泵-离心泵的运动状态分析

目录离心泵理论扬程的分析和计算1离心泵实际扬程的分析和计算2离心泵的运动状态分析离心泵的运动状态分析一、液体在叶轮内的流动状态分析

离心泵能够连续不断的输送液体，关键是叶轮的旋转运动。

离心泵在工作时，液体一方面随着叶轮一起旋转作圆周运动，另一方面，液体又沿叶道向外缘流动，因此，液体在叶轮内的流动是一个复杂的运动，见图2-12。为了分析液体在叶轮内的运动关系，特作如下的假设：假设叶轮为理想叶轮（叶轮的叶片数为无穷多，且叶片没有厚度）假设液体为理想液体，即液体在叶轮内流动时，没有摩擦阻力。那么液体质点在叶轮内任何一个位置的运动关系可用公式2-20表示——液体随叶轮的旋转速度，称为圆周速度（或牵连速度），方向与

叶轮的切线方向一致。——液体从旋转着的叶轮内沿着叶片向外缘流动的切线速度，称相对速度，方向与叶片的切线方向一致。——液体质点相对于静止壳体的运动速度，称为绝对速度。c是u和w的合速度。二、离心泵的理论扬程1.理论扬程方程为了在分析过程中使问题简化，假设：在理想叶轮中液流完全沿着叶片的形状流动，流动方向与叶片表面相切。在任意i点的相对速度方向角βi与叶片在该点处的安置角βiA相等。流道中任一圆周上相对速度的分布是均匀的。液体在流动过程中，认为液体粘性很小，流动阻力损失忽略不计。

在这种假设的前提下，叶轮的理论扬程可用式2-22表示，称为离心泵的基本方程，也称欧拉方程。

假定液体进入叶轮流道时无预旋，那么式2-22可以写成公式2-23的形式，即：—叶轮叶片无限多时的理论扬程，m；

c—绝对速度，m/s

u—称圆周（牵连）速度，m/s；

ω—相对速度，m/s2.理论扬程与叶轮出口安装角的大小有关

离心泵的叶片的出口安装角β2A

随叶片的形式不同而不同，如图2-14所示。按出口安装角β2A

的不同，叶片可以分成三种类型。（a）后弯式叶片（b）径向式叶片（c）前弯式叶片图2-14叶片形式及其速度三角形3.叶轮的结构对理论扬程的影响前弯式叶片所产生的理论扬程最大，后弯式最低，径向居中.但对离心泵来讲，一般都希望静压头高，要使静压头所占总能量得比例大，则β2A值较小为好，所以在实际应用中采用后弯式叶片的居多。三、实际叶轮的理论扬程

实际叶轮的叶片片数是有限的，一般为2～8片，两叶片之间的流道较宽，在实际叶轮中，任意两叶片间的液流在李东过程中会产生轴向涡流，见图2-15所示。

所以，实际叶轮的理论杨程，一般采用环流系数来考虑叶片数有限时对扬程的影响，按公式2-25计算。图2-15轴向涡流K——环流系数，K的取值范围一般在0.6～0.9，而且，叶片数越多，K值越大。四、离心泵实际扬程的计算和确定（1）管路系统所需实际扬程的计算

在已知管路中输送一定量的流体时，计算管路系统所需泵提供的扬程。

如图2-16所示，这时泵提供给单位重量液体的能量H与输送液体所消耗的能量相等。

即管路系统所需要的扬程H与泵所提供的扬程相等。图2-16离心泵的一般装置示意图在图2-16中，以A-A截面为分析截面，则：假设从A-A截面到B-B截面输送液体时的能量损失为：则管路系统从A-A截面到B-B截面输送液体时所需实际扬程H为：（2）管路系统离心泵所提供实际扬程的计算

连接在管路系统中的离心泵所提供给管路系统的实际扬程，可通过列出泵进口和出口处流体的伯努利方程而求得。在图2-16中，以S-S截面为分析截面，则：由于ZDS很小，所以近似的认为在进口和出口之间没有能量损失，则：:则泵所提供的实际扬程为：进口到出口的直径相差很小时，CS≈CD，则泵所提供的实际扬程为：目录离心泵能量损失及效率1离心泵的能量损失和效率离心泵的能量损失和效率

离心泵在实际工作状态下不可能处于理想状态，由于存在着各种泄漏和各种机械损失，都影响着离心泵的效率，因此要尽量减少泵的各种能量损失，以达到输送液体高效节能的目的。离心泵的能量损失主要包括水力损失、容积损失和机械损失。1.水力损失和水力效率（1）水力损失

液体流经泵时，要产生水力损失，包括摩擦损失、局部阻力损失和冲击损失。摩擦损失是液体流经泵的吸液室、叶轮、换能装置、压液室及扩压管等元件时沿程产生能量损失。局部阻力损失是因转弯、收缩或扩大等在内的能量损失。冲击损失是泵在偏离设计工况下运转时，液体流入叶轮及换能装置等处发生冲击而造成的能量损失。（2）水力效率

水力效率按公式2-27计算。通常水力效率＝0.8～0.9。2.容积损失和容积效率

（1）容积损失

由于容积损失的存在，泵的实际排出流量比流经叶轮的理论流量要少，可按公式2-28计算。

为了降低泄漏量，需要减小密封间隙环形面积，增加密封间隙的阻力。（2）容积效率

容积损失的大小，用容积效率来表示，按公式2-29计算.容积效率与泵的结构形式有关，其值一般为=0.90～0.96。3.机械损失和机械效率

（1）机械损失

机械损失包括轴与轴承、轴与轴封装置间因旋转运动而发生的摩擦阻力损失、以及叶轮圆盘与液体间发生摩擦而引起的轮阻损失功率，其中轮阻损失功率是机械损失中最大的一项。（2）机械效率

机械损失的大小，可用机械效率来表示，即原动机传递给泵的功率经机械损失后剩余的功率与原动机传递给泵的功率之比，可以按公式2-30计算。离心泵的机械效率，一般取=0.9～0.97。4.总能量损失和总效率（1）离心泵的