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1、4泵（Pump）主讲内容4泵4.1 泵的分类、特点、结构、工作原理4.2 泵叶轮上能量计算、伯努利方程应用4.3 离心泵的吸入特性、气蚀原理、相似理论4.4 其他泵类结构、工作原理、选泵4. 泵Pump4.1 概 述泵用来输送液体的叶轮机械。即把机械能转换为液体能的叶轮机械。vane pump 叶轮式 （透平式）（ 一）泵的种类 离心式 centrifugal pump 轴流式 axial-fiow pump 混流式 mixed-flow pump 旋涡式 turbulence pumpturbine 往复式：活塞泵；柱塞泵；隔膜泵泵 容积式彳 回转式：齿轮泵；螺杆泵；滑片泵；罗茨泵；L滚动活
2、塞泵；摇摆转子泵；J其他类型：喷射泵；震动泵；水锤泵；真空泵；酸蛋泵的种类很多，应用面很广，属于通用机械，各部门都离不开泵，特别是离心泵。如：水 利、农业、化工、石油、采矿、造船、城市、环保、医药、卫生、军事、交通、各类厂矿等 其中离心泵占 95%以上。一.离心泵的工作原理 与离心式压缩机工作原理相同。 靠叶轮的高速旋转，由叶片拨动液体旋转，使液体产生离心力，离心力使液体产生动 能和压能，实现机械能向液压能（液力能）的转化。 吸入原理：叶轮中心被吸空后，形成真空，液体在外界大气压力的作用下，推动液体沿 吸入管进入泵轮。二.离心泵的特点优点： 排量大、平稳均匀。 结构简单、紧凑，尺寸小，重量轻。
3、制造安装成本低。 易损件少，检修、管理和使用方便。 可与高速电机直接驱动，速度越高，压头越高。 容易实现多级，满足高压头。缺点：（1）不适应小流量工况。 同功率下没有往复式泵的压力高。 输送高粘度、含砂、杂质液体的问题多。 泵吸入管与泵腔内需要灌满液体后启动。女如高压水泵：11级，H=2300 m 电动潜油离心泵： 180、 201、 330、 453、 526 级， H=20003500 m。 高速泵 ：n=10000 r/min , 单级扬程： H=1150 mn=25000 r/min , 单级扬程： H=1760 m（三） 离心泵的分类1. 按叶轮数目分： 单级泵：悬臂式单叶轮结构 多
4、级泵： 2526 个叶轮。2. 按吸入方式分： 单吸式：一个吸入口。 双吸式：二个吸入口。3. 按扬程分（压力分）： 低压泵： H 20 m 水柱 （ p 160 m 水柱 （ p 1.6 Mpa） 。4. 按用途分：清水泵、污水泵、酸泵、减泵、热油泵、稠油泵5. 其他：卧式泵、立式泵、斜式泵、轴流泵、混流泵、旋涡泵、潜水泵等。 四） 离心泵的主要结构普通离心泵结构： 泵壳蜗壳轴叶轮盘根密封吸入管排出管轴支架等。1）.叶轮：闭式叶轮清水泵 半开式叶轮污水泵、稠油泵、砂泵、高速泵、部分流泵 开式叶轮轴流泵。双吸叶轮双吸清水泵。2）. 密封装置： 叶轮与壳体吸入口之间： 平接密封环式 泵壳与轴之间
5、：（属于外泄漏）填料密封式。石棉绳填料；石墨浸石棉填料。 机械密封。端面动、静环接触式密封。分：内装式；外装式属于内泄漏）迷宫式密封环式3）.轴向力平衡装置轴向力的产生：由于吸入口压力 p1 与叶轮出口压力 p2 不同。p1 p2叶轮盖板前后形成一个轴向力：叮 P11多级泵的轴向力：F = Z-FZ：为级数。轴单 轴向力会引起轴窜动、叶轮磨损。常见轴向力平衡方式：单级泵： 平衡孔：叶轮后盖钻几个孔，使中心处压力相等。 平衡管：叶轮背部中心与泵吸入口用管子联同，使压力相等。叶轮后盖径向筋板（小叶片）：把背部液体打走，形成真空。 多级泵：叶轮背靠背排列：如双吸式叶轮。自动平衡盘：自动调节轴向压力，
6、达到平衡。平衡鼓： 无磨损，有泄漏。平衡盘与平衡鼓组合：泄漏少，能自动平衡轴向力。（ 4） . 离心泵的命名如：250 IS 30 At t t t150 D 60X5t tt t5 Y 57At ttt4.2.2 . 离心泵的主要性能参数主要参数：q、H、N、n、n（1） 流量 q：定义：泵在单位时间内输送出去的液体量。叫 （m3min，1S）体积流量：有效流量（排出流量）q单位：理论流量（吸入流量）q 单位：t质量流量：qm = q单位:毀，kgmin，%吸入流量： q二q +qtv式中：工q单位时间内泵的泄漏量（内、外泄漏）。2）扬程 H 定义：每单位重量液体从叶轮上所获得的有效能量。用
7、液柱高度表示的称扬程：H单位：米，m用压力表示的称为压头（能量头）：p单位：MPa , fN W mm2丿液体重度：丫 二 gp = 9.81 - p （kgf/3）水：Y 二 1000（kgf/3）泵的出口扬程，即泵的实际扬程为：H由伯努利方程：H二匕一pi +（z - z）+ -2一St（m）gp2 1 2g理论扬程：Ht二H +工片门 式中：工h 泵内液体摩擦阻力损失和冲击损失的总和。hyd （3）功率 N泵的功率 N 通常指泵轴上的输入功率，即：轴功率、铭牌功率、额定功率 轴功率 N定义：单位时间内原动机传递给泵主轴上的功。N=Ni +Nm = Ne /n式中： Nm 机械损失功率，包
8、括机械摩擦损失和轮阻损失。 有效功率： Ne 泵的输出功率，即单位时间内泵出口液体所获得的能量。N 二 Pv =沁e 103N =丝e 735103kW马力( PS )上式中各参数：扬程： H m，流量：qv, 压力： p MPa密度：p 重力加速度：g=9.81 内功率 Ni 也叫水力功率、叶轮功率。翌空 kW 1034) 效率 泵内效率分为 泵的总效率：容积效率n v、N耳.耳二hyd m N单位时间内叶轮传给液体的能量。水力效率n hyd、机械效率n mec。 容积效率n v :衡量泵泄漏所造成的能量损失。耳=红=1-勺水力效率n.：衡量泵内液体沿程摩擦和冲击所造成的能力损失。hydHs
9、h二 1 hydHHtt 机械效率n m :衡量泵内机械摩擦和轮阻所造成的能量损失。NN耳 i 1 mm N Nnhyd5) 转速 n 泵主轴转速，即叶轮的转速。 直联电机时，泵转速及为电机转速。常用电机：n=18002900 r/min (转/分，rpm)(6)允许汽蚀余量NPSH衡量泵吸入性能的抗汽蚀能力，用来标定泵的安装高度。4.2.3 离心泵的基本方程式一 . 泵叶轮进、出口速度三角形1 . 进出口速度三角形c=u+w绝对速度： C2 = C2 + C21 1r 1u分速度：c = c sim c = c cona1r 1 1 1u 1 1径向分速度：c二Q二qir F 兀D B申1
10、1 1圆周速度： u1160式中：q叶片厚度对断面影响系数。取P =0.90.95。q 理论流量（设计流量）。2. 叶轮出口速度三角形 c2=u2+w2绝对速度： c2c 2 + c 222r2u分速度： c =c sinac c cona2r222u22径向分速度：qc q2rF兀D b q222周向分速度：c u - c cTgP 纟ctsa2u22 R2兀D b q222圆周速度： u兀D n 2P P26022A相对速度：Wcq12 sin P兀D b q sin P2 2 2 2A.c2 = u2 + W2 - 2u w conP2 2 2 2 2 2二. 离心泵的基本方程欧拉方程式
11、利用动量矩定理推导出基本方程式欧拉方程式。理论能量头：L = u c -u cTs2 2u 1 lu理论扬程：HTsu c -u c22u1lu-g物理方程： HTsu2 -u22 1 +2gw2 - w212g2g欧拉涡轮方程表述了叶轮对单位重量液体所作的功。1. 理论流量下无限多叶片扬程： （额定流量下）液体进入叶轮无预旋、无冲击，沿叶道径向进入叶轮。此时： c = c1 r 1. c = c cona = 01u11理论扬程：ucTs由出口速度三角形：conPc = u - c .22u8 2 2r sin p=u 一 c CtgP2 2r2c2rctg卩2丿理论扬程：U2g ICtgP
12、U2丿22.有限叶片的理论扬程考虑叶片厚度造成叶道内产生轴向涡流，使周向分速度减小。根据斯陀道拉公式得：c = u - c ctgP-凹2 sin P2u 2 2r 2A Z2A2A丿U2=申 2 m2u g理论扬程：H = U2t1 - BctgP -sin P u 2A Z2(c A能量头系数：p= 1 -srctgP-一sinP2u I u2A Z 2A 丿2泵出口扬程(有效扬程)： H = H - h mt hyd泵内流动损失：h = h + h = a - q2 mhyd m sh式中： h - -摩擦阻力损失mh - - 局部阻力损失sh水力效率：nhydH - ht hydHtt
13、. h =n hhyd t三. 工程中测定泵有效扬程泵的理论扬程 Ht 是叶轮上的扬程，即叶轮实际输给液体的能量。泵出口扬程（泵有效扬程）：H =Ht - hhdhydhhyd 泵内流动阻力损失。hyd当水力效率和泵内流动阻力损失hhd不知道或无法测定时，可在泵的进出口安装压力表，用压hyd力表读书来计算出泵的有效扬程。由伯努利方程：H = PD 一 pc +AZ + 丄(C2 - C2)mPg2g D c式中：出口压力上式变换p , p - - -泵进、出口绝对压力。 cDAZ - - -泵进、出口压力表高差。C ,C - -泵进、出口液体流速 cD为实测值，内包含了 hhyd内容。H =你 _ 匕 + 匕 _ 匕 +AZ + 丄(C2 - (C )mPg2g D CH = P表 + “真 +AZ + (C2 -C2)m
