离心泵工作原理

第一节离心泵的工作原理和性能特点3-1-1离心泵的工作原理主要工作部件是叶轮和泵壳。叶轮通常是由5～7个弧形叶片和前、后圆形盖板所构成。叶轮用键和螺母固定在泵轴的一端。固定叶轮用的螺母通常采用左旋螺纹，以防反复起动因惯性而松动。轴的另一端穿过填料箱伸出泵壳，由原动机带动。泵壳呈螺线形，亦称螺壳或蜗壳。图3-1悬臂式单级离心泵3-1-1离心泵的工作原理充满在泵中的液体随叶轮回转，产生离心力，向四周甩出在叶轮中心形成低压，液体便在液面压力作用下被吸进叶轮。从叶轮流出的液体，压力和速度增大。蜗壳-汇聚并导流。扩压管A增大，流速降低，大部分动能变为压力能，然后排出。叶轮不停回转，吸排就连续地进行液体通过泵时所增加的能量，是原动机通过叶轮对液体作功的结果。思考题31.为什么双作用叶片泵一般比齿轮泵容积效率高?P4332．为什么叶片泵所输送的油液粘度不宜太高或太低?P4433．叶片泵配油盘上的三角槽有何功用?P4134，叶片泵叶片端部与定子内壁的可靠密封，常采用哪些办法?P43，P40，P3835．在管理维修叶片泵时主要应注意些什么?P44选择题在船上水环泵主要用来

。

A压送气体B抽真空C排送液体DA+B+C水环泵关闭排出阀运转会使

。A电机过载B安全阀开启C．泵体发热DB+C属于回转式容积泵的是

。A离心泵B水环泵C旋涡泵D轴流泵下列泵中效率最低的一般是

。？？？A闭式旋涡泵B水环泵(排气)C喷射泵D离心泵3-1-2液体在叶轮中的流动情况为研究简化，我们假定：(1)液体由无限多个完全相同的单元流束所组成所有液体质点流动轨迹都相同，都与叶片断面相符合，在相同半径上各液体质点的流动状态亦均相同。这只有在叶片无限多、厚度无限薄且断面形状完全相同的理想叶轮中才可能实现。(2)液体在流动时没有摩擦、撞击和涡流损失设液体为无粘性的理想液体，液流处于无撞击、旋涡的理想工况3-1-2离心泵的扬程方程式叶轮带动液体高速旋转而将机械能传给液体（deliveryliftordeliveryhead）所产生的扬程与叶轮尺寸和转速密切相关，而流量又明显地会随工作扬程而改变。需要研究决定离心泵扬程的各种因素以及扬程与流量的关系即研究离心泵的扬程方程式3-1-2液体在叶轮中的流动情况叶轮以

回转时，液体质点有两种运动：圆周速度-随叶轮运动的速度，用u表示；相对速度-相对于叶轮的运动速度，用w表示,它与叶片型线相切。绝对速度-相对于泵壳的运动速度；是u和w的向量和。液体质点进出叶轮时的绝对运动路径即可由图中的A。C。表示。3-1-2液体在叶轮中的流动情况叶轮中任一质点的三个速度向量u、w、c都构成为一个速度三角形，如图C和u间的夹角用

表示w和u反方向的夹角用

表示；C的周向分速度用Cu表示C的径向分速度用Cr表示3-1-2液体在叶轮中的流动情况各符号下角标1者，指叶轮进口的参数加下角标2者，指在叶轮出口的参数。在叶轮中各处，速度三角形中u、w的方向都已确定，而U=

nD/603-1-2液体在叶轮中的流动情况D——质点所处位置的叶轮直径，mm；B——质点所处位置的叶轮宽度，m；

——排挤系数(一般为0.75～0.95)，用以考虑叶片厚度使流道截面积减小的影响；

v——泵的容积效率。可见，当叶轮的流量、转速和尺寸既定后，叶轮内各处的速度三角形也就确定。3-1-2扬程方程式根据液体力学知识，我们能推出扬程方程式：由上图（叶片出口角对理论扬程的影响），和扬程方程式，我们可以得出以下结论扬程主要取决于叶轮的直径和转速泵的封闭扬程(Q=0)的理论值为:Ht=u2／g，要提高H，必须增大D2或提高nD2关系到泵的外廓和重量n受限于泵的汽蚀性能离心泵n一般不超过8000～10000r／min单级泵的H通常不超过150m离心泵的扬程随流量而变当用径向叶片，即2=90时,即H与Q无关当用后弯叶片，即2<90’时，ctg2>0，Q增大则Ht减小当用前弯叶片，即2>90‘时，Q增大则Ht增加3-1-2扬程方程式比较以上三种情况尺寸和n相同的离心泵，在Q相同时，

2（前弯）越大，H越高表面上，以用前弯叶片为宜实际中，考虑到各种损失，多用后弯叶片Ht与所运送流体的性质无关（character）如果泵内是空气，空气密度仅为水的1／800左右，泵能在吸排口间造成的压差就很小。例如H为100m的水泵，其排送空气时达到同样的H气，它只能在吸排口间产生1.268kPa的压差，在大气压下这只能将水吸上约12.9cm高。离心泵没有自吸能力图3-5离心泵定速特性曲线理论分析3-1-3流量-扬程曲线Ht

和Qt是下倾直线Ht和Qt也是下倾直线（斜率小些）存在摩擦、旋涡、撞击等水力损失沿程摩擦损失与流速(流量)的平方成正比非设计工况进、出叶轮的撞击损失，(设计工况=零)Qt-H曲线为减除这两部分扬程损失后的曲线。3-1-3流量-扬程曲线漏泄造成的ηv

密封环内部漏泄和轴封外部漏泄多级泵还存在级间漏泄当泵设有平衡孔(管)或平衡盘时，有附加的容积损失。总漏泄量一般为理论流量的4％～10％Q—H曲线为考虑了漏泄流量g后的损失3-1-3流量-功率曲线根据Qt和Ht，求出泵的水力功率

Ph=ρgQtHt

即可作出Qt一Ph曲线。如将Ph加上机械摩擦功率损失，即可得到理论流量与轴功率的关系曲线Qt一P。再将Qt一P曲线中的各Qt值减去相应的漏泄流量g，即可得到实际流量与轴功率的关系曲线Q一P3-1-3流量-功率曲线机械损失包括:轴封及轴承的机械摩擦损失约占轴功率的1％～5％，采用机械轴封时损失较小；叶轮的圆盘摩擦损失是盖板使两侧液体因受离心力作用而形成回流所导致的能量损失约占轴功率的2％～10％它与叶轮D2的五次方和n的平方成正比。提高n和相应减小叶轮外径(H不变时）可减小圆盘摩擦损失。3-1-3流量-效率曲线根据Q一H曲线和Q一P曲线，求出每一流量时的效率η=ρgQH/P然后可得关系曲线Q—η图3—6离心泵的定速特性曲线3-1-3实测的定速特性曲线实际定速特性曲线是由制造厂通过实验测定的。(1)离心泵都用后弯叶片，其Q—H曲线趋势下倾。由于叶片出口角的不同，曲线形状可分为三类：3-1-3实测的定速特性曲线陡降形(高比转数)叶片出口角较小，H变化时Q变化较小用于H变动又不希望Q变化的场合(舱底水泵压载泵等)平坦形(中低比转数泵)叶片出口角稍大，H变化时Q变化较大用于那些经常需要调节Q而又不希望节流损失太大的场合(凝水泵、锅炉给水泵)3-1-3实测的定速特性曲线驼峰形叶片出口角较大其Q一H曲线就比较平坦，而在小Q时撞击损失又大，于是Q—H曲线就会出现驼峰有驼峰形Q—H曲线的泵，工作时可能发生喘振应尽量避免使用适当限制叶片出口角和叶片数，即可避免出现驼峰3-1-3实测的定速特性曲线(2)Q-P曲线向上倾斜即轴功率随Q增大而增加。在Q=0时轴功率最小（35％～50％）这时泵的H(亦称封闭扬程)也不很高泵关闭排出阀起动电流较低，可减小电网电压的波动但封闭运转时，效率为零，泵会发热3-1-4管道特性曲线和泵的工况点液体流过管道时所需的压头与流量间的函数关系包括两个部分位置头，压力头，与流量没有关系消费于克服管道阻力下图曲线A就是表明上述函数关系的管路特性曲线的一般形状3-1-4管道特性曲线和泵的工况点静压头Hu是一条水平线管路阻力

h=Q2，是一条二次抛物线倾斜程度取决于阻力纵坐标起点位置取决于管路的静压头当管路阻力变化，如K值增加，曲线变陡如静压头变化，管路曲线相应向上平移3-1-4管道特性曲线和泵的工况点将特性曲线和管路的特性曲线画在一张图上Q—H曲线与管路特性曲线的交点即泵的工况点点C工况产生的H正好等于液体以此工况的Q流过该管路时所需的压头大多数离心泵的H—Q曲线是向下倾斜，其工况点是稳定的3-1-4管道特性曲线和泵的工况点如干扰使泵的Q增加泵工况点右移至D产生的HD将不能满足较大Q流过该管路所需的HD’，泵的流速和流量将随之减少，直至回到Qc，即工况点回到C为止。反之，Q减小，点左移，HD大于所需H，Q会增加，点又回到C。可见，是稳定工况点。3-1-4管道特性曲线和泵的工况点

如Q一H是驼峰形，管路特性与Q一H会有两交点，靠左边的是不稳定工况点当管路特性改变时，例如A’或A”，工况点也会相应变为C’或C”如泵特性曲线发生改变，工况点也会改变同一泵在管路情况改变时Q将发生较大变化泵在额定工况下效率最高，应尽可能使泵在额定工况点附近工作。选择题74.下列泵中理论流量与排出压力有关的是

。

A往复泵B叶片泵C螺杆泵D离心泵75.下列泵中必须设置安全阀的是

。

A旋涡泵B齿轮泵C离心泵D水环泵76.离心泵的理论压头与

无关。

A泵的几何尺寸B叶轮的转速

C液体的种类D液体的流速思考题36，离心泵的水力损失的含义是什么?它包括哪几部分损失?37．为什么离心泵在设计工况运行时效率最高?38，根据离心泵特性图说明用节流调节法如何能减少流量。并指出节流造成的压头损失。39．画出离心泵特性图说明回流阀开启后，回流管路与主管路的合成特性曲线，并标出该3-1-5离心泵额定扬程和流量的估算离心泵的H与叶轮出口处的u2有很大关系。铭牌失落的离心泵可按经验公式估算其额定扬程式中，系数K：(1～1．5)X10-4

D2

叶轮外径排送冷水的离心泵，设计的进口流速大约在3m／s左右，因此其额定流量可按下面公式估算：

式中，D。为泵吸口直径，（英寸）3-1-6离心泵的优点1．流量连续均匀，工作平稳Q容易调节。所适用的Q范围很大，常用范围5—20000m3／h。2．转速高可与电动机或汽轮机直接相连结构简单紧凑，尺寸和重量比同样流量的往复泵小得多，造价低。3，对杂质不敏感，易损件少,管理和维修较方便。无论在陆上或船上，离心泵的数量和使用范围超过了其它类型泵。3-1-6离心泵的缺点4．本身没有自吸能力为扩大使用范围在结构上采取特殊措施制造各种自吸式离心泵在离心泵上附设抽气引水装置。5．泵的Q随工作扬程而变H升高，Q减小达到封闭扬程时，泵即空转而不排液不宜作滑油泵、燃油泵等要求Q不随H而变的场合3-1-6离心泵的缺点6．扬程由D2和n决定的，不适合小Q、高H这要求叶轮流道窄长，以致制造困难，效率太低。离心泵产生的最大排压有限，故不必设安全阀。船用水泵和货油泵大多用离心泵。压载泵、舱底泵、油船扫舱泵等用具备自吸能力的离心泵第一节活塞式空压机的工作原理第二节活塞式空压机的结构和自动控制第三节活塞式空压机的管理复习思考题单击此处输入你的副标题，文字是您思想的提炼，为了最终演示发布的良好效果，请尽量言简意赅的阐述观点。第六章活塞式空气压缩机

piston-aircompressor压缩空气在船舶上的应用：

1.主机的启动、换向；

2.辅机的启动；

3.为气动装置提供气源；

4.为气动工具提供气源；

5.吹洗零部件和滤器。

排气量:单位时间内所排送的相当第一级吸气状态的空气体积。单位：m3/s、m3/min、m3/h第六章活塞式空气压缩机

piston-aircompressor空压机分类：按排气压力分：低压0.2～1.0MPa；中压1～10MPa；高压10～100MPa。按排气量分：微型<1m3/min；小型1～10m3/min；中型10～100m3/min；大型>100m3/min。第六章活塞式空气压缩机

piston-aircompressor第一节活塞式空压机的工作原理容积式压缩机按结构分为两大类：往复式与旋转式两级活塞式压缩机单级活塞压缩机活塞式压缩机膜片式压缩机旋转叶片式压缩机最长的使用寿命-

----低转速（1460RPM），动件少（轴承与滑片），润滑油在机件间形成保护膜，防止磨损及泄漏，使空压机能够安静有效运作；平时有按规定做例行保养的JAGUAR滑片式空压机，至今使用十万小时以上，依然完好如初，按十万小时相当于每日以十小时运作计算，可长达33年之久。因此，将滑片式空压机比喻为一部终身机器实不为过。滑(叶)片式空压机可以365天连续运转并保证60000小时以上安全运转的空气压缩机1.进气2.开始压缩3.压缩中4.排气1.转子及机壳间成为压缩空间，当转子开始转动时，空气由机体进气端进入。2.转子转动使被吸入的空气转至机壳与转子间气密范围，同时停止进气。3.转子不断转动，气密范围变小，空气被压缩。4.被压缩的空气压力升高达到额定的压力后由排气端排出进入油气分离器内。4.被压缩的空气压力升高达到额定的压力后由排气端排出进入油气分离器内。1.进气2.开始压缩3.压缩中4.排气1.凸凹转子及机壳间成为压缩空间，当转子开始转动时，空气由机体进气端进入。2.转子转动使被吸入的空气转至机壳与转子间气密范围，同时停止进气。3.转子不断转动，气密范围变小，空气被压缩。螺杆式气体压缩机是世界上最先进、紧凑型、坚实、运行平稳，噪音低，是值得信赖的气体压缩机。螺杆式压缩机气路系统：

A

进气过滤器

B

空气进气阀

C

压缩机主机

D

单向阀

E

空气/油分离器

F

最小压力阀

G

后冷却器

H

带自动疏水器的水分离器油路系统：

J

油箱

K

恒温旁通阀

L

油冷却器

M

油过滤器

N

回油阀

O

断油阀冷冻系统：

P

冷冻压缩机

Q

冷凝器

R

热交换器

S

旁通系统

T

空气出口过滤器螺杆式压缩机涡旋式压缩机

涡旋式压缩机是20世纪90年代末期开发并问世的高科技压缩机，由于结构简单、零件少、效率高、可靠性好，尤其是其低噪声、长寿命等诸方面大大优于其它型式的压缩机，已经得到压缩机行业的关注和公认。被誉为“环保型压缩机”。由于涡旋式压缩机的独特设计，使其成为当今世界最节能压缩机。涡旋式压缩机主要运动件涡卷付，只有磨合没有磨损，因而寿命更长，被誉为免维修压缩机。

由于涡旋式压缩机运行平稳、振动小、工作环境安静，又被誉为“超静压缩机”。

涡旋式压缩机零部件少，只有四个运动部件,压缩机工作腔由相运动涡卷付形成多个相互封闭的镰形工作腔，当动涡卷作平动运动时，使镰形工作腔由大变小而达到压缩和排出压缩空气的目的。活塞式空气压缩机的外形第一节活塞式空压机的工作原理一、理论工作循环（单级压缩）工作循环：4—1—2—34—1吸气过程

1—2压缩过程

2—3排气过程第一节活塞式空压机的工作原理一、理论工作循环（单级压缩）

压缩分类：绝热压缩：1—2耗功最大等温压缩：1—2''耗功最小多变压缩：1—2'耗功居中功＝P×V（PV图上的面积）加强对气缸的冷却，省功、对气缸润滑有益。二、实际工作循环（单级压缩）1.不存在假设条件2.与理论循环不同的原因：1）余隙容积Vc的影响Vc不利的影响—残存的气体在活塞回行时，发生膨胀，使实际吸气行程（容积）减小。Vc有利的好处—

（1）形成气垫，利于活塞回行；（2）避免“液击”（空气结露）；（3）避免活塞、连杆热膨胀，松动发生相撞。第一节活塞式空压机的工作原理表征Vc的参数—相对容积C、容积系数λv合适的C：低压0.07-0.12

中压0.09-0.14

高压0.11-0.16

λv＝0.65—0.901）余隙容积Vc的影响C越大或压力比越高，则λv越小。保证Vc正常的措施：余隙高度见表6-1压铅法—保证要求的气缸垫厚度2.与理论循环不同的原因：二、实际工作循环（单级压缩）第一节活塞式空压机的工作原理2）进排气阀及流道阻力的影响吸气过程压力损失使排气量减少程度，用压力系数λp表示：保证措施：合适的气阀升程及弹簧弹力、管路圆滑畅通、滤器干净。λp

（0.90-0.98）2.与理论循环不同的原因：二、实际工作循环（单级压缩）第一节活塞式空压机的工作原理3）吸气预热的影响由于压缩过程中机件吸热，所以在吸气过程中，机件放热使吸入的气体温度升高，使吸气的比容减小，造成吸气量下降。预热损失用温度系数λt来衡量（0.90-0.95）。保证措施：加强对气缸、气缸盖的冷却，防止水垢和油污的形成。2.与理论循环不同的原因：二、实际工作循环（单级压缩）第一节活塞式空压机的工作原理4）漏泄的影响内漏：排气阀（回漏）；外漏：吸气阀、活塞环、气缸垫。漏泄损失用气密系数λl来衡量（0.90-0.98）。保证措施：气阀的严密闭合，气缸与活塞、气缸与缸盖等部件的严密配合。5）气体流动惯性的影响当吸气管中的气流惯性方向与活塞吸气行程相反时，造成气缸压力较低，气体比容增大，吸气量下降。保证措施：合理的设计进气管长度，不得随意增减进气管的长度，保证滤器的清洁。2.与理论循环不同的原因：二、实际工作循环（单级压缩）第一节活塞式空压机的工作原理上述五条原因使实际与理论循环不同。4）漏泄的影响5）气体流动惯性的影响1）余隙容积Vc的影响2）进排气阀及流道阻力的影响3）吸气预热的影响2.与理论循环不同的原因：二、实际工作循环（单级压缩）第一节活塞式空压机的工作原理3.排气量和输气系数理论排气量Vt----单位时间内活塞所扫过的气缸容积。实际排气量Q：Q=Vt

λ输气系数λ

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