流量=管路中输送流量管路中输送流量泵提供扬程泵提供扬程H=管路所需能头管路所需能头h泵扬程性能曲线泵扬程性能曲线HQ管路特性曲线管路特性曲线 hQ+装置特性装置特性（3）泵

18、在不稳定工况下工作）泵在不稳定工况下工作K点：不稳定；点：不稳定；qv1:L1H1,qv ,离离2点远点远;L3Qa时时QaQ时时 液面下降，到达液面下降，到达33液面，因液面，因Hph，Q=0，仍不能供流。，仍不能供流。 液面下降，到达液面下降，到达22液面，因液面，因Hp=Hpot，泵工作，泵工作， 此时流量猛增到此时流量猛增到QN过程过程 QaQN ，液面上升，重复以上过程。，液面上升，重复以上过程。泵的喘泵的喘振工况振工况罐中液面：罐中液面：11 22 33管路特性：管路特性：工作点：工作点： MNO流 量 ：流 量 ： QMQNQo： H-QH-Q性能曲线呈驼峰状；性能曲线呈驼峰状；

19、 管路装置中设有能自由升降的液面或其他管路装置中设有能自由升降的液面或其他能储存和释放能量的部分。能储存和释放能量的部分。（5）离心泵的串并联）离心泵的串并联一、一、 并联工作并联工作 相同性能泵的并联相同性能泵的并联泵并联，同一泵并联，同一H下的下的Q相加相加泵并联，管路特性（泵并联，管路特性（h-Q）未变）未变HHHQQQ QQ泵并联前：单泵工作点在泵并联前：单泵工作点在M1。泵并联后：单泵工作点在泵并联后：单泵工作点在A1。？泵并联后：泵并联后：HHH1MM11MMMMQQQQ；11M MMHhhH11M MMHhhH1. 管路特性越平坦，并联后管路特性越平坦，并联后Q+愈接近愈接近2Q

20、M12. 泵的特性愈陡峭，并联后泵的特性愈陡峭，并联后Q+愈接近愈接近2QM1 并联台数过多并联台数过多并不经济！并不经济！3. 并联后泵扬程大于单泵工作扬程。并联后泵扬程大于单泵工作扬程。 1122AMQQQ 不同性能泵的并联不同性能泵的并联泵并联，同一泵并联，同一H下的下的Q相加。相加。泵并联，管路特性泵并联，管路特性（h-Q）未变未变一、并联工作一、并联工作HHHQQQ1. 管路特性越平坦，并联后管路特性越平坦，并联后Q+愈接近愈接近Q+Q2. 泵的特性愈陡峭，并联后泵的特性愈陡峭，并联后Q+愈接近愈接近Q+Q 并联台数过多并联台数过多并不经济！并不经济！3. 并联后泵扬程大于单泵工作扬

21、程。并联后泵扬程大于单泵工作扬程。 一、并联工作一、并联工作 1212MAAMMQQQQQ用于提高扬程，增加输送距离、储运减少泵站数量，提高用于提高扬程，增加输送距离、储运减少泵站数量，提高 H以增加以增加Q。 相同性能泵的串联相同性能泵的串联 不同性能泵的串联不同性能泵的串联二、串联工作二、串联工作 相同性能泵的串联相同性能泵的串联泵串联，同一泵串联，同一Q下的下的H相加。相加。泵串联，管路特性（泵串联，管路特性（h-Q）未变！）未变！泵工作点的确定：泵工作点的确定：自自M点作垂线，交单泵性能曲线点作垂线，交单泵性能曲线于于A1点。点。 A1点即为单泵工作点。点即为单泵工作点。二、串联工作二

22、、串联工作HHHQQQ特点：特点：两泵特性（两泵特性（H-Q）、串联特性（串联特性（H-Q）+管路特性（管路特性（h-Q）单泵串联前工况点：单泵串联前工况点：M1二、串联工作二、串联工作1M2HHHH1MQQQQ注注 意意 若后一台泵压力高，应考虑后一台泵的强度及密封问题。若后一台泵压力高，应考虑后一台泵的强度及密封问题。启动停车顺序：关闭两泵出口阀，先起第一台，开第一台启动停车顺序：关闭两泵出口阀，先起第一台，开第一台 出口阀，再启动第二台，开第二台出口阀；停车时出口阀，再启动第二台，开第二台出口阀；停车时。 串联相当于多级泵，多级泵在结构上比串联更凑紧，串联相当于多级泵，多级泵在结构上比串

23、联更凑紧， 应选用多级泵代替串联工作。应选用多级泵代替串联工作。 管路特性陡降，串联后增加的扬程多；泵特性平坦，管路特性陡降，串联后增加的扬程多；泵特性平坦， 串联增加的扬程多。串联增加的扬程多。二、串联工作二、串联工作图图 不同性能泵串联工作不同性能泵串联工作 不同性能泵的串联不同性能泵的串联泵串联，同一泵串联，同一Q下的下的H相加。相加。泵串联，管路特性（泵串联，管路特性（h-Q）未变！）未变！泵工作点的确定：泵工作点的确定：自自M点作垂线，交单泵性能点作垂线，交单泵性能曲线于曲线于A1、A2点。点。A1、A2点即为单泵工作点。点即为单泵工作点。二、串联工作二、串联工作HHHQQQ特点：特

24、点：图图 不同性能泵串联工作不同性能泵串联工作二、串联工作二、串联工作1MM2HHHHH1MM2QQQQQ、工况调节：改变离心泵的工作点。工况调节：改变离心泵的工作点。一、一、 改变管路特性改变管路特性 泵性能曲线不变！泵性能曲线不变！ 改变管路局部损失改变管路局部损失改变管路特性曲线斜率改变管路特性曲线斜率交点交点 （工作点）改变。（工作点）改变。 旁路调节旁路调节 出口管路节流调节出口管路节流调节（6）离心泵的工况调节）离心泵的工况调节HQ曲线与曲线与 hQ曲线交点曲线交点图图1-67 出口节流调节出口节流调节图图1-68 旁路调节旁路调节一、一、 改变管路特性改变管路特性 串联、并联改变

25、泵特性曲线（前面所讲）串联、并联改变泵特性曲线（前面所讲） 二、二、 改变泵的性能改变泵的性能 改变工作转速改变工作转速n比例定律。比例定律。特点特点 切割叶轮外径切割叶轮外径D2切割定律。切割定律。特点特点2222TrQD bc22TuHu c22n60Du二、二、 改变泵的性能改变泵的性能4.3.3 4.3.3 离心泵的启动与运行离心泵的启动与运行启动前的准备工作启动前的准备工作启动前检查启动前检查p 润滑油的名称、型号、主要功能和加注数量是否符合技术文件规定的要求；润滑油的名称、型号、主要功能和加注数量是否符合技术文件规定的要求；p轴承润滑系统、密封系统和冷却系统是否完好，轴承的油路、水

26、路是否畅通；轴承润滑系统、密封系统和冷却系统是否完好，轴承的油路、水路是否畅通；p盘动泵的转子盘动泵的转子12转，检查转子是否有摩擦或卡住现象；转，检查转子是否有摩擦或卡住现象；p在联轴器附近或皮带防护装置处，是否有妨碍转动的杂物；在联轴器附近或皮带防护装置处，是否有妨碍转动的杂物；p泵、轴承座、电动机的基础地脚螺栓是否松动；泵、轴承座、电动机的基础地脚螺栓是否松动；p泵工作系统的阀门或辅助装置均应处于泵运转时负荷最小的位泵工作系统的阀门或辅助装置均应处于泵运转时负荷最小的位置，应关闭出口调节阀；置，应关闭出口调节阀；p点动泵，看其叶轮转向是否与设计转向一致，若不一致，必需使叶轮完全停点动泵，

27、看其叶轮转向是否与设计转向一致，若不一致，必需使叶轮完全停止转动后，调整电动机接线后，方可再启动。止转动后，调整电动机接线后，方可再启动。充水充水水泵在启动以前，泵壳和吸水管内必须先充满水，这是因为有水泵在启动以前，泵壳和吸水管内必须先充满水，这是因为有空气存在的情况下，泵吸入口的真空无法形成和保持。空气存在的情况下，泵吸入口的真空无法形成和保持。暖泵暖泵输送高温液体的泵，如电厂的锅炉给水泵，在启动前必须先暖输送高温液体的泵，如电厂的锅炉给水泵，在启动前必须先暖泵。这是因为给水泵在启动时，高温给水流过泵内，使泵体温度泵。这是因为给水泵在启动时，高温给水流过泵内，使泵体温度从常温很快上升到从常温

28、很快上升到100100200200，这会引起泵内外和各部件之间，这会引起泵内外和各部件之间的温差，若没有足够长的传热时间和适当控制温升的措施，会使的温差，若没有足够长的传热时间和适当控制温升的措施，会使泵各处膨胀不均，造成泵体各部分变形、磨损、振动等。泵各处膨胀不均，造成泵体各部分变形、磨损、振动等。启动程序启动程序 离心泵泵腔和吸水管内全部充满水并无空气，出口阀关离心泵泵腔和吸水管内全部充满水并无空气，出口阀关闭。给水泵暖泵完毕。闭。给水泵暖泵完毕。 对于强制润滑的泵，启动油泵向各轴承供油。对于强制润滑的泵，启动油泵向各轴承供油。 启动冷却水泵或打开冷却水阀。启动冷却水泵或打开冷却水阀。 合

29、闸启动，启动后泵空转时间不允许超过合闸启动，启动后泵空转时间不允许超过2 24min4min，使，使转速达到额定值后，逐渐打开离心泵的出口阀，增加流转速达到额定值后，逐渐打开离心泵的出口阀，增加流量，并达到要求的负荷。量，并达到要求的负荷。4.3.4 4.3.4 相似理论在泵中的应用相似理论在泵中的应用（1） 泵的相似条件泵的相似条件（2） 相似定律和比例定律相似定律和比例定律（3） 比转数比转数（4） 切割定律切割定律（5） 泵的系列型谱泵的系列型谱（1 1）泵的相似条件）泵的相似条件新的水力机械新的水力机械实验实验实验结果实验结果修改设计修改设计巨型水巨型水力机械？力机械？实验花费太大实验

30、花费太大无法做实验无法做实验是否满足是否满足要求？要求？给定设计参数给定设计参数(q,H,n) 2003年，合肥三益电机年，合肥三益电机电泵股份有限公司专门为福电泵股份有限公司专门为福建大学城泵站研制，高建大学城泵站研制，高5米、米、重重16吨，出水口径吨，出水口径1.6米，电米，电压高达压高达10千伏，排水量超过千伏，排水量超过2万立方米万立方米/小时，是目前世界小时，是目前世界最大的潜水电泵。最大的潜水电泵。德国凯士比德国凯士比 公司生产的重公司生产的重13吨吨巨型泵巨型泵巨型水力机械巨型水力机械（原型）（原型）缩小为模型缩小为模型实验结果实验结果相似理论相似理论相似理论相似理论已有的性能

31、良已有的性能良好的泵中挑选好的泵中挑选相似换算相似换算设计符合设计符合要求的泵要求的泵相似定律是叶片泵理论中的一个非常重要的理论，是相似定律是叶片泵理论中的一个非常重要的理论，是建立在泵的相似条件基础上的。建立在泵的相似条件基础上的。给定设计参数给定设计参数相似条件相似条件流体机械的相似条件流体机械的相似条件 几何相似几何相似 三大相似条件：三大相似条件： 运动相似运动相似 动力相似动力相似 泵输送的是液体，泵输送的是液体，为不可压缩体，温度、密度可认为不变化。为不可压缩体，温度、密度可认为不变化。所以，只要满足所以，只要满足几何相似和运动相似几何相似和运动相似， 则动力相似自然满足。则动力相

32、似自然满足。几何相似几何相似 几何相似是指模型泵和实物泵对应点的几何尺寸几何相似是指模型泵和实物泵对应点的几何尺寸成比例，比值相等，各对应角相等（包括叶片数成比例，比值相等，各对应角相等（包括叶片数z、叶、叶片安装角和阻塞系数都相等）。即片安装角和阻塞系数都相等）。即12121212pm1122zz ,pppppmmmmmapamapambbDDDbbDDD常数两个泵的式样完全一样，只是大小不同两个泵的式样完全一样，只是大小不同运动相似运动相似 又称流动相似，它是指模型泵和实物泵各对应点的速又称流动相似，它是指模型泵和实物泵各对应点的速度方向相同，大小成比例，比值相等，对应角相等。即流度方向相

33、同，大小成比例，比值相等，对应角相等。即流体在各对应点的速度三角形相似，即体在各对应点的速度三角形相似，即两泵对应点上两泵对应点上同名速度同名速度的比值的比值相等、相等、方向角相方向角相等等。同名速度：同名速度：方方 向向 角：角：ccc121212121212cuuccwwuuccww11221122, , 1. 流量相似定律流量相似定律 相似相似 定律是研究来两台相似泵的性能参数定律是研究来两台相似泵的性能参数 （H、Q、N、hr）之间的关系。）之间的关系。几何相似：几何相似： 运动相似：运动相似： （2 2）相似定律相似定律和比例定律和比例定律22222222rvrvD bcQQD bc

34、2222vTvrQQD bc 3322()vvLvvDQnnQDnn2222DbDb22222222rrcuD ncuD n2. 扬程相似定律扬程相似定律 两泵运动相似两泵运动相似 代入代入相似定律相似定律22222()()hhLhhD nHnHD nn2222222()uuu cD nu cD n2222uhuhu cHHu c2 2hThuHHu c3. 功率相似定律功率相似定律 （1-23）相似定律相似定律QHNhvm 53()mLmNH QnNHQn 注意：注意：介质相同、转速、几何尺寸相差不大。介质相同、转速、几何尺寸相差不大。相似定律相似定律相似定律相似定律vvhvmm相似泵：，3

35、vLvQnQn22()hLhHnHn53()mLmNnNn 3LQnQn22()LHnHn53()LNnNn离心泵离心泵 的比例定律是相似定律的延伸，是相的比例定律是相似定律的延伸，是相似定律在同一台泵上转速改变后的应用。似定律在同一台泵上转速改变后的应用。1. 比例定律比例定律 21nn 1L比例定律表达式比例定律表达式相似定律的特殊形式相似定律的特殊形式比例定律比例定律3LQnQn22()LHnHn53()LNnNn1122QnQn21122()HnHn31122()NnNn（3 3）比转速）比转速两泵能否进行性能换算，关键看两两泵能否进行性能换算，关键看两泵是否工况相似，如何判断呢？泵是

36、否工况相似，如何判断呢？一是利用相似条件（几何相似、进一是利用相似条件（几何相似、进口速度三角形相似）。口速度三角形相似）。二是用与性能参数有关的一个综合二是用与性能参数有关的一个综合参数，即参数，即比转数比转数来判断。只要两泵来判断。只要两泵比转数相等，则两泵相似。比转数相等，则两泵相似。由相似定律，两相似泵在相似工况下，由相似定律，两相似泵在相似工况下，性能参数间的关系为：性能参数间的关系为：3vLvqnqn22()LHnHnLDD46232)()()()()(nnnnnnHHqqvv将前式两边平方，将后式两边立方，然后将前式两边平方，将后式两边立方，然后相除，可消去相除，可消去D D项，

37、得下式：项，得下式：324324HqnHqnvv再将上式两边开次方，得下式：再将上式两边开次方，得下式：式中式中ns为比转速的初始定义式。为比转速的初始定义式。 由于比转数是在完全相似条件下由相似由于比转数是在完全相似条件下由相似定律变换而来的相似准数，该式表明，定律变换而来的相似准数，该式表明，只要两泵工况相似，则比转数相等。只要两泵工况相似，则比转数相等。 svvnHqnHqn4343令令为了和水轮机相一致，再将上式中为了和水轮机相一致，再将上式中ns s乘以乘以3.653.65倍，就成为习惯所倍，就成为习惯所说的比转速说的比转速ns s 即：即：4365. 3Hqnnvsns和和ns s

38、只是数值上的差别，只是数值上的差别，实质是一样的。实质是一样的。4365. 3HQnns注注 意意n ns s是有量纲的相似准数，各国因是有量纲的相似准数，各国因Q Q、H H单位制的不同而数值单位制的不同而数值不同，但物理意义是相同的不同，但物理意义是相同的2. n ns s是针对泵的最高效率的工况点而言，所以一台泵具有唯是针对泵的最高效率的工况点而言，所以一台泵具有唯一、固定的比转数，比转数不随工况点的变化而改变一、固定的比转数，比转数不随工况点的变化而改变。3. 计算计算n ns s时：双吸叶轮应以时：双吸叶轮应以Q/2Q/2代入，多级泵应以代入，多级泵应以单级扬单级扬程（程（H/iH/

39、i）代入。代入。2. 比转速的应用比转速的应用 用比转速对泵分类用比转速对泵分类低比转低比转速速、中比转、中比转速速、高比转、高比转速速、混流泵、轴流泵。、混流泵、轴流泵。用用ns对叶片泵分类方便、确切，可以表示出叶轮形状、性对叶片泵分类方便、确切，可以表示出叶轮形状、性能曲线变化趋势。能曲线变化趋势。 用比转速进行相似设计用比转速进行相似设计 用比转速编制离心泵系列，绘制型谱图。用比转速编制离心泵系列，绘制型谱图。4（4 4）切割定律）切割定律 采用叶轮切割方法，可使一台泵的工作范围由一条采用叶轮切割方法，可使一台泵的工作范围由一条线变为一个面，可大大增加该泵的使用范围。线变为一个面，可大大增加