储运泵与压缩机第一章离心泵

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1、第一节 离心泵的工作原理及分类,第一节 离心泵的工作原理及分类 第二节 离心泵的基本方程式 第三节 流体所获能头的分析 第四节 有限叶片数对理论扬程的影响 第五节 离心泵的性能曲线 第六节 离心泵的相似原理及其应用 第七节 离心泵的汽蚀与吸入特性 第八节 输送粘液时离心泵性能曲线的换算 第九节 离心泵的装置特性与工况调节 第十节 离心泵的系列及选用 第十一节 离心泵的主要零部件 第十二节 离心泵的节能,第一节 离心泵的工作原理及分类,一、离心泵的基本构成 二、离心泵的工作原理 三、离心泵的分类 四、离心泵的主要工作参数,一、离心泵的基本构成,主要部件：叶轮、吸入室、蜗壳（压出室）或导叶、诱导轮

2、、 轴封、口环、轴承箱（支架）、平衡盘。 过流部件：在叶轮进口前，作用是把液体从吸入管引到叶轮 吸入室：叶轮进口前，把液体从吸入管引到叶轮； 叶轮：关键部件；液体在叶轮中得到能量，提高速度和压力。 蜗壳：叶轮出口之后，收集叶轮中流出的液体；并按一定要求送入下一级进口或排出口管；转换能量把叶轮中流出的高速液体的动能转化为压力能。 要求：流动损失小、流入叶轮的流体速度分布均匀，位质量液体获得较高能头。,叶轮是离心泵中唯一的做功元件！,一、离心泵的基本构成,1 轴 2 轴封箱 3 扩压管 4 叶轮 5 吸入室 6 口环 7 蜗壳,一、离心泵的基本构成,1. 启动前：灌泵。,2. 启动后：,一般离心泵

3、转速：970 rpm、1450 rpm、2950 rpm 液体离心力大大超过重力。,二、离心泵的工作原理,1 泵 2 吸液罐 3 底阀 4 吸入管路 5 吸入管调节阀 6 真空表 7 压力表 8 排出管调节阀 9 单向阀 10- 排出管路 11- 流量计 12- 排液罐,二、离心泵的工作原理,为什么要灌泵？,若在离心泵启动前没向泵壳内灌满被液体，由于空气密度小，叶轮旋转后产生的离心力小，不足以在叶轮中心区形成吸入贮槽内液体的低压，因而虽启动离心泵也不能输送液体。这表明离心泵无自吸力，此现象称为气缚。这就是启动泵前必须进行灌泵的缘故。,中间形成 真空度,二、离心泵的工作原理,二、离心泵的工作原理

4、,离心泵：是通过高速旋转的叶轮对液体做功，提高液体的压力和速度，在涡壳和排出口等扩压装置内，一部分速度能转换为压力能；同时由于离心力的作用下，在叶轮叶片的入口处产生负压，使得液体源源不断的被吸入。 特点：结构简单、体积小、质量轻、操作平稳、流量稳定、性能参数范围广、易于制造、便于维修。 应用：应用广泛、目前使用最多。,1. 按液体吸入叶轮方式, 单吸式泵 双吸式泵,2. 按叶轮级数, 单级泵：只有一个叶轮 多级泵：一轴上串有两个以上的叶轮,3. 按壳体剖分方式, 中开式泵：通过轴水平线水平分开，多为蜗壳 。 分段式泵：垂直于轴平面分开，导叶式。,三、离心泵的分类,4. 按泵体形式, 蜗壳式 双

5、蜗壳式：平衡径向力，双蜗壳或双层蜗室。 筒式泵：双层泵壳，外层承压，内筒起蜗室的作用。,5. 按输送介质,清水、油泵、耐腐蚀泵、液态烃泵、医药泵 冷凝水泵、油浆泵、泥浆泵、污水泵、饮料泵。,三、离心泵的分类,筒式多级离心泵,多级分段式离心泵,单级双吸水平中开式离心泵,流量 Q 扬程 H 转速 n 功率 N 效率 其他（hr、Hs、ns）,四、离心泵的主要工作参数,1. 流量：单位时间内输送的液体量。,2.扬程：单位质量的液体经过泵压获得的有效能头。 包括压力能、速度能、位能。即总扬程。 常用H，单位 J/kg、m液柱。 指单位质量的液体从泵进口（进口法兰）到泵出口（出口法兰）的能头的增值。,四

6、、离心泵的主要工作参数,绝对压力： 以绝对真空为零点而计算的压力 相对压力： 以当地大气压为零点而计量的压力称为相对压力，也叫表压。 真空度： 真空度是指流体的绝对压力小于大气压产生真空的程度。 单位：kgf/cm2、公斤力kgf 1Atm =0.1MPa=101kPa=1kgf =1 kgf/cm2,绝对压力、相对压力、真空压力、大气压力,绝压 表压 真空度 大气压,压力, 在已知管路中输送一定的流量时，计算泵所需要的扬程。,扬程的工程计算：两种情况,泵给出的扬程（能头）H = 输送液体消耗的能头。,（1-1 ）,pB,pA：进出口液面压力 pa；：液体密度 kg/m3 进出口相同 cA,c

7、B：进出口罐液面平均流速 m/s；hf：阻力损失J/kg。（不计泵内损失） pS,pD：进出口液面压力，pa；ZSD：进出口垂直距离m ； cS,cD：进出口罐液面平均流速 m/s；进出口直径相同或相差很少时cS=cD, 计算运转中的泵的实际扬程。泵出入口的能量方程：,J/kg （1-2）,进出口直径相同或相差很少时cS=cD,J/kg （1-3）,四、离心泵的主要工作参数,pB,pA : pa。 : kg/m3 进出口相同 cA,cB: 进出口罐液面平均流速 m/s； hf : 阻力损失J/kg。(不计泵内损失),pS,pD ZSD：进出口垂直距离 cS,cD：进出口罐液面平均流速 m/s

8、进出口直径相同或相差很少时cS=cD,四、离心泵的主要工作参数,pS,pD ；ZSD：进出口垂直距离 cS,cD：进出口罐液面平均流速 m/s 进出口直径相同或相差很少时cS=cD,四、离心泵的主要工作参数, 实际工程应用中，泵的扬程常用“米液柱”来表示。,米液柱 ：每公斤重量液体获得的能量。, 国际单位制：泵的扬程用“J/kg ”来表示。,四、离心泵的主要工作参数,则以上（1-1）、（1-2）、（1-3）为：,扬程与压差关系 ：,m,m,m,四、离心泵的主要工作参数, 提高位高 克服阻力 增加液体静压能 增加液体速度能,H是液体获得的能量，不是简单的排送高度！,H,由能量方程显然可以看出,四

9、、离心泵的主要工作参数,3. 转速n：每分钟旋转速次数,单位：rpm，或r/s,一般离心泵转速970 rpm、1450 rpm、2950 rpm； 高速离心泵的转速可达 20000 rpm以上。,四、离心泵的主要工作参数,4. 功率：单位时间内所做的功。,单位：,工程单位：1 kW=1000 W,单位时间内泵输送出去的液体有效能头。,kW （1-4）,泵轴输入的功率。,四、离心泵的主要工作参数,四、离心泵的主要工作参数,第一节 作业 1、2,1.一台离心泵从开口水池内吸水，其装置如图所示：Hg1=4.4m，吸入管径d1=0.1m，设泵的流量为34m3/h，吸入管内摩擦阻力系数=0.02，吸入管

10、总当量长度为18m，试计算输水时，泵入口处真空表读数为多少mmHg（1mmHg=133.322Pa），其绝对压力为多少mmH2O（1mmH2O=9.80665Pa）？ 2.某离心泵输送密度为750kg/m3的汽油，实测得泵出口压力表读数为147100Pa，进口真空表读数为300mmHg，两表测点的垂直距离（表位差）为0.5m，吸入管与排出管直径相同。试求以液柱表示的泵的实际扬程。,第一节 重点,（1） 离心泵的基本构成 （2） 离心泵的工作原理？离心泵启动为什么要灌泵？ （3） 离心泵的主要性能参数有哪些。 （4） 扬程的含义和单位是什么？ （5）扬程的计算。 （6）有效功率、泵效率的含义？,

11、第二节 离心泵的基本方程式,第一节 离心泵的工作原理及分类 第二节 离心泵的基本方程式 第三节 流体所获能头的分析 第四节 有限叶片数对理论扬程的影响 第五节 离心泵的性能曲线 第六节 离心泵的相似原理及其应用 第七节 离心泵的汽蚀与吸入特性 第八节 输送粘液时离心泵性能曲线的换算 第九节 离心泵的装置特性与工况调节 第十节 离心泵的系列及选用 第十一节 离心泵的主要零部件 第十二节 离心泵的节能,第二节 离心泵的基本方程式,一、液体在叶轮中的流动速度三角形 二、离心泵的基本方程式 内容：研究叶轮与流体之间的能量传递过程；确定泵使液体获得有效能头。,图1-23,离心泵叶轮、叶片形状,一、液体在

12、叶轮中的流动速度三角形,叶轮的三维造型,1. 由4条空间曲线得到叶片的三维实体 2. 根据叶片数，通过叶片列阵得到全部叶片 3. 得到叶轮前后盖板,叶轮优化设计过程,液体从叶轮中获得能头，首先表现在流速大小和流动方向的改变，速度三角形就是研究这种流动规律有效工具。,两点假设：, 通过叶轮的液体为理想液体，即液体在叶轮内流动时无能量损失。, 液体在叶片中间流动是轴对称： 每个液体质点在流道内相对运动轨迹与叶片曲线形状一致，在同一半径上液体质点的相对速度大小相同，液流角相等。,(a) 相对运动,一、液体在叶轮中的流动速度三角形,液体在叶轮中的流动较为复杂，根据理论力学，液体在叶轮中的复杂运动可以通

13、过相对运动和牵连运动来合成。,(c) 绝对运动,(a) 相对运动,(b) 圆周运动,一、液体在叶轮中的流动速度三角形,图1-8 速度三角形,(c) 绝对运动,一、液体在叶轮中的流动速度三角形,图1-8 速度三角形,符号说明（教材上都有）,A又叫叶片入口角； 理想情况下A=； 叶轮出口2A叫叶片离角。,一、液体在叶轮中的流动速度三角形,?,速度三角形是研究叶轮内流体流动的重要工具，是重要的研究对象。分析泵的性能、确定叶轮进出口几何参数都要用到它。,一、液体在叶轮中的流动速度三角形,如何作出速度三角形？,?,阻塞系数 0.90.95,一、液体在叶轮中的流动速度三角形,符号说明（教材上都有）,图1-

14、11 叶轮叶片进出口速度三角形,一、液体在叶轮中的流动速度三角形,(1) 连续性方程 (2) 伯努利方程 (3) 欧拉方程,二、离心泵的基本方程式,在泵中用体积流量Q表示的连续性方程如下：,fi 、 fj 任意过流截面的面积； ci 、cj 液流绝对速度在垂直于该过流 截面的投影，m/s。,叶轮进出口截面的体积流量为：,进口,出口,二、离心泵的基本方程式,(1) 连续性方程,叶片进出口伯努利方程：,二、离心泵的基本方程式,(2) 伯努利方程,二、离心泵的基本方程式,(3) 欧拉方程,利用动量矩定理推导基本能量方程，从而建立叶轮对液体所做的功与液体运动状态之间的关系。,据动量矩定理：,外力对O轴

15、的力矩之和,液流对O轴的动量矩,?,取轴O为叶轮轴，求：,分析对象,由连续性方程，有,二、离心泵的基本方程式,定常流动条件下，应有：,二、离心泵的基本方程式,将动量矩对时间求导：,由动量矩定理：,二、离心泵的基本方程式,合并,欧拉公式 （重要！）,二、离心泵的基本方程式,轴向吸入的离心泵， 液流在叶轮入口无预旋：,蜗形吸入的离心泵 ：,二、离心泵的基本方程式,结 论,与进出口速度有关，即D、n、QT有关；,与液体性质无关，对每公斤质量的介质所给能量相同水，汽，油。,二、离心泵的基本方程式,第二节 重点,（1） 速度三角形， u，w，c，cr，cu。 （2）得到速度三角形的两点假设。 （3） 连

16、续性方程的含义。 （4）伯努利方程的含义。 （5）欧拉方程的含义、推导、 （6）理论能头只与进出口运动状态有关，与介质性质 无关。,第二节 作业: 3、4,3.设某离心水泵流量Q=0.025m3/s，排出管压力表读数为323730Pa，吸入管真空表读数为39240Pa，表位差0.8m，吸入管直径为100mm，排出管直径为75mm。电动机功率表读数为12.5kW，电动机的效率为0.93，泵与电动机采用直联。试计算离心泵的轴功率、有效功率和泵的总效率。 4.某输送油品的离心泵装置如题4图所示，试计算泵需要提供的实际扬程。已知：油品密度为850kg/m3，罐内压力为p1=196133Pa（绝），罐内压力为p2=176479.7Pa（绝），H1=8m，H2=14m，H3=4m，吸入管内损失hs=1m，排出管内损失