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1、第3章 3.1 叶片泵的基本性能参数 3.2 离心泵的基本方程式 3.3 叶片泵的特性曲线 3.4 叶片泵叶轮的相似定律,3.1 叶片泵的基本性能参数,3.1.1 流量(抽水量) 3.1.2 扬程 3.1.3 轴功率 3.1.4 效率 3.1.5 转速 3.1.6 允许吸上真空高度(Hs)及汽蚀余量(Hsv),3.1.4 效率,表格,3.2 离心泵的基本方程式,3.2.1 水在叶轮中的运动状况 3.2.2 基本方程式的推导 3.2.3 基本方程式的讨论 3.2.4 基本方程式的修正,3.2.1 水在叶轮中的运动状况,(1)水随叶轮旋转作圆周运动(牵连运动) 当水从叶轮进口进入叶轮以后，就被旋转
2、的叶轮携带着作圆周运动，可以看做动坐标参考系叶轮相对于泵壳这个静坐标参考系所作的运动，因而称之为牵连运动或圆周运动，其速度称为牵连速度或圆周速度，用u表示。 (2)水沿着叶片方向的运动(相对运动) 水在叶轮流道中沿着叶片运动，这是液体质点相对于动坐标参考系的运动，称之为相对运动，其速度称为相对速度，用w表示。 (3)水相对于泵壳(或泵座)的运动(绝对运动) 液体质点相对于静坐标系泵壳的运动称为绝对运动，其速度称绝对速度，用C表示。,图3-1 离心泵叶轮中的水流速度,图3-2 分速度三角形,图3-3 叶轮进、出口速度三角形 a)离心泵 b)轴流泵,图3-4 离心泵叶片形状 a)后弯式(90) b
3、)径向式(=90) c)前弯式(90),3.2.2 基本方程式的推导,1.三个假设 2.基本方程式推导,图3-5 叶槽内水流上作用力,3.2.3 基本方程式的讨论,1.提高水泵理论扬程的技术措施 2.基本方程式的其他表示形式 3.基本方程式的适应条件,1.提高水泵理论扬程的技术措施,(1)提高水泵扬程和改善其吸水性能 (2)增加水泵转速和改变叶轮外径 水流通过水泵时，能量头的增值HT与圆周速度u2有关。,3.基本方程式的适应条件,(1)适用于一切叶片泵 基本方程式表明泵的理论扬程HT大小只与泵叶轮的进口、出口速度三角形有关，与叶轮内部的流动状态、速度分布、叶片形状和安装位置无关，因此，基本方程
4、式不但适用于离心泵，而且适用于一切叶片泵。 (2)适用于各种液体 基本方程式(3-17)在推导过程中，液体的密度被消掉了，所以，理论扬程HT的大小与密度无关，即与液体的性质无关，这就是说，基本方程式(3-17)适用于一切流体(包括各种液体和气体)，但是HT的单位要用被输送的液体的液柱高计算。,3.2.4 基本方程式的修正,1.关于液体为恒定流的问题 2.关于叶槽中，液流均匀一致的问题 3.关于理想液体的问题,图3-6 反旋现象对流速分布的影响,3.3 叶片泵的特性曲线,3.3.1 理论特性曲线的定性分析 3.3.2 实际扬程特性曲线(Q-H)的理论推导 3.3.3 实测特性曲线的讨论,3.3.
5、1 理论特性曲线的定性分析,1.理论扬程特性曲线(QT-HT) 2.理论功率特性曲线(QT-PT) 3.理论效率曲线,图3-7 离心泵的理论扬程特性曲线,图3-8 离心泵的理论功率特性曲线,图3-9 理论效率曲线,3.3.2 实际扬程特性曲线(Q-H)的理论推导,1.叶槽中水流不均匀的影响 2.泵内部的水力损失影响 3.泵内泄漏和回流的影响,图3-10 离心泵的理论特性曲线,2.泵内部的水力损失影响,(1)摩阻损失(h1) (2)冲击损失(h2) 泵在设计工况下运行时，可认为基本上没有冲击损失。,图3-11 水泵内部的功率损失,3.3.3 实测特性曲线的讨论,1.扬程曲线(Q-H) 2.轴功率
6、曲线(Q-P) 3.效率曲线(Q-) 4.允许吸上真空高度或汽蚀余量曲线(Q-Hs或Q-Hsv),图3-12 14SA-10型离心泵实测特性曲线,图3-13 8HB-35型轴流泵实测特性曲线,表3-1 根据水泵实际轴功率确定的k值,1)特性曲线上任意一点A所对应的各项坐标值的意义是：若水泵输送QA(m3/s)流量时，水泵能够供给单位质量液体能量头为HA(m)，水泵消耗的轴功率为PA(kW)，水泵的效率就为A=gQAHAPA。 2)水泵的特性曲线是泵厂家在20下，以清水为抽升介质，通过水泵性能试验和汽蚀试验得到的。,3.4 叶片泵叶轮的相似定律,1)通过模型试验进行新泵型的设计和制造。 2)根据
7、已知的水泵性能参数换算出与该泵几何相似的各泵的性能参数。 3)根据同一台水泵在某一转速下的性能参数换算出该泵在其他转速下的性能参数。,3.4.1 相似条件,1.几何相似 2.运动相似 3.动力相似,3.4.2 相似定律,1.第一相似定律确定两台在相似工况下运行的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的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的泵的功率之间的关系,3.4.4 相似准数比转速(ns),1.比转速公式的推导 2.比转速ns的应用,1.比转速公式的推导,1)式中的Q和H是泵最高效率时对应的流量和扬程，也即泵的设计工况值。 2)式中的Q和H，指的
8、是单级单吸泵的流量和扬程。 3)水泵样本给出的比转速ns，是根据输送温度为20、密度=1000kg/m3的清水得出的。 4)比转速ns的单位为转速单位“r/min”，这是作为模型泵转速的原来意义。 5)但值得注意的是，当具体计算某泵的比转速ns时，因使用的单位不同，同一台泵的比转速ns值也不同。,表3-2 比转速换算表,表3-2 比转速换算表,2.比转速ns的应用,(1)叶片泵的适用范围分析 虽然实际的比转速是模型泵的转速，但是，它包含了实际泵的主要性能参数Q、H、n值。 (2)对叶片泵进行分类 低比转速ns泵：扬程高、流量小。 (3)对水泵的特性曲线进行分析 水泵的性能随比转速而变。,图3-14 叶片泵叶轮按比转速分类,图3-15 不同叶片泵的相对-曲线,图3-16 不同叶片泵的相对-曲线,图3-17 不同叶片泵的相对-曲线,
