水泵扬程及特性曲线概要

1、2. 4离心泵的基本方程式 2.4. 1水在叶轮中的运动状态 1.坐标系统：动坐标参考系统旋转着的叶抡静坐标参考系统固定的泵座2 .运动状态：1 ）圆周运动（牵连运动）U2）相对运动W3）绝对运动C叶轮出口速度三角形= G CCC?r = C离心泵叶片形状 节(a)后弯式(% <90。)>S% =u2 _ Qr COt/?22 sin%J*G(A)(e)(b)径向式(b)前弯式(P2 =90° )(% >900 ) 2.4.2基本方程式的推导三点假定：(1)液流是恒定流；(2)叶槽中，液流均匀一致，叶轮同半径处液流的 同名速度相等。(3)液流为理想液体，也即无粘滞性

2、。恒定元流的动量方程对某固定点取矩，可得到恒定元 流的动量矩方程/打RQ(厂2 x2 一 X1)=厂 X 尸/单位时间里控制面内恒定总流的动量矩变化(流出液 体的动量矩与流入液体的动量矩之矢量差)等于作用 于该控制面内所有液体质点的外力矩之和。取进出口轮缘（两圆柱面）为控 制面。组成M的外力有：1、叶片迎水面和背水面作用于水的压力P2及Pi；2、作用叶轮进出口圆柱面上的 水压力P3及P”它们都沿着径向, 所以对转轴没有力矩；3、作用于水流的摩擦阻力P5及 P6,但由于是理想液体，故不予4、妄力的合力矩等于零1、对轮心取矩pQ(C2 cos% /?2 - Cj cos%,R)= M2、叶轮对流体

3、所作功率Nt = Meo = pQ(ii2C2 cosq -cos% )N=)QHt3、理论扬程Hr = cos% -“Ci cos%)YHt = (2。2“ 一 )g 2. 4. 3基本方程式的讨论(1)适用于一切叶片泵由公式知：H只与进出口流速有关，与内部运动状态、 速度分布、叶片形状和安装位置无关(2)为了提高水泵的扬程和改善吸水性能，取oc 则(3)1 = 90。，即 C lu=0 g n兀D、 u. =60则增加转速3)相加大轮径(D2),可以提高水泵之扬 程。(4)离心泵的理论扬程公式适用多种液体的H方程与液体性质无关，也就是说基本方程式适用 于一切液体，但当输送不同容重的液体时，

4、其单位要 用被输送的液体的液柱高来表示；另外水泵所消耗的 功率将是不同的。(4)动扬程与势扬程的分配% =耳 + h2水泵的扬程由两部分能量组成，二部分归的士) 为势扬程(%),表示液体流经叶轮后的单位压能增量; 另一部分 '寿动扬程(H2),它在流出叶轮时，以 比动能的形式出配。动扬程与势扬程的分配 水从叶轮获得的能量由动能和势能两部分组成，它们是如 何分配的呢？* 2 =U/+C?-2UC cos%W 2 =t/I24-CI2-2t/IC1cos6Z, 代入基本方程 Ht - -（c2u2 cosa2 - CiUl cosa!） 则得&%2 _ c）+ （uj -U）+ （

5、叱2 _ wj） 2. 4. 4基本方程式的修正假定1 恒定流，认为基本满足。假定2 理想流体 实际液体存在的冲击损失、流动的摩阻 损失等使得扬程下降，实际应用中利用水利效率r)h来修正假定3 液流均匀一致“反旋现象”。要做到液流均匀一致，只有做到叶片无限多、无限薄才 能实现，而这是不可能的，叶轮的叶片一般为2-8片，所以 叶轮同一圆周上的速度分布不均匀，会出现反旋现象，用反 旋系数P来修正，修正后的扬程为：Ht=Y+：d H =口乩'=小，1 + P1 + Pnh水力效率;p修正系数。§ 2. 5离心泵装置的总扬程 2. 5. 1离心泵装置水泵配上管路及一切附件后的“系统”

6、 2.5. 2水泵的总扬程基本计算方法:(1)进出口压力表表示(工作扬程)(2)用扬升液体高度和水头损失表示(设计扬程) Hss水泵吸水地形高度，水泵泵轴与吸水池测压管水面的高差 Hsd压水地形高度，高地水池测压管水 面与水泵泵轴之间的高差 Hst吸水池测压管水而与高地水池测压 管水面之间的高差，即静扬程 Zhs吸水管路损失 Zhd压水管路损失 ghZhs+Zhd Pv水泵进口真空表读数 Pd水泵出口压力表读数大气压（2）基本计算公式H = HHv虱：h（1 = &以水娃高度表示的压力表读数（m）% =心Hv:丫以水柱高度表示的真空表读数（D1）(2)公式推导(列0-0, 1-1能量方

7、0=工2gv.22g 2 252. 2水泵装置的设计扬程(1)基本计算公式：H = HST+hHst：水泵的静扬程(m%。)Eh:水泵装置管路中水头损失之总和(mH2O)程)：()+生+()=('$同理(列2-2, 3个能量方程式)：/ ="3+认_*一得 2g 2，二乩+ H产/+ % +地+加H = H" + Eh0 1注：本节中所介绍的求水泵扬程公式，对于 其它各种布置形式的水泵装置也都适用，包 括自灌式。自灌式水系的公式推求，请大家自学。Hf-HjH = H st +例：水泵流量Q=120 /s,吸水管管路长度/广20叫 压水管管路长展/2=300m;吸水管

8、径Ds=350mm,压 水管径Dd=300mm ;吸水水面标高58. 0m;泵轴标 高60. 0m ;水厂混合池水面标高90. 0m。求水泵扬程。注：。=0. 0065,-12Ii2=0. 0148 ;吸水进口采用滤水网，90 弯头一个，DN=350*300mm ©渐缩管一个；压水管按长管计，局部水头损失占沿$ V ；程io%.§2.6离心泵的特性曲线 2. 6. 1离心泵的特性曲线特性曲线：在一定转速下，离心泵的扬程、 功率、效率等随流量的变化关系称为特性曲线。 它反映泵的基本性能的变化规律，可做为选泵 和用泵的依据。各种型号离心泵的特性曲线不 同，但都有共同的变化趋势。

9、 2.6. 2理论特性曲线的定性分析% "_4的小)Ht=A-BQtg - F? -Qt泵理论流量(n)3/s)。也即不考虑泵体内容积损失 (如漏泄量、回流量等)的水泵流量；F2叶轮的出口面积(m2);C2r叶轮出口处水流绝对速度的径向分速(m/ s)。叶片装置角对理论压头的影响2.6.3 水泵内部的能量损失 (1)水力效率n-泵体内两部分水力损失必然要消 耗一部分功率，.使水泵的总效率下降。H7 =£ i T (2)容积效率在水泵工作过程中存在着泄漏和 回流问题，存在容积损失。,造 机械效率n m.机械性的摩擦损失'7 m F 总效率 1 Z N yQHT yQj

10、 HT TV77 = "tF、Fm机械损容枳损 水力损<aNm 失 £.Nv7</.Nh图示 水泵内部功率损失2.6.4 理论特性曲线的修正1、 P 2 <90°直线 Qt-% H,=A-BQt a.直线I 4高扣除水头损失（H）摩阻、冲击（4）扣除容积损失（Q-H线） 2、(B 2 >90° )Ht = A + BQt从上式可看出，水泵的扬程将遁流量的增大而增 大，并且，它的轴功率也将随之增大。对于这样 的离心泵，如使用于城市给水管网中，将发现它 对电动机的工作是不利的。结论：目前离心泵的叶轮几乎一律采用后弯式叶片（B 2 -2

11、00 -30°左右）。这种形式叶片的特点是随扬程 增大，水泵的流量减小，因此，其相应的流量Q与轴功 率N关系曲线（Q-H曲线），也将是一条比较平缓上升的 曲线，这对电动机来讲，可以稳定在一个功率变化不 大的范围内有效地工作。2. 6. 5 实测特性曲线的讨论图2-311 ISA-10博离心奴的特性曲线扬程H是随流量Q的增大而下降。水泵的高效段：在一定转速下，离心泵存在一最高效 率点，称为设计点。该水泵经济工作点左右的一定范 围内(一般不低于最高效率点的10 %左右)都是属于效 率较高的区段，在水泵样本中，用两条波形线 电”标 出。轴功率随流量增大而增大，流量为零时轴功率最小。 (“闭闸启动”)在QH曲线上各点的纵坐标，表示水泵在各不同流 量Q时的轴