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第二章流体输送机械2.2离心泵2.2.1离心泵工作原理和基本结构2.2.2离心泵基本方程式2.2.3离心泵性能参数与特征曲线1/391一．离心泵性能参数离心泵主要性能参数：流量、压头、效率、轴功率等。泵性能参数及相互之间关系是选泵和进行流量调整依据。离心泵特征曲线：主要性能参数之间关系曲线。是在一定转速下，用20℃清水在常压下试验测得。2/3921．流量离心泵流量用q表示，惯用单位为L/s、m3/s。2．压头（扬程）普通用H表示，单位为J/N或m。3．效率反应泵中能量损失大小参数。一．离心泵性能参数3/393（1）容积损失

即泄漏造成损失。（2）水力损失

因为液体流经叶片、蜗壳沿程阻力，流道面积和方向改变局部阻力，以及叶轮通道中环流和旋涡等原因造成能量损失。（3）机械效率

因为高速旋转叶轮表面与液体之间摩擦，泵轴在轴承、轴封等处机械摩擦造成能量损失。一．离心泵性能参数离心泵能量损失包含以下三项：4/394总效率由上述三部分组成，即（1）闭式叶轮容积效率值在0.85～0.95。（2）额定流量下，水力效率最高，其值在0.8～0.9范围。（3）机械损失可用机械效率来反应，其值在0.96～0.99之间。

一．离心泵性能参数离心泵效率与泵类型、尺寸、加工精度、液体流量和性质等原因相关。通常，小型泵效率为50%～70%，大型泵可达90%。5/3954．离心泵有效功率和轴功率由电机输入泵轴功率称为泵轴功率，单位为W或kW。则有离心泵有效功率是指液体在单位时间内从叶轮取得能量（2-19）（2-20）一．离心泵性能参数6/396图2-9离心泵特征曲线二．离心泵特征曲线离心泵压头、效率和轴功率与流量之间关系曲线称为离心泵特征曲线或离心泵工作性能曲线。7/397①每种型号离心泵在特定转速下有其独特特征曲线，且不受管路特征影响。②在固定转速下，离心泵流量、压头和效率不随被输送液体密度而变，但泵功率与液体密度成正比。二．离心泵特征曲线离心泵特征曲线有以下共同规律：8/398③离心泵轴功率P在流量为零时为最小，随流量增大而上升，因而在开启离心泵时应关闭泵出口阀，以降低开启电流，保护电机。待运转正常后，再打开泵出口阀并调整流量至要求值。同理，停泵时也要先关出口阀，还可预防排出管中液体倒流，保护叶轮。二．离心泵特征曲线9/399④离心泵压头普通随流量加大而下降（在极小流量时有例外）。此规律和离心泵理论压头表示式相一致。⑤在额定流量下泵效率为最高。该最高效率点称为泵设计点，对应各项参数称为最正确工况参数。离心泵铭牌上标出性能参数即是最高效率点对应数值。离心泵应尽可能在高效区操作（最高效率92%范围内）。二．离心泵特征曲线10/3910二．离心泵特征曲线设计点最正确工况参数高效区特征曲线由离心泵制造厂家提供。离心泵特征曲线随转速而变，因而特征曲线图上或产品说明书中一定要注明测定转速。例2-211/3911

离心泵性能参数或特征曲线是指定型号泵在一定转速下于常压用20℃清水为介质测定。当离心泵结构尺寸（如D2、β2）、转速n或被输送液体物性（如ρ、μ）发生改变时，都会影响泵性能，此时需对泵性能参数或特性曲线进行对应换算。三．影响离心泵性能原因及性能换算12/3912三．影响离心泵性能原因及性能换算1．液体物性影响（1）液体密度流量、压头、泵效率不随密度而改变泵功率与液体密度ρ成正比注意：液体质量流量与液体密度成正比；泵进出口压力差与密度成正比。13/3913三．影响离心泵性能原因及性能换算（2）液体黏度当被输送液体黏度大于常温水黏度时，泵流量、压头、效率随黏度增加而下降，但轴功率增加。当液体运动黏度υ大于20cSt时，离心泵性能需按下式进行修正14/391415/391516/39162．离心泵转速影响其适用条件是离心泵转速改变小于±20%。三．影响离心泵性能原因及性能换算离心泵百分比定律17/39173．离心泵叶轮外径影响其适用条件是固定转速下，叶轮直径车销小于5%D2。三．影响离心泵性能原因及性能换算离心泵切割定律例2-418/3918第二章流体输送机械2.2离心泵2.2.1离心泵工作原理和基本结构2.2.2离心泵基本方程式2.2.3离心泵性能参数与特征曲线2.2.4离心泵在管路中运行19/3919一．离心泵安装高度离心泵安装高度是指泵入口距贮槽液面垂直距离图2-12离心泵吸液示意图安装高度20/3920若贮槽液面上方与大气相通，则p0即为大气压pa

泵允许安装高度（2-24）泵入口处可允许最低压力（2-24a）一．离心泵安装高度21/39211．离心泵安装高度限制——汽蚀现象泵吸入口附近压力等于或低于pv。泵扬程较正常值下降3％为标志。

一．离心泵安装高度出现汽蚀标志产生原因22/3922（1）泵体产生震动与噪音；（2）泵性能（q、H、η）下降；（3）泵壳及叶轮冲蚀（点蚀到裂缝）。应注意区分气缚现象与汽蚀现象。汽蚀危害一．离心泵安装高度23/39232．离心泵抗汽蚀性能（2-25）泵入口液体静压头泵入口液体动压头操作温度下液体饱和蒸汽压头一．离心泵安装高度为预防汽蚀现象发生，在离心泵入口处液体静压头与动压头之和必须大于操作温度下液体饱和蒸汽压头一定数值，此数值即为允许汽蚀余量，用NPSH表示，单位为m24/3924（1）临界汽蚀余量(NPSH)c（2-26）当流体流量一定而且进入阻力平方区时，(

NPSH

)c值仅与泵结构和尺寸相关，由泵制造厂试验测定。一．离心泵安装高度25/3925（2）必需汽蚀余量(NPSH)r为了确保离心泵正常操作，将所测得(NPSH)c值加上一定安全量作为必需汽蚀余量(NPSH)r，列于泵产品样本或绘于泵特征曲线上。其值随流量增加而加大。(NPSH)r越小，泵抗汽蚀性能越好。一．离心泵安装高度（3）允许汽蚀余量NPSH

(2-27)26/39263．离心泵允许安装高度（2-29）离心泵实际安装高度应比允许安装高度减小0.5～1m。离心泵实际安装高度应以夏天当地最高温度和所需要最大用水量为设计依据。一．离心泵安装高度将式（2-25）代入式（2-24）可得例2-5、2-627/3927二．离心泵工作点（管路特征方程）（2-5）（泵特征方程）（2-17）联立泵特征方程式和管路特征方程式所解得流量和压头即为泵工作点。在特定曲线图上，泵工作点对应泵特征曲线和管路特征曲线交点。28/3928图2-14管路特征曲线与泵工作点工作点二．离心泵工作点例2-729/3929三．离心泵流量调整1．改变管路特征曲线——改变泵出口阀开度例2-830/39302．改变泵特征改变泵转速n(百分比定律)或叶轮外缘尺寸D2(切割定律)均可改变泵特征。三．离心泵流量调整31/39313．离心泵并联和串联操作（1）离心泵并联三．离心泵流量调整在同一压头下，并联泵流量为单台泵两倍。并联泵工作点32/3932并联后总流量必低于单台泵流量两倍，而并联压头略高于单台泵压头。并联泵总效率与单台效率相同。三．离心泵流量调整33/3933（2）离心泵串联三．离心泵流量调整在同一流量下，串联泵压头为单台泵压头两倍串联泵工作点34/3934两台泵串联操作总压头必低于单台泵压头两倍，流量大于单台泵。串联泵效率为q串下单台泵效率。三．离心泵流量调整35/3935（3）离心泵组合方式选择三．离心泵流量调整单台泵工作点2台泵串联工作点2台泵并联工作点36/3936（3）离心泵组合方式选择三．离心泵流量调整单台泵工作点2台泵并联工作点2台泵串联工作点37/3937①假如单台泵所能提供最大压头小于管路两端值，则只能采取泵串联操作。②对于管路特征曲线较平坦低阻型管路，采取并联组合方式可取得较串联组合为高流量和压头；反之，对于管路特征曲线较陡高阻型管路，则宜采取串联组合方