叶片式水泵的性能

叶片式水泵的性能第1页，共31页。3、轴功率

泵轴得自原动机所传递来的功率称为轴功率，以N表示。原动机为电力拖动时，轴功率单位以kw表示。有效功率——单位时间内流过水泵的液体从水泵那里得到的能量叫做有效功率，以字母表示泵的有效功率为第2页，共31页。4、效率

水泵的有效功率与轴功率之比值，以η表示。t：运行时间hη1：水泵的效率η2：电机的效率第3页，共31页。例：某水厂取水泵站，供水量Q＝8.64×104m3／d，扬程H=30m；水泵及电机的效率均为70％，则该泵站工作10h其电耗值？第4页，共31页。

5、转速水泵叶轮的转动速度，通常以每分钟转动的次数来表示，以字母n表示常用单位为r／min。

在往复泵中转速通常以活塞往复的次数来表示(次／nlin)第5页，共31页。6允许吸上真空高度(Hs)及气蚀余量(Hsv)

允许吸上真空高度(Hs)

指水泵在标准状况下(即水温为20℃、表面压力为一个标推大气压)运转时，水泵所允许的最大的吸上真空高度(即水泵吸入口的最大真空度)。单位为mH20。水泵厂一般常用Hs来反映离心泵的吸水性能。气蚀余量(Hsv)

指水泵进口处，单位重量液体所具有超过饱和蒸气压力的富裕能量。水泵厂一般常用气蚀余量来反映轴流泵、锅炉给水泵等的吸水性能。单位为mH20。气蚀余量在水泵样本中也有以Δh来表示的。第6页，共31页。3.2离心泵的基本方程式3.2.1叶轮中液体的运动状况(1)相对速度W；圆周速度u；(牵连速度)绝对速度C(2)C与u的夹角α；C与W的夹角β第7页，共31页。（a)后弯式(β２＜90°)（b)径向式(β２

＝

90°)（b)前弯式

(β２＞

90°)离心泵叶片形状第8页，共31页。叶轮出口速度三角形

第9页，共31页。3.2.2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。第10页，共31页。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。第11页，共31页。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Pl；2、作用叶轮进出口圆柱面上的水压力P3及P4，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，故不予考虑；4、重力的合力矩等于零

第12页，共31页。1、对轮心取矩2、叶轮对流体所作功率3、理论扬程Cα2第13页，共31页。3.2.3基本方程式的讨论（1）为了提高水泵的扬程和改善吸水性能，取α１＝90°，既Ｃ１u=0则（2）

则增加转速(n)相加大轮径(D2)，可以提高水泵之扬程。第14页，共31页。(3)离心泵的理论扬程与液体的容重无关但当输送不同容重的液体时，水泵所消耗的功率将是不同的。(4)

水泵的扬程由两部分能量组成，一部分为势扬程(H1)，另一部分为动扬程(H2)，它在流出叶轮时，以比动能的形式出现。第15页，共31页。3.2.4基本方程式的修正假定1基本满足。假定2“反旋现象”。假定3有水力损耗ηh——水力效率;p——修正系数。第16页，共31页。3.3离心泵的特性曲线离心泵的特性曲线

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。第17页，共31页。3.3.1理论特性曲线的定性分析QT——泵理论流量(m3／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)。第18页，共31页。1、β２＜90°(1)直线QT-HT(2)直线I(3)扣除水头损失(Ⅱ)摩阻、冲击(4)扣除容积损失(Q-H线)第19页，共31页。(1)水力效率ηh：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。(2)容积效率ηv：在水泵工作过程中存在着泄漏和回流问题，存在容积损失。(3)机械效率ηM：机械性的摩擦损失总效率第20页，共31页。2、(β２>90°)

从上式可看出，水泵的扬程将随流量的增大而增大，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。第21页，共31页。结论：目前离心泵的叶轮几乎一律采用后弯式叶片(β２＝20°-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P变化不大的范围内有效地工作,电机不易超载。再而后弯式水流条件好,损失小。第22页，共31页。3.3.2实测特性曲线的讨论实测特性曲线是水泵转速一定的情况下，在标况下通过水泵性能试验和汽蚀试验测得的特性曲线。第23页，共31页。(1)扬程H是随流量Q的增大而下降。(2)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“”标出。(3)轴功率N随流量增大而增大，流量为零时轴功率最小。(“闭闸启动”)第24页，共31页。(4)在Q—H曲线上各点的纵坐标，表示水泵在各不同流量Q时的轴功率值。电机配套功率的选择应比水泵轴率稍大。(5)水泵的实际吸水真空值必须小于Q—HS曲线上的相应值，否则，水泵将会产生气蚀现象。(6)水泵所输送液体的粘度越大，泵体内部的能量损失愈大，水泵的扬程(H)和流量(Q)都要减小，效率要下降，而轴功率却增大，也即水泵特性曲线将发生改变。第25页，共31页。3.4叶片泵叶轮的相似定律3.4.１叶轮相似定律因水泵实际内部液体流动复杂，只有通过试验的方法解决水泵的设计、制造与运行。

几何相似：两个叶轮主要过流部分一切相对应的尺寸成一定比例，所有的对应角相等。b2、b2m——实际泵与模型泵叶轮的出口宽度；D2、D2m——实际泵与模型泵叶轮的外径；——比例。

第26页，共31页。运动相似的条件是：两叶轮对应点上水流的同名速度方向一致，大小互成比例。也即在相应点上水流的速度三角形相似。在几何相似的前题下，运动相似就是工况相似。动力相似是指模型泵和实际泵的叶轮对应所受力的性质和方向相同，大小成比例。难以实现一般不考虑。第27页，共31页。3.4.2叶轮相似定律有三个方面：1、第一相似定律——确定两台在相似工况下运行水泵的流量之间的关系。2、第二相似定律——确定两台在相似工况下运行水泵的扬程之间的关系。3、第三相似定律——确定两台在相似工况下运行水泵的轴功率之间的关系。第28页，共31页。3.4.3相似定律的特例——比例律把相似定律应用于以不同转速运行的同一台叶片泵，则