水环离心旋涡喷射泵

1、水环泵也称液环泵水环泵也称液环泵( (属于容积式泵属于容积式泵) ) ：利用叶轮与利用叶轮与壳体的偏心布置，叶轮旋转时壳体中的水在离心力壳体的偏心布置，叶轮旋转时壳体中的水在离心力的作用下形成的作用下形成水环水环，使叶片间容积作周期变化以产，使叶片间容积作周期变化以产生吸排作用的泵。生吸排作用的泵。 1按作用数分：按作用数分：单作用和双作用。单作用和双作用。 2按流体进入叶轮的流向分：按流体进入叶轮的流向分：轴向单作用、轴向轴向单作用、轴向双作用和径向双作用。双作用和径向双作用。 3按叶轮的结构形式分：按叶轮的结构形式分：开式和闭式、径向叶片开式和闭式、径向叶片和前弯叶片。和前弯叶片。 图示图

2、示由叶轮（转子）、泵壳（定子）、由叶轮（转子）、泵壳（定子）、端盖等组成。端盖等组成。端盖上开有端盖上开有。叶轮有若干径向叶片或前弯叶片叶轮有若干径向叶片或前弯叶片( (叶片不象叶片泵叶片不象叶片泵的叶片能滑动的叶片能滑动) )，当叶轮旋转时，积存在偏心泵壳，当叶轮旋转时，积存在偏心泵壳里的液体受离心力作用，在泵壳内形成水环（以里的液体受离心力作用，在泵壳内形成水环（以水环作为定子）。水环、叶轮轮毂和叶片之间被水环作为定子）。水环、叶轮轮毂和叶片之间被围成封闭空间。围成封闭空间。水环泵的工作原理水环泵的工作原理( (以单作用为例以单作用为例) )当叶当叶轮回转时，泵壳内的工作水被带动回转，形成

3、一个紧轮回转时，泵壳内的工作水被带动回转，形成一个紧贴泵壳内壁的水环。水环内表面与叶轮轮毂表面及两贴泵壳内壁的水环。水环内表面与叶轮轮毂表面及两侧盖之间形成一个侧盖之间形成一个月牙形的工作腔室月牙形的工作腔室，并由叶片分隔，并由叶片分隔成若干个互不相通的工作小腔。成若干个互不相通的工作小腔。由于叶轮和泵壳是偏由于叶轮和泵壳是偏心布置，这些封闭空间的容积在回转一周中经历着由心布置，这些封闭空间的容积在回转一周中经历着由小到大，又由大到小的变化，遂从端盖上的吸、排液小到大，又由大到小的变化，遂从端盖上的吸、排液口进行吸入和排出。口进行吸入和排出。图示图示 除上述单作用水环泵外，如将泵腔做成椭圆，并

4、将除上述单作用水环泵外，如将泵腔做成椭圆，并将叶轮同心地安装在椭圆形泵壳中，则叶轮每转一周就叶轮同心地安装在椭圆形泵壳中，则叶轮每转一周就会产生两次吸、排作用，这就构成了一会产生两次吸、排作用，这就构成了一 。初次起动前，应先打开引水漏斗上的旋塞，向水环泵初次起动前，应先打开引水漏斗上的旋塞，向水环泵内灌水。内灌水。水环泵属容积型泵水环泵属容积型泵，它主要，它主要用来用来排送气体或气液混合物排送气体或气液混合物，因具有抽真空的能，因具有抽真空的能力，故常用为自吸离心泵的力，故常用为自吸离心泵的。单级泵 可 达 最 高 极 限 真 空 压 力 为单级泵 可 达 最 高 极 限 真 空 压 力 为

5、30mmHg。抽送气体时约抽送气体时约3050，若抽送液体不大，若抽送液体不大于于20，故一般不用来输送液体。，故一般不用来输送液体。原因是工作水温度高水易汽化，反之则相反。原因是工作水温度高水易汽化，反之则相反。1)叶轮与端盖间的端面间隙直接影响泵的叶轮与端盖间的端面间隙直接影响泵的容积效率，一般应维持在容积效率，一般应维持在0.10.25mm；2)水环泵中水环起能量传递、密封、冷却水环泵中水环起能量传递、密封、冷却等作用，工作水易汽化与泄漏，故在运行等作用，工作水易汽化与泄漏，故在运行中应连续不断地补充工作水；中应连续不断地补充工作水；3)水环泵不宜长时间封闭运行，以防工作水环泵不宜长时间

6、封闭运行，以防工作水温度升高发生过热。水温度升高发生过热。离心泵的工作原理和性能特点离心泵的工作原理和性能特点 一一定义与分类定义与分类 二二结构原理结构原理 三三扬程与流量扬程与流量 四四特性曲线特性曲线 五五额定流量和扬程的估算额定流量和扬程的估算 六六离心泵的特点离心泵的特点 七七 相似原理和比转速相似原理和比转速定义定义：利用叶轮旋转时的离心力作用，吸入液体提高液体压力能获得压头的泵。分类：分类：1. 立式和卧式立式和卧式 2. 单级和多级单级和多级 3. 单吸和双吸单吸和双吸4. 闭式和开式及半开式闭式和开式及半开式 5. 涡壳式和导叶式涡壳式和导叶式 6.其他分类（按用途）其他分类

7、（按用途）图 立式离心泵一、离心泵的基本结构与原理一、离心泵的基本结构与原理1 1、基本结构、基本结构: : 由工作由工作叶轮叶轮、泵轴泵轴、泵壳泵壳、轴封装置轴封装置、吸入管吸入管和和排出管排出管等组成。等组成。2.基本原理：基本原理： 叶轮旋转之前，泵壳内部充满了液体叶轮旋转之前，泵壳内部充满了液体( (水泵水泵先灌满水先灌满水) )，当，当叶轮迅速转动叶轮迅速转动时，泵壳里的液时，泵壳里的液体就被叶轮上的叶片带着一起转动，体就被叶轮上的叶片带着一起转动，能量便传能量便传给液体给液体。因为液体各部分之间的相互作用力太。因为液体各部分之间的相互作用力太小，不足以维持液体作圆周运动，所以液体小

8、，不足以维持液体作圆周运动，所以液体在在离心力的作用下离心力的作用下，沿叶轮流道向外缘甩出，流，沿叶轮流道向外缘甩出，流到泵壳中，然后从到泵壳中，然后从排出管排出排出管排出。 这样，泵壳里转动泵轴附近的压强就要这样，泵壳里转动泵轴附近的压强就要小于小于1 1个大气压，形成真空（其个大气压，形成真空（其中心处则形成中心处则形成低压，不断吸进液体充满叶轮低压，不断吸进液体充满叶轮）。于是在外面）。于是在外面大气压力的作用下迫使外界的液体源源不断地大气压力的作用下迫使外界的液体源源不断地被吸进被吸进并充满叶轮，代替已经排出的液体，然并充满叶轮，代替已经排出的液体，然后又被叶轮甩出。后又被叶轮甩出。这

9、就是离心泵能连续不断地这就是离心泵能连续不断地输送液体的原理输送液体的原理。 液体在叶轮流道中流过时，获得机液体在叶轮流道中流过时，获得机械能，使其压力和速度均得到提高。械能，使其压力和速度均得到提高。在蜗旋状泵壳中或在固定的扩压流道在蜗旋状泵壳中或在固定的扩压流道中，高速液体的中，高速液体的动能部分转换为压力动能部分转换为压力能能，连续排出泵外。离心泵的连续排出泵外。离心泵的压头和压头和排量有关排量有关，可能产生的可能产生的最高压头是有最高压头是有限的限的，由其转速、叶轮直径尺寸、级由其转速、叶轮直径尺寸、级数等多种因素决定。数等多种因素决定。二、离心泵的扬程与流量二、离心泵的扬程与流量 1

10、、叶轮中流体的速度三角形：、叶轮中流体的速度三角形：见下图见下图 U-圆周速度（也称牵圆周速度（也称牵连速度），随叶轮作连速度），随叶轮作圆周运动的速度。圆周运动的速度。W-相对速度是相对于相对速度是相对于工作叶轮的速度。工作叶轮的速度。C-绝对速度是相对于泵绝对速度是相对于泵壳的速度。壳的速度。CrCUUWC2. 离心泵的扬程（压头）方程式离心泵的扬程（压头）方程式液体流过理想叶轮后所产生的理论压头液体流过理想叶轮后所产生的理论压头HT：HT = E2 E1 E1= Z1+ p1/g + C12/2g E2 = Z2+ p2/g + C22/2g HT = （Z2 Z1）+（p2 p1） /

11、g +（C22 C12）/2g （1）以以叶轮为参照物研究相对运动叶轮为参照物研究相对运动可得：可得： Z1+ p1/g + ww12/2g +W = Z2+ p2/g +ww 22/2g （2）W离心力对单位液体所做的功离心力对单位液体所做的功 代入式（代入式（2）得：）得：（p2 p1） /g = （Z1 Z2 ）+ p1/g + （ww12 ww 22 ）/2g +（u22u12）/ 2g （3）式（式（3）代入式（）代入式（1） HT = （Z2 Z1）+（p2 p1） /g +（C22 C12）/2g 得：得：HT =（u22u12）/ 2g+（ww12 ww 22）/2g +（C2

12、2 C12）/2g 上式称为上式称为欧拉方程式欧拉方程式（u22u12）/ 2g +（ww12 ww 22）/2g 液体在叶轮增加的静压头，液体在叶轮增加的静压头，其中其中（u22u12）/ 2g 是离心力所做的功，占绝大部分：是离心力所做的功，占绝大部分： （ww12 ww 22）/2g 是叶片流道截面变化引起相对速度变化的静压能，一般不大。是叶片流道截面变化引起相对速度变化的静压能，一般不大。（C22 C12）/2g液体在叶轮增加的速度能。液体在叶轮增加的速度能。欧拉方程式的另一种表达方式：欧拉方程式的另一种表达方式：从速度三角形可知：从速度三角形可知：ww12 = C12 + u12）2

13、C1u1cos1ww22 = C22 + u22）2C2u2cos2代入欧拉方程式得另一种欧拉方程式：代入欧拉方程式得另一种欧拉方程式：HT = （C2u2cos2C1u1cos1）/g = u2C2u u1C1u/g考虑到多数离心泵都是使液体无预旋地径向进入叶轮，即：考虑到多数离心泵都是使液体无预旋地径向进入叶轮，即：1=90 则则C1u=0 而而C2u=u2C2rctg2欧拉方程式可写成为：欧拉方程式可写成为：HT = u22/g u2C2rctg2/g （米）（米） 见下图见下图欧拉方程式要点分析欧拉方程式要点分析:（1）理论扬程输送流体性质无关，无自吸能力。）理论扬程输送流体性质无关，

14、无自吸能力。（当抽空气产生的压力差很小，如；（当抽空气产生的压力差很小，如；100m100m扬程的离心扬程的离心泵自吸时，只能把水提上泵自吸时，只能把水提上12.912.9cmcm）（2）理论扬程随理论流量而变，并与叶片出口角）理论扬程随理论流量而变，并与叶片出口角2有有关。关。 Qt=C2r A2 = C2r D2 B2 排挤系数（排挤系数（0.75 0.95），与叶片厚度使流道截面积减少有关），与叶片厚度使流道截面积减少有关采用后弯叶片，采用后弯叶片，2 90，理论扬程随理论流量的增加而增，理论扬程随理论流量的增加而增小，只有当小，只有当Q=0时，时，Ht为最大值。为最大值。采用前弯叶片，

15、采用前弯叶片，2 90，理论扬程随理论流量的增加而增大，理论扬程随理论流量的增加而增大，只有当只有当Q=0时，时，Ht为最小值。为最小值。采用径向叶片，采用径向叶片， 2 =90，理论扬程与理论流量无关，理论扬程与理论流量无关 见下图见下图离心泵叶轮的安装角离心泵叶轮的安装角1、采用采用后弯后弯叶片，叶片，2 90，理论扬程随理论流量的增加，理论扬程随理论流量的增加而增小，只有当而增小，只有当Q=0时，时，H为最大值。为最大值。2、采用采用前弯前弯叶片，叶片，2 90，理论扬程随理论流量的增加而，理论扬程随理论流量的增加而增大，只有当增大，只有当Q=0时，时，H为最小值。为最小值。3、采用采用

16、径向径向叶片，叶片， 2 =90，理论扬程与理论流量无关。，理论扬程与理论流量无关。离心泵叶轮叶片安装角小结离心泵叶轮叶片安装角小结290时，为前弯，时，为前弯，2=150160， C2大。大。 通常用于通风机通常用于通风机动压大。动压大。2 90时，为后弯，时，为后弯， 2 =3040，C2小。小。 离心泵都采用后弯叶片离心泵都采用后弯叶片静压大。静压大。2=90时，为径向叶片，时，为径向叶片， C2处于两者之间。处于两者之间。 后弯叶片水力效率高，经济性好。前弯叶片水力损失大，但要比后弯叶片获得更高的压头。（3）最高压头是有限的，由转速、叶轮尺寸、级数等）最高压头是有限的，由转速、叶轮尺寸

17、、级数等多种因素决定。多种因素决定。 U2 = D2 n/60（4）离心泵产生的压头不可能太高，需要高扬程可采）离心泵产生的压头不可能太高，需要高扬程可采用多级离心泵。用多级离心泵。定速特性曲线定速特性曲线定义定义： 离心泵在定速情况下和其他特定条件下，所得离心泵在定速情况下和其他特定条件下，所得到的到的Q QH H、Q QP P、Q Q曲线称为离心泵的定速特性曲线称为离心泵的定速特性曲线。是表述离心泵在一定转速下的主要性能参数间曲线。是表述离心泵在一定转速下的主要性能参数间的关系曲线。的关系曲线。一般以一般以Q Q为横坐标，压头、功率、效率为横坐标，压头、功率、效率等以各自的比例为纵坐标。等

18、以各自的比例为纵坐标。 见下图见下图曲线的测绘曲线的测绘：在定速下，通过改变排出阀开度的方法，：在定速下，通过改变排出阀开度的方法，测出各工况下离心泵的流量、压头、功率并算出效率，测出各工况下离心泵的流量、压头、功率并算出效率，在坐标系中找出各自相应的工况点，连成曲线即可得在坐标系中找出各自相应的工况点，连成曲线即可得到泵的定速特性曲线。到泵的定速特性曲线。离心泵的能量损失离心泵的能量损失 离心泵的各种损失会造成离心泵特性曲线的变化。离心泵的各种损失会造成离心泵特性曲线的变化。取得定速特性曲线的理论分析取得定速特性曲线的理论分析 见下图见下图1.流量流量扬程曲线扬程曲线 Q H2.流量流量功率

19、曲线功率曲线 Q P3.流量流量效率曲线效率曲线 Q 离心泵定速特性曲线实用意义与离心泵定速特性曲线实用意义与结论结论曲线的实用意义曲线的实用意义：利用特性曲线可查出运行工况各参数值，判断泵的利用特性曲线可查出运行工况各参数值，判断泵的运行状态，指导管理人员选择合理的运行工况。运行状态，指导管理人员选择合理的运行工况。 借特性曲线来指导泵的选型。借特性曲线来指导泵的选型。 根据曲线的形状分析泵内液体运动状态。根据曲线的形状分析泵内液体运动状态。指导设计人员不断完善设计和进行新泵设计。指导设计人员不断完善设计和进行新泵设计。由定速特性曲线可以得出以下结论：由定速特性曲线可以得出以下结论：1) 1

20、) H H 随随Q Q 的增大而下降。的增大而下降。 2) 2) Q=Q=0 0 时的扬程为最大扬程（闭死扬程），并且泵时的扬程为最大扬程（闭死扬程），并且泵的功率较小，可封闭启动。的功率较小，可封闭启动。3)3)随随 Q Q 增加而增大，有最大值，是泵的工况点。增加而增大，有最大值，是泵的工况点。 定义定义：流体流过某一管路所需的压头是与流过这一管路的流量有关的，表示这种关系的曲线即称为管路特性曲线。 工况点工况点：管路的特性曲线和离心泵的QH曲线相交而决定了离心泵工况的点称为工况点。 HH1H2HSTQQ2Q1A1A2HHST=+ h离心泵额定扬程和流量的估算公式：离心泵额定扬程和流量的估

21、算公式： H = K n2 D22 m K系数（系数（11.5）10-4 D2（m） Q = 5 D02 m3 / h D0泵吸口直径泵吸口直径 （英寸）（英寸） 离心泵的流量均匀连续，工作平稳，且流量调节方离心泵的流量均匀连续，工作平稳，且流量调节方便，排量较大时效率很高；便，排量较大时效率很高； 离心泵没有干吸能力。需要引水设备预先将液体充离心泵没有干吸能力。需要引水设备预先将液体充满泵内及吸入管路才能工作。；满泵内及吸入管路才能工作。； 转速高，结构简单紧凑；转速高，结构简单紧凑； 对杂质不敏感，易损件少，管理维护方便对杂质不敏感，易损件少，管理维护方便; ; 不适合于小流量，高压头；不

22、适合于小流量，高压头； 输液过程中，对液体有搅伴作用，故不易输送混合输液过程中，对液体有搅伴作用，故不易输送混合液体；液体； 对液体的粘性较敏感，粘性增加时泵的对液体的粘性较敏感，粘性增加时泵的H H、Q Q、 均均下降，而下降，而P P增加；增加； Q Q随随H H变化，一般变化，一般H H增加则增加则Q Q减少，减少，H H的大小取决于的大小取决于泵的转速、叶轮外径及叶片出口安装角。泵的转速、叶轮外径及叶片出口安装角。 1、离心泵叶轮的作用离心泵叶轮的作用带动液体转动并将机械能带动液体转动并将机械能传给液体。传给液体。2、离心泵叶轮的分类离心泵叶轮的分类1）闭式单级叶轮：叶瓣两侧均有圆盘连

23、接的称闭式叶）闭式单级叶轮：叶瓣两侧均有圆盘连接的称闭式叶轮，其效率较高；轮，其效率较高； 见下图见下图2）半开式单级叶轮：一侧有圆盘连接的称半开式叶轮；）半开式单级叶轮：一侧有圆盘连接的称半开式叶轮；见下第见下第2图图3）开式叶轮：两侧均无圆盘连接的称开式叶轮。）开式叶轮：两侧均无圆盘连接的称开式叶轮。 叶轮也可按其吸入方向的不同而分为单侧吸入式和叶轮也可按其吸入方向的不同而分为单侧吸入式和双侧吸入式两种。双侧吸入式两种。见下第见下第3图图以最小的撞击损失汇集叶轮甩出以最小的撞击损失汇集叶轮甩出的液体，将其引向泵的出口或下一级；并以最的液体，将其引向泵的出口或下一级；并以最小的水力损失使液体

24、流速降低，将大部分动能小的水力损失使液体流速降低，将大部分动能转换为压力能，转换为压力能，完成导流与扩压完成导流与扩压。涡壳式和导叶（导轮）式两种。涡壳式和导叶（导轮）式两种。涡壳式作用：涡壳式作用：收集液体和转换能量。收集液体和转换能量。见下见下2图图特点及运用：特点及运用：涡壳连同其后的扩压出口接管构成泵内液体涡壳连同其后的扩压出口接管构成泵内液体速度能转换为压力能的能量转换机构。这种能量转换机构，结速度能转换为压力能的能量转换机构。这种能量转换机构，结构简单，流线平顺，泵内水力损失小，广泛应用。但因其体积构简单，流线平顺，泵内水力损失小，广泛应用。但因其体积较大，流道过渡困难，多级离心泵

25、除最后一级外不便采用较大，流道过渡困难，多级离心泵除最后一级外不便采用导叶（轮）的作用导叶（轮）的作用 见下见下2图图 作用与涡壳同，是离心泵中液体动能变为压力能作用与涡壳同，是离心泵中液体动能变为压力能的转换装置。各叶片常铸在一个侧板上，然后固定于的转换装置。各叶片常铸在一个侧板上，然后固定于泵壳，两叶片之间形成密封流道。流道前段是泵壳，两叶片之间形成密封流道。流道前段是等速度等速度区区，用以，用以收集收集叶轮甩出的叶轮甩出的液流液流；后段断面逐渐扩散，；后段断面逐渐扩散，成为动能转换为压能的成为动能转换为压能的扩压区扩压区。导流叶片间的进口宽。导流叶片间的进口宽度往往做成稍大于叶轮叶片间的

26、出口宽度以减少水力度往往做成稍大于叶轮叶片间的出口宽度以减少水力损失。其结构简单、紧凑，轴向尺寸小，但损失。其结构简单、紧凑，轴向尺寸小，但效率较涡效率较涡壳差壳差。导叶（轮）分：导叶（轮）分：径向叶片式、扭曲叶片式、流道式。径向叶片式、扭曲叶片式、流道式。 多级离心泵多级离心泵为简化液体流道结构，多采用它为液为简化液体流道结构，多采用它为液流能量转换装置，流能量转换装置，用以代替涡壳用以代替涡壳。多级离心泵（主要是提高扬程多级离心泵（主要是提高扬程 见下第见下第3图图）密封环（阻漏环）也密封环（阻漏环）也称口环称口环和和轴封轴封作用作用：减少内部漏泄；：减少内部漏泄；见下图见下图安装位置安装

27、位置：叶轮入口处或泵壳上，分动环和定：叶轮入口处或泵壳上，分动环和定环环,装于泵壳上的称静环，装于叶轮上的称动环。装于泵壳上的称静环，装于叶轮上的称动环。动、静环之间的间隙构成漏泄通道；动、静环之间的间隙构成漏泄通道；见下第见下第2图图型式型式：平环和曲径环，曲径越多、间隙越小，：平环和曲径环，曲径越多、间隙越小，阻漏效果越好阻漏效果越好。见下第见下第3图图作用作用：防止外部漏泄（阻止水漏出以及空气的：防止外部漏泄（阻止水漏出以及空气的漏入）；漏入）；设置部位设置部位：泵轴伸出泵壳处的密封装置；：泵轴伸出泵壳处的密封装置；形式形式：机械轴封、软填料轴封。：机械轴封、软填料轴封。见下图见下图装有

28、水封装置的软填料箱。通常用于离心装有水封装置的软填料箱。通常用于离心泵吸入端泵壳出轴处。加装一截面呈泵吸入端泵壳出轴处。加装一截面呈 形的水封形的水封环。环。见下见下2图图水封环水封环作用：作用：密封（防止空气漏入）密封（防止空气漏入） 、冷却、冷却、润滑润滑1.1. 填料接头必须错开填料接头必须错开120120；2.2. 填料切口填料切口30304040; ; 3.3. 填料要一圈一圈地放进去，要平整服贴；填料要一圈一圈地放进去，要平整服贴；4.4.填料盖两侧螺栓要均匀上紧，但不要压太紧；填料盖两侧螺栓要均匀上紧，但不要压太紧；5.5.有水封环的填料箱，要注意不要堵住水封孔。有水封环的填料箱

29、，要注意不要堵住水封孔。用于平衡因叶用于平衡因叶轮两侧结构原因引起的压力差而产生的轴向推力的方轮两侧结构原因引起的压力差而产生的轴向推力的方法）法）单侧吸入式离心泵闭式单侧吸入式离心泵闭式与半开式叶轮两侧压力分布不均衡，吸入侧的与半开式叶轮两侧压力分布不均衡，吸入侧的吸入口所占面积上受吸入压力作用，其值较小，吸入口所占面积上受吸入压力作用，其值较小，背侧的对应面积上，受排液漏入作用，其值较背侧的对应面积上，受排液漏入作用，其值较大，因此使叶轮受指向吸入端的轴向推力。大，因此使叶轮受指向吸入端的轴向推力。见见下下2图图产生很大的轴向串动，影响轴产生很大的轴向串动，影响轴承寿命，破坏机械轴封，导致

30、大量漏泄；叶轮和泵体承寿命，破坏机械轴封，导致大量漏泄；叶轮和泵体发生摩擦，使泵无法工作。发生摩擦，使泵无法工作。采用止推轴承采用止推轴承 一般用于小型泵，可完全平衡。作为一般用于小型泵，可完全平衡。作为大型泵平衡措施的补充。大型泵平衡措施的补充。采用平衡孔或平衡管采用平衡孔或平衡管 容积效率有所下降，平衡不是容积效率有所下降，平衡不是很完善。很完善。见下见下2图图采用双吸叶轮或叶轮对称布置采用双吸叶轮或叶轮对称布置 双吸叶轮双吸叶轮的平衡不是很的平衡不是很完善。完善。叶轮对称布置叶轮对称布置适用于多级偶数叶轮。适用于多级偶数叶轮。见下第见下第3图图采用液力自动平衡装置（动态平衡采用液力自动平

31、衡装置（动态平衡）装置的组成：装置的组成：平衡板、平衡盘和平衡室。平衡板、平衡盘和平衡室。见下第见下第4、5图图泵工作时，平衡板与平衡盘之间的压力室泵工作时，平衡板与平衡盘之间的压力室B B通通过节流通道与排出压力相通，又通过另一节流通道与平衡室过节流通道与排出压力相通，又通过另一节流通道与平衡室C C相通。相通。作用在平衡盘上的压力差作用在平衡盘上的压力差P Pb bP Pc c, ,就可用以平衡叶轮的轴向推力。就可用以平衡叶轮的轴向推力。泵变工况时，压力室泵变工况时，压力室B B与平衡室与平衡室C C之间节流通道的大小随之变化，之间节流通道的大小随之变化，改变了压力室改变了压力室B B的压

32、力，从而达到自动平衡轴向推力的目的。的压力，从而达到自动平衡轴向推力的目的。1.径向力产生原因径向力产生原因涡壳式离心泵在非额定流量下涡壳式离心泵在非额定流量下工作，涡室与叶轮之间的工作协调性遭到破坏，叶轮工作，涡室与叶轮之间的工作协调性遭到破坏，叶轮出口绝对速度发生变化，液体发生撞击和混合，使涡出口绝对速度发生变化，液体发生撞击和混合，使涡室的压力分布不均，叶轮所受的静压力也不均匀，使室的压力分布不均，叶轮所受的静压力也不均匀，使得泵轴受得泵轴受到一个径向力。一个径向力。见下见下2图图径向力产生的径向力产生的泵轴承受交变载荷，导致泵轴承受交变载荷，导致疲劳破坏，使泵轴产生挠度，使阻漏环及其他

33、间隙较疲劳破坏，使泵轴产生挠度，使阻漏环及其他间隙较小的部件发生碰擦。小的部件发生碰擦。采用双层涡室和双涡室结构。采用双层涡室和双涡室结构。见下第见下第3图图对于导叶式离心泵，产生的径向力相互平衡。对于导叶式离心泵，产生的径向力相互平衡。 一、相似条件一、相似条件 要使两台离心泵具有要使两台离心泵具有相似的特性，必须满足三个相似条件：相似的特性，必须满足三个相似条件：几几何相似、运动相似、动力相似何相似、运动相似、动力相似。1.几几 何何 相相 似似 两台离心泵的零部件相应点的两台离心泵的零部件相应点的同同名角度名角度相等，相等，同名尺寸同名尺寸比值相等。比值相等。 1= 1 ，2=2 D1/

34、D1=D2/D2=1/ 1 = 2/ 2 =常数常数2.运运 动动 相相 似似 两台离心泵内相应点的液体两台离心泵内相应点的液体流速流速方向相同方向相同，大小成同一比例大小成同一比例，即相应点的速度三角，即相应点的速度三角形相似。形相似。 。3. 动动 力力 相相 似似 作用在两台离心泵相应点液体上作用在两台离心泵相应点液体上的的同名力同名力（惯性力惯性力、摩擦力摩擦力、粘性力粘性力和和重力重力）的比）的比值相等。值相等。动力相似条件是自然满足的动力相似条件是自然满足的 。 实用上离心泵的相似只考虑前面两个条实用上离心泵的相似只考虑前面两个条件，而没有几何相似就不可能有运动相似，件，而没有几何

35、相似就不可能有运动相似，运动相似者必然几何相似运动相似者必然几何相似。二、离心泵的相似定律二、离心泵的相似定律 两台离心泵满足相似三条件（工况相似两台离心泵满足相似三条件（工况相似 ），），其流量、压头和功率、转速之间存在的关系，其流量、压头和功率、转速之间存在的关系，即：即：流量相似定律：流量相似定律：扬程相似定律：扬程相似定律：功率相似定律：功率相似定律： 以上称为离心泵的相似三定律以上称为离心泵的相似三定律相似原理的用处相似原理的用处按相似原理可推导出离心泵的比转数，用于判断泵按相似原理可推导出离心泵的比转数，用于判断泵的性能是否相似的一个准则数。的性能是否相似的一个准则数。利用相似原理

36、可近似地算出不同介质以及改变泵转利用相似原理可近似地算出不同介质以及改变泵转速、叶轮直径后的性能。速、叶轮直径后的性能。以相似理论为基础，将模型泵换算成实型泵，因为以相似理论为基础，将模型泵换算成实型泵，因为模型泵便于试验和改进，并把结果应用到实型泵上去模型泵便于试验和改进，并把结果应用到实型泵上去。1引入参数引入参数“比转数比转数”的意义的意义 利用利用n ns s可对叶轮进行分类比较；可对叶轮进行分类比较； 以以n ns s为基础可编制泵系列；为基础可编制泵系列； 根据根据n ns s选择模型泵进行设计计算。选择模型泵进行设计计算。比转数又称比转数又称比转速比转速, ,几何相似的诸离几何相

37、似的诸离心泵，在相似工况下各基本特性参数间的综合参数。心泵，在相似工况下各基本特性参数间的综合参数。3.3.ns=3.65式中式中n泵额定转速；泵额定转速；Q流量（以单吸计）流量（以单吸计） ，双吸时以，双吸时以 Q/2 代代入入Q；H泵扬程（单级叶轮），泵扬程（单级叶轮），m水柱，多级泵时为水柱，多级泵时为 H/i ；3.65为流量、扬程、功率之间的单位换算系数。为流量、扬程、功率之间的单位换算系数。国际上国际上常常以型式数以型式数k k代替比转数：代替比转数：n ns s= 193.2 K K= 0.0051759 n= 193.2 K K= 0.0051759 ns s： 比转数是一个比

38、转数是一个数序数序，它按己知离心泵，它按己知离心泵叶叶轮轮的主要结构尺寸和转速的的主要结构尺寸和转速的不同不同，反映出，反映出其其性能性能上的上的差异差异而用以对离心泵进行排列而用以对离心泵进行排列和分类的和分类的。 见下图见下图 泵在不同工况下的比转数不同，通常以最佳工况下泵在不同工况下的比转数不同，通常以最佳工况下的的n n代表一系列泵叶轮的比转数。代表一系列泵叶轮的比转数。 比转数与液体的性质、转速的大小无关，仅与比转数与液体的性质、转速的大小无关，仅与Q Q、H H有关。有关。n ns s小，则叶轮外径和吸入口直径比大、小，则叶轮外径和吸入口直径比大、压头高压头高而流量小而流量小。也即

39、叶轮流道相对细长。也即叶轮流道相对细长。 n ns s大，则叶轮外大，则叶轮外径和吸入口直径比小、径和吸入口直径比小、压头低而流量大压头低而流量大。也即叶轮流。也即叶轮流道相对地矮胖。不同的流量和压头，取决于不同的叶道相对地矮胖。不同的流量和压头，取决于不同的叶轮尺寸。轮尺寸。 比转数不同，泵的特性曲线不同。比转数不同，泵的特性曲线不同。低比转数泵的低比转数泵的H HQ Q较平坦，较平坦， n ns s越大，越大，H HQ Q曲线越陡，大到一定程度，曲线越陡，大到一定程度，出现出现“S”S”形；低比转数泵的形；低比转数泵的P PQ Q较陡斜，较陡斜， n ns s越大，越大，越平坦，高比转数的

40、混流泵和轴流泵的越平坦，高比转数的混流泵和轴流泵的P PQ Q曲线反而曲线反而向下倾斜。向下倾斜。 n ns s增大，增大，Q Q曲线的高效区变窄。曲线的高效区变窄。见见P66表表 转速相同，比转数不一定相同，转速相同，比转数不一定相同，n ns s大，大，n n不一定高，不一定高，n ns s小，小，n n不一定就不一定就 低。低。 比转数相同的泵，可能具有不同的效率。比转数相同的泵，可能具有不同的效率。 相似的泵在相似工况下，比转数相等，但同一台泵相似的泵在相似工况下，比转数相等，但同一台泵在不同的工况下（转速不同）工作时比转数并不相等。在不同的工况下（转速不同）工作时比转数并不相等。 引

41、水方法：引水方法： 充水启动，船用泵一般不采用；充水启动，船用泵一般不采用； 采用泵本身结构上的设计有特殊形状的流道和气水采用泵本身结构上的设计有特殊形状的流道和气水分离空间来达到自动引水；分离空间来达到自动引水； 采用机械引水装置，即设置真空泵（附设在离心泵采用机械引水装置，即设置真空泵（附设在离心泵上或设置集中式真空系统）上或设置集中式真空系统）具有汽水分离器的自吸离心泵具有汽水分离器的自吸离心泵 内混式内混式（循环回流量是从叶轮的进口流入）；（循环回流量是从叶轮的进口流入）；见下图见下图外混式外混式（循环回流的气液混合过程，大部分在叶轮外（循环回流的气液混合过程，大部分在叶轮外圆周处进行

42、）；圆周处进行）；见下第见下第2 2、3 3图图带导叶的自吸离心泵带导叶的自吸离心泵，原理同外混式。，原理同外混式。1.下置式（串、并联的，采用水环泵）下置式（串、并联的，采用水环泵）见下第见下第4、5图图2.上置式（采用水环泵）上置式（采用水环泵）3. 附设附设引水泵（带离合装置）引水泵（带离合装置）见下第见下第6图图4.喷射引水泵喷射引水泵 见下第见下第7图图下下置置式式 离心泵中局部空间液体压力降低达其饱离心泵中局部空间液体压力降低达其饱和压力时（临界），液体本身汽化和分离出溶解于其中和压力时（临界），液体本身汽化和分离出溶解于其中的气体，生成汽泡的现象。这种形成的汽泡统称为气穴的气体，

43、生成汽泡的现象。这种形成的汽泡统称为气穴或空泡，而由汽泡所造成的破坏即为汽蚀现象。或空泡，而由汽泡所造成的破坏即为汽蚀现象。液体在叶轮流动时压力最低的地方：液体在叶轮流动时压力最低的地方：见下图见下图 离心泵的叶片处，因局部流速增高而使压力降低；离心泵的叶片处，因局部流速增高而使压力降低； 吸入高度过大或流注高度降低，吸入管路阻力过大；吸入高度过大或流注高度降低，吸入管路阻力过大； 吸入液面压力过低（吸入液面压力过低（吸空吸空）；）； 工作液体温度过高。工作液体温度过高。 泵流量泵流量设计流量时撞击处，设计流量时撞击处，低压出现低压出现在在K1处处泵流量设计流量时撞击处，低压出现在泵流量设计流

44、量时撞击处，低压出现在K2处处使液体流量下降，甚至中断；使液体流量下降，甚至中断；产生剧烈振动和噪音；产生剧烈振动和噪音；金属表面受到剥蚀破坏而降低寿命。金属表面受到剥蚀破坏而降低寿命。搅乱系统和机械性能，降低效率。搅乱系统和机械性能，降低效率。叶轮进口叶片背面和叶轮盖板上；叶轮进口叶片背面和叶轮盖板上；叶片尖端处（出口处）；叶片尖端处（出口处）；见下见下2 2图图泵舌、导叶、涡壳甚至下一级叶轮上。泵舌、导叶、涡壳甚至下一级叶轮上。排送液体温度较高或排送液体温度较高或吸入条件较差的泵吸入条件较差的泵锅炉给水泵、热水循环泵、冷锅炉给水泵、热水循环泵、冷凝水泵和工作后期的货油泵。凝水泵和工作后期的

45、货油泵。 是指在泵进口处单位重量液体所具有超过是指在泵进口处单位重量液体所具有超过汽化压头的富裕能量。汽化压头的富裕能量。 是为了使泵不发生汽蚀，泵进口处所必需具有的超过是为了使泵不发生汽蚀，泵进口处所必需具有的超过汽化压头的能量即为必需汽蚀余量，也称汽化压头的能量即为必需汽蚀余量，也称最小汽蚀余量最小汽蚀余量, ,用用表示。也即为避免汽蚀所必需的汽蚀余量，取决于表示。也即为避免汽蚀所必需的汽蚀余量，取决于泵进口部分的泵进口部分的几何形状几何形状以及以及泵的泵的转速和流量转速和流量，与泵的，与泵的吸吸入条件入条件和液体的和液体的饱和压力饱和压力PvPv无关无关。 为了使泵不发生汽蚀，为了使泵不

46、发生汽蚀，h ha a必须至少等于必须至少等于h hr r ，在装置设计上应适当增加在装置设计上应适当增加h ha a作为安全作为安全量。量。hahrhc 0.3m hahrhc临界汽蚀余量ha小小于于hr时，时，斜线段部分斜线段部分称为不稳定称为不稳定汽蚀区；汽蚀区； ha进一进一步下降进入步下降进入下垂线的稳下垂线的稳定定“断裂工断裂工况况”；两线两线交点交点K称为称为断裂点。断裂点。1.设计上抗汽蚀设计上抗汽蚀尽量设法减少吸入阻力（内容包括吸入管长尽量设法减少吸入阻力（内容包括吸入管长度、吸入管径、弯头数、吸程高度、吸入阀，度、吸入管径、弯头数、吸程高度、吸入阀，底阀，过滤器的过流面积）

47、；底阀，过滤器的过流面积）；改进叶轮入口处的几何形状（双吸叶轮、较改进叶轮入口处的几何形状（双吸叶轮、较低的叶轮进口速度、增大叶片入口处宽度，使低的叶轮进口速度、增大叶片入口处宽度，使WW小、适当选择叶片数和冲角）；小、适当选择叶片数和冲角）；采用抗汽蚀材料制造叶轮（包括加工工艺、采用抗汽蚀材料制造叶轮（包括加工工艺、强度和硬度）。强度和硬度）。 2.运行管理和保养上减轻并消除汽蚀运行管理和保养上减轻并消除汽蚀适当控制泵的流量，降低转速；适当控制泵的流量，降低转速；降低吸入液体的温度，使降低吸入液体的温度，使p pv v相应降低到相应降低到p ps s p pv v；降低泵的吸入高度，必要时形

48、成流注高度；降低泵的吸入高度，必要时形成流注高度；及时拆洗过滤器和清通叶轮流道，清除管道及时拆洗过滤器和清通叶轮流道，清除管道堵塞。堵塞。 根据离心泵工作系统的要根据离心泵工作系统的要求，改变泵的流量和压头，改变工况点所进行的调节。求，改变泵的流量和压头，改变工况点所进行的调节。 改变改变管路特性曲线管路特性曲线或改变或改变泵的特性曲线泵的特性曲线均可改变均可改变工况点工况点。叶轮切割法叶轮切割法、变速调节法变速调节法、节流调节法节流调节法、回流调节法、回流调节法、汽蚀汽蚀调节法、调节法、串并串并联调节法。联调节法。改变泵的排出截止阀开度。关小排出改变泵的排出截止阀开度。关小排出截止阀，截止阀

49、，管路特性曲线变管路特性曲线变陡陡（K值大），流量减少，压值大），流量减少，压头提高。这种方法头提高。这种方法简便易有节流损失，经济性较差简便易有节流损失，经济性较差,并且并且节流厉害，时间长还会发热。节流厉害，时间长还会发热。见下图见下图()也称连续调节法也称连续调节法, ,改改变回流变回流( (旁通旁通) )阀的开度，利用调节回流量来改变工作阀的开度，利用调节回流量来改变工作（主）管路的流量。（主）管路的流量。见下图见下图该法该法简便但不经济简便但不经济；流经泵的流量大于流过泵装置的流量，这是流经泵的流量大于流过泵装置的流量，这是因为工作管路和回流管路的并联管路特性曲线因为工作管路和回流管

50、路的并联管路特性曲线变平坦，泵的总流量增大，压头降低，而流过变平坦，泵的总流量增大，压头降低，而流过工作管路的流量减少；工作管路的流量减少；长时间大流量回流，也会使液体发热而汽化。长时间大流量回流，也会使液体发热而汽化。A1Q1Q4Q3AQAAR2RQ4Q3QAR2R1RQ-H=Q3+Q4()：=Q3+Q4Q3 Q3 ， Q4 Q4HH1HA* *当回流阀逐渐开大时，泵的流量也逐渐增大，而工作当回流阀逐渐开大时，泵的流量也逐渐增大，而工作管路的流量逐渐减少，回流管路流量逐渐增大。管路的流量逐渐减少，回流管路流量逐渐增大。* *当回流阀逐渐关小时，泵的流量也逐渐减少，而工作当回流阀逐渐关小时，泵

51、的流量也逐渐减少，而工作管路的流量逐渐增大，回流管路流量逐渐减少。管路的流量逐渐增大，回流管路流量逐渐减少。* *当回流阀关死时，泵的流量即为工作管路的流量，回当回流阀关死时，泵的流量即为工作管路的流量，回流量为零。流量为零。改变原动机的转速，一般只能下调。改变原动机的转速，一般只能下调。采用变速电机或变频调速。变速依据是采用变速电机或变频调速。变速依据是比例定律比例定律。 Q/Q=n/n H/H=（n/n）2 P/P= （n/n ）3 从相似三定律得来，因为从相似三定律得来，因为D=D （改变泵的特性曲线改变泵的特性曲线）这种调节来改变泵的工况使功）这种调节来改变泵的工况使功率得到率得到最佳

52、匹配最佳匹配，是最为经济的。是最为经济的。见下图见下图 常用在蒸汽常用在蒸汽冷凝器的凝水输冷凝器的凝水输送，即凝水泵是送，即凝水泵是采用汽蚀调节法采用汽蚀调节法自动调节凝水流自动调节凝水流量，以适应冷凝量，以适应冷凝器不稳定的凝水器不稳定的凝水量变化。量变化。 这种凝水泵这种凝水泵的叶轮需要采用的叶轮需要采用抗汽蚀材料制造。抗汽蚀材料制造。两台以上离心泵并联向同一泵系统供液的运行工况。两台以上离心泵并联向同一泵系统供液的运行工况。两台小水泵并联运行要比用一台大水泵节流运行经济的两台小水泵并联运行要比用一台大水泵节流运行经济的多。多。一般是需要扬水装置的流量范围变化很大一般是需要扬水装置的流量范

53、围变化很大的场合，或是从不同的水源向同一管路系统供水的场合。的场合，或是从不同的水源向同一管路系统供水的场合。也即所需流量变动范围较大时，才选择并联形式供水。也即所需流量变动范围较大时，才选择并联形式供水。泵的性能要相同，否则并联运行不稳定；泵的性能要相同，否则并联运行不稳定；并联泵的特性曲线应没有驼峰，而且零流量的功率要并联泵的特性曲线应没有驼峰，而且零流量的功率要相等，才没有问题；相等，才没有问题；应避免共用吸入管道，否则会使吸入性能急剧恶化；应避免共用吸入管道，否则会使吸入性能急剧恶化；泵的口径不一定要相同，应在排出汇合前是完全分开。泵的口径不一定要相同，应在排出汇合前是完全分开。 扬程

54、相同，流量叠加；扬程相同，流量叠加；并联后的总流量比单泵的流量大，但不等于并联后的总流量比单泵的流量大，但不等于两泵单独工作时的流量之和。两泵单独工作时的流量之和。两台以上离心泵串联向同一系统供液的运行工况。两台以上离心泵串联向同一系统供液的运行工况。在一台离心泵的压头不能克服系统背压在一台离心泵的压头不能克服系统背压供液，或者只能在极小流量下供液而导致效率低和工供液，或者只能在极小流量下供液而导致效率低和工作不稳定时，可用多泵串联供液。作不稳定时，可用多泵串联供液。基本原则是基本原则是“流量相同，扬程叠加流量相同，扬程叠加”；泵的性能不一定要相同，但额定流量应相近，否则无泵的性能不一定要相同

55、，但额定流量应相近，否则无法使每泵都在高效率区工作；原则上要使用相同口径法使每泵都在高效率区工作；原则上要使用相同口径的泵，因为液体是在前一台泵提高压力后，接着进入的泵，因为液体是在前一台泵提高压力后，接着进入下一台泵的；应注意串联后各工作泵的密封情况和强下一台泵的；应注意串联后各工作泵的密封情况和强度是否允许度是否允许 性能见下图性能见下图HRA。Q性性 能能 不不 同同RH。QRA性性 能能 相相 同同 一般原设计不当，一般原设计不当，Q Q与与H H大于实际所需，供大于实际所需，供过于求，为了避免浪费，可切削叶轮外径以降低过于求，为了避免浪费，可切削叶轮外径以降低泵的参数，切削不多，对泵

56、的参数，切削不多，对 影响不大；切削的依影响不大；切削的依据是切割定律。在管路特性不变的前提下，泵的据是切割定律。在管路特性不变的前提下，泵的流量、压头和功率均下降。（流量、压头和功率均下降。（改变泵的特性曲线改变泵的特性曲线）* *注意叶轮注意叶轮不能任意切割不能任意切割，切削量不大于原直径，切削量不大于原直径的的7 72020。见见P P8080表表切割定律切割定律 H/H =H/H =（D D2 2/D/D2 2）2 2 P/P = P/P = （D D2 2/D/D2 2）5 5 Q/Q= Q/Q= （D D2 2/D/D2 2）3 3 性能见下图性能见下图（1 1）离心泵启动前的检查

57、（阀门状态、盘车、润滑点、离心泵启动前的检查（阀门状态、盘车、润滑点、转向、冷却等）；转向、冷却等）；（2 2）启动及运行中的工况调节（避免干转、封闭起动启动及运行中的工况调节（避免干转、封闭起动和根据需要进行工况调节）；和根据需要进行工况调节）；（3 3）停车后的检查保养（防冻防锈等）停车后的检查保养（防冻防锈等）2.2.1 1、叶轮叶轮 2 2、泵轴泵轴 见下见下2 2图图 3 3、泵体泵体 4 4、轴承轴承从外到内从外到内, ,先直观后相关先直观后相关; ;从装置到系统从装置到系统, ,先直先直接后交叉。接后交叉。直观直观 阀门启闭状态、电动机状阀门启闭状态、电动机状态及转向态及转向 ；

58、相关相关 引水情况、水环泵状态引水情况、水环泵状态 。装置装置 轴封轴封及吸入接头是否漏气、底阀和滤器是否堵塞、叶轮是否及吸入接头是否漏气、底阀和滤器是否堵塞、叶轮是否脱落、堵塞或卡死脱落、堵塞或卡死 ；系统系统 吸水处液位状态、吸高和流吸水处液位状态、吸高和流注高度注高度 。直观直观 固定件以及连接件是否松动固定件以及连接件是否松动（地脚螺栓、联轴器、轴承和泵轴）（地脚螺栓、联轴器、轴承和泵轴） ；相关相关 间隙状态、间隙状态、叶轮碰擦或失衡叶轮碰擦或失衡 。装置装置 看仪表、听辨声音（金属敲击看仪表、听辨声音（金属敲击或液体撞击、汽化）或液体撞击、汽化） ；系统系统 是否吸空、漏气、喘振是

59、否吸空、漏气、喘振 等。等。泵带有右升走向的特性曲线称为不稳定的驼峰特泵带有右升走向的特性曲线称为不稳定的驼峰特性曲线。当这种泵向压力水柜供水，容易引起喘振。性曲线。当这种泵向压力水柜供水，容易引起喘振。上升段是离心泵喘上升段是离心泵喘振的主要原因，应特振的主要原因，应特别加以注意；别加以注意；管路特性曲线的起管路特性曲线的起点扬程必须小于泵的点扬程必须小于泵的闭死扬程，以避免泵闭死扬程，以避免泵在不稳定工况运行。在不稳定工况运行。 利用叶轮高速回转，带动液体在叶片和泵壳两侧环形槽道利用叶轮高速回转，带动液体在叶片和泵壳两侧环形槽道间做螺旋运动，多次从叶轮获取能量的泵。属于间做螺旋运动，多次从

60、叶轮获取能量的泵。属于动力叶轮式泵动力叶轮式泵。分为开式旋涡泵和闭式分为开式旋涡泵和闭式旋涡泵两大类。旋涡泵两大类。按叶轮型式分为开式叶轮旋涡泵和闭式叶轮旋涡泵；按叶轮型式分为开式叶轮旋涡泵和闭式叶轮旋涡泵；见见下图下图按流道型式分为开式按流道型式分为开式（见第（见第2图）图）流道旋涡泵和闭式流道流道旋涡泵和闭式流道旋涡泵旋涡泵（见第（见第3图）图）。 一般是以叶轮的形式进行命名的：一般是以叶轮的形式进行命名的：开式旋涡泵开式旋涡泵具有具有开式叶轮与闭式流道开式叶轮与闭式流道（见第（见第4图）图） ，闭式旋涡泵闭式旋涡泵具有闭具有闭式叶轮与开式流道式叶轮与开式流道。闭式叶轮开式流道闭式叶轮开式