7、离心泵1.ppt

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1、wangke离心泵的安装与调试离心泵的安装与调试wangke回顾与引入Q：通过上节课的学习，同学们对螺杆泵和叶片泵有哪些认识？A：Q：叶片泵的形式和特点是什么？主要应用在哪些场合？A：wangke离心泵离心泵centrifugal pump 第一节第一节第一节第一节 离心泵的工作原理和性能特点离心泵的工作原理和性能特点离心泵的工作原理和性能特点离心泵的工作原理和性能特点 第二节第二节第二节第二节 离心泵的一般结构离心泵的一般结构离心泵的一般结构离心泵的一般结构 第三节第三节第三节第三节 离心泵的相似理论和比转数离心泵的相似理论和比转数离心泵的相似理论和比转数离心泵的相似理论和比转数 第四节第四

2、节第四节第四节 船用离心泵的自吸船用离心泵的自吸船用离心泵的自吸船用离心泵的自吸 第五节第五节第五节第五节 离心泵的汽蚀离心泵的汽蚀离心泵的汽蚀离心泵的汽蚀 第六节第六节第六节第六节 离心泵的管理离心泵的管理离心泵的管理离心泵的管理wangke第一节第一节 离心泵的工作原理和性能特点离心泵的工作原理和性能特点分类：离心泵分类：离心泵液体轴向进入，径向流出；液体轴向进入，径向流出；轴流泵轴流泵液体轴向进入，轴向流出；液体轴向进入，轴向流出；混流泵混流泵液体沿轴线的倾斜方向进入，液体沿轴线的倾斜方向进入，仍然是沿轴线的倾斜方向流出。仍然是沿轴线的倾斜方向流出。优缺点：优缺点：1.1.结构简单，易操

3、作；结构简单，易操作；2.2.流量大，流量均匀；流量大，流量均匀；3.3.重量轻，运动部件少，转速高；重量轻，运动部件少，转速高；4.4.泵送的液体粘度范围广；泵送的液体粘度范围广；5.5.无自吸能力。无自吸能力。wangke第一节第一节 离心泵的工作原理和性能特点离心泵的工作原理和性能特点一、工作原理一、工作原理wangke第一节第一节 离心泵的工作原理和性能特点离心泵的工作原理和性能特点一、工作原理一、工作原理 泵轴带动叶轮一起旋转，充满叶片之间的液体也随着旋转，在惯性离心力的作用下液体从叶轮中心被抛向外缘的过程中便获得了能量，使叶轮外缘的液体静压强提高，同时也增大了流速，一般可达1525

4、m/s。液体离开叶轮进入泵壳后，由于泵壳中流道逐渐加宽，液体的流速逐渐降低，又将一部分动能转变为静压能，使泵出口处液体的压强进一步提高。液体以较高的压强，从泵的排出口进入排出管路，输送至所需的场所wangke第一节第一节 离心泵的工作原理和性能特点离心泵的工作原理和性能特点二、离心泵的压头方程式二、离心泵的压头方程式u 离心泵的流量、压头、轴功率、效率、转速等性能参数表示一台泵的整体性能。u 泵在高效区工作，可得到最经济、最合理的使用。u 离心泵因能量的转递方式不同于容积式泵，单位液体所获得的能量（压头、扬程）H与叶轮的尺寸和转速密切相关。先分析液体在叶轮中的流动情况再建立压头方程式后分析其规

5、律得到管理的要点wangke 为简化液体在叶轮内的复杂运动，作两点假设：叶轮内叶片的数目为无穷多，即叶片的厚度为无限薄，从而可以认为液体质点完全沿着叶片的形状而运动，亦即液体质点的运动轨迹与叶片的外形相重合；输送的是理想液体，由此在叶轮内的流动阻力可忽略。1.液体在叶轮中的运动情况及速度三角形第一节第一节 离心泵的工作原理和性能特点离心泵的工作原理和性能特点二、离心泵的压头方程式二、离心泵的压头方程式wangke*相对运动速度相对运动速度：它是以与它是以与液体一起作等角速度的旋转坐液体一起作等角速度的旋转坐标为参照系，液体质点沿叶片标为参照系，液体质点沿叶片从叶轮中心流到外缘的运动速从叶轮中心

6、流到外缘的运动速度，即相对于旋转叶轮的相对度，即相对于旋转叶轮的相对运动速度运动速度。*绝对运动速度绝对运动速度c c：它是以固定它是以固定于地面的静止坐标作为参照系于地面的静止坐标作为参照系的液质点的运动，称为绝对运的液质点的运动，称为绝对运动，绝对运动速度用动，绝对运动速度用c c表示。表示。三者关系：三者关系：速度三角形如图示：三个速度构成了速度速度三角形如图示：三个速度构成了速度，表示表示c c与与u u之间的夹角，之间的夹角，表示表示与与u u反方向延长线之间的夹角，反方向延长线之间的夹角，称为流动角，其大小与叶轮的结构有称为流动角，其大小与叶轮的结构有关关。根据余。根据余弦定理，则

7、：弦定理，则：1.液体在叶轮中的运动情况及速度三角形第一节第一节 离心泵的工作原理和性能特点离心泵的工作原理和性能特点二、离心泵的压头方程式二、离心泵的压头方程式液体质点在叶轮内的速度有三个：液体质点在叶轮内的速度有三个：*圆周运动速度圆周运动速度u u：叶轮带动液体叶轮带动液体质点作圆周运动的速度，质点作圆周运动的速度，wangke若将若将c c分解为径向分量分解为径向分量CrCr和圆周分量和圆周分量CuCu，则分别为：则分别为：（得出的公式结论将在后面用）（得出的公式结论将在后面用）则：则：1.液体在叶轮中的运动情况及速度三角形第一节第一节 离心泵的工作原理和性能特点离心泵的工作原理和性能

8、特点二、离心泵的压头方程式二、离心泵的压头方程式wangke2.离心泵的扬程方程式1）理想压头方程式（欧拉公式）扬程等于单位重量液体通过泵后所具有的能量增值（即液体离开叶轮和进入叶轮时的压头之差）。势能势能 压力能压力能 速度能速度能第一节第一节 离心泵的工作原理和性能特点离心泵的工作原理和性能特点二、离心泵的压头方程式二、离心泵的压头方程式wangke1）理想压头方程式（欧拉公式）(续）假设叶轮不转，液体仍以叶轮回转时那样的相对速度假设叶轮不转，液体仍以叶轮回转时那样的相对速度通过叶轮，其能量表达式：（站在叶轮上看液体）通过叶轮，其能量表达式：（站在叶轮上看液体）实际上叶轮在转，液体在过程中

9、获得离心力所作的功实际上叶轮在转，液体在过程中获得离心力所作的功W，其能量表达式：（站在泵的壳体上看液体）其能量表达式：（站在泵的壳体上看液体）2.离心泵的扬程方程式第一节第一节 离心泵的工作原理和性能特点离心泵的工作原理和性能特点二、离心泵的压头方程式二、离心泵的压头方程式wangke 离心力对单位重量离心力对单位重量液体所作的功液体所作的功W：离心力离心力1）理想压头方程式（欧拉公式）(续）2.离心泵的扬程方程式第一节第一节 离心泵的工作原理和性能特点离心泵的工作原理和性能特点二、离心泵的压头方程式二、离心泵的压头方程式wangke离心力做的功（离心力做的功（3）压头公式压头公式（1）能量

10、表达公式能量表达公式（2）（3）式代于（式代于（2）式后，在代于（）式后，在代于（1）式，得欧拉方程）式，得欧拉方程I式：式：Hp（静压头）静压头）Hc(动压头动压头)离心力的作用下叶轮旋转所增离心力的作用下叶轮旋转所增加的静压头加的静压头 叶片间通道面积逐渐加大使液体的叶片间通道面积逐渐加大使液体的相对速度减少所增加的静压头相对速度减少所增加的静压头 液体流经叶轮后所增加的动液体流经叶轮后所增加的动压头（在蜗壳中其中一部分压头（在蜗壳中其中一部分将转变为静压能）将转变为静压能）HpHp用于克服装置中的流阻、液位差和反用于克服装置中的流阻、液位差和反压。要求压。要求HpHp大于这三者之和。大于

11、这三者之和。HcHc表现为液流的绝对速度增加。要求表现为液流的绝对速度增加。要求HcHc不宜过大，因为不宜过大，因为HcHc大流阻大。大流阻大。wangke欧拉方程欧拉方程I式式速度三角形和余弦定律：速度三角形和余弦定律：得：得：（4）（1）将（将（4）式代于（）式代于（1）式后，得：欧拉方程）式后，得：欧拉方程II式式wangke2）对欧拉方程II式的分析欧拉方程欧拉方程II式式在离心泵设计中，为提高理论压头，一般使190（液体径向进入叶片间通道），cos10欧拉方程欧拉方程II式式2.离心泵的扬程方程式第一节第一节 离心泵的工作原理和性能特点离心泵的工作原理和性能特点二、离心泵的压头方程式

12、二、离心泵的压头方程式wangke2.离心泵的扬程方程式第一节第一节 离心泵的工作原理和性能特点离心泵的工作原理和性能特点二、离心泵的压头方程式二、离心泵的压头方程式3)对离心泵基本方程式的讨论：H HT T 与转速与转速n n有关：有关：n n H HT T ；反之相反；反之相反；H HT T 与与D D有关有关,即与叶即与叶轮的直径有关，增大叶轮直径，扬程增加；轮的直径有关，增大叶轮直径，扬程增加；wangke H HT T 与与2 2有关有关,即与叶片型式有关；即与叶片型式有关；）后弯叶片（叶片弯曲方向与叶轮旋转方向相反）径向叶片）前弯叶片 2.离心泵的扬程方程式第一节第一节 离心泵的工

13、作原理和性能特点离心泵的工作原理和性能特点二、离心泵的压头方程式二、离心泵的压头方程式3)对离心泵基本方程式的讨论：wangke与流量之间的关系与流量之间的关系前弯式叶片前弯式叶片后弯式叶片后弯式叶片直叶式叶片直叶式叶片与输送的液体性质无关，公式中无与输送的液体性质无关，公式中无液体的性能参数液体的性能参数。(pd-ps)=gH压头不变，泵送不压头不变，泵送不同的液体，其产生的吸排压差不同。同的液体，其产生的吸排压差不同。第一节第一节 离心泵的工作原理和性能特点离心泵的工作原理和性能特点二、离心泵的压头方程式二、离心泵的压头方程式2.离心泵的扬程方程式3)对离心泵基本方程式的讨论：wangke

14、）后弯叶片（叶片弯曲方向与叶轮旋转方向相反）后弯叶片（叶片弯曲方向与叶轮旋转方向相反）径向叶片）径向叶片）前弯叶片）前弯叶片 静压大、动压小、噪音小、效率高、工作平稳、不会过载。静压大、动压小、噪音小、效率高、工作平稳、不会过载。静压小、动压大、噪音大、效率低、能量转换中损失大、适宜风静压小、动压大、噪音大、效率低、能量转换中损失大、适宜风机工况。机工况。介于后弯叶片与前弯叶片之间。介于后弯叶片与前弯叶片之间。对叶片出口角对叶片出口角2的讨论：的讨论：wangke静压大、动压小、噪音小、效率高、工作平稳、不会过载。静压大、动压小、噪音小、效率高、工作平稳、不会过载。对叶片出口角对叶片出口角2的

15、讨论：的讨论：wangke实测的定速特性曲线测量方法：使泵在恒定转速下工作，改变排出阀开度，测出Q-H、Q-P、Q-、Q-hr(必需汽蚀余量)曲线。(1)Q-H曲线的三种类型：陡降形；平坦形；驼峰形(祥见比转数)第一节第一节 离心泵的工作原理和性能特点离心泵的工作原理和性能特点wangke1 1）压头压头流量曲线流量曲线是选择和使用离心泵的主要依据 三、离心泵的定速特性曲线分析三、离心泵的定速特性曲线分析第一节第一节 离心泵的工作原理和性能特点离心泵的工作原理和性能特点wangke2 2）功率流量曲线）功率流量曲线QHN-QN 流量为零时，功率最小，适合采用封闭启动。大功率离心泵此时电机的启动

16、电流最小，对船舶电站冲击最小。353550%50%N N额额第一节第一节 离心泵的工作原理和性能特点离心泵的工作原理和性能特点三、离心泵的定速特性曲线分析三、离心泵的定速特性曲线分析wangke3）效率流量曲线）效率流量曲线 当泵转速n一定时，由实验可测得HQ，NaQ，Q，这三条曲线称为性能曲线，由泵制造厂提供,供泵用户使用。泵厂以20清水作为工质做实验测定性能曲线。）HQ，QH，呈抛物线H=ABQ2）NaQ，QNa，当Q=0，Na最小）Q，Q先后，存在一最高效率点，此点称为设计点。与max对应的H，Q，Na值称为最佳工况参数，也是铭牌所标值。泵的高效率区=92%max，这一区域定为泵的运转范

17、围。三、离心泵的定速特性曲线三、离心泵的定速特性曲线第一节第一节 离心泵的工作原理和性能特点离心泵的工作原理和性能特点HNN-QH-Q-QQ三、离心泵的定速特性曲线分析三、离心泵的定速特性曲线分析wangke四、泵的特性曲线四、泵的特性曲线2.离心泵的压头和流量的实用公式压头公式：压头公式：K=0.00010.00015n r/minD2 叶轮外径 m流量公式：流量公式：D1 泵吸入口直径（单位 吋）1吋25.4mm第一节第一节 离心泵的工作原理和性能特点离心泵的工作原理和性能特点wangke第二节第二节 离心泵的一般结构离心泵的一般结构Suction and discharge flange

18、Impeller Shaft sealShaftwangke第二节第二节 离心泵的一般结构离心泵的一般结构B型离心泵分解动画演示wangke第二节第二节 离心泵的一般结构离心泵的一般结构wangke叶轮的型式：一、叶轮和压出室一、叶轮和压出室第二节第二节 离心泵的一般结构离心泵的一般结构叶轮的型式：开式半开式闭式单侧吸入式双侧吸入式wangke一、叶轮和压出室一、叶轮和压出室第二节第二节 离心泵的一般结构离心泵的一般结构叶轮的型式：开式半开式闭式wangke压出室：涡壳 作用：（1）汇集由叶轮甩出的液体。（2）又是一个能量转换装置。导轮 作用：减少液体自叶轮甩出的液体与蜗壳 间撞击而产生的摩擦

19、损失。一、叶轮和压出室一、叶轮和压出室第二节第二节 离心泵的一般结构离心泵的一般结构wangke第二节第二节 离心泵的一般结构离心泵的一般结构二、离心泵的密封装置二、离心泵的密封装置 密封环密封环wangke 轴封轴封填料：是由植物纤维、人造纤维、石棉纤维等编织物或以有色金属为基体，辅以某些浸渍材料或充填材料制成的绳状物。第二节第二节 离心泵的一般结构离心泵的一般结构二、离心泵的密封装置二、离心泵的密封装置wangke第二节第二节 离心泵的一般结构离心泵的一般结构三、离心泵的轴向力三、离心泵的轴向力1.轴向力的产生 液体压力的分布沿径向呈抛物线规律 叶轮两侧压力不对称 轴向力方向由叶轮后盖指向

20、叶轮进口端 大小 单级压头单级压头m单级压头单级压头m经验系数经验系数 0.60.8密封环半径密封环半径轮毂半径轮毂半径wangke2.轴向力的平衡方法1）止推轴承2）平衡孔或平衡管3）双吸叶轮或叶轮对称布置4）平衡盘第二节第二节 离心泵的一般结构离心泵的一般结构三、离心泵的轴向力三、离心泵的轴向力wangke2.轴向力的平衡方法（续）组成：叶轮、平衡盘（固定在泵轴上）、平衡室、卸放管（连接泵吸口）pc叶轮背面压力降 pAbb1 1隙隙pB pB pApBbb2 2隙隙pC pC pB 泵压头稳定时：pA、pB、pC均不变 泵轴轴向稳定 pA轴左移b2 pB轴右移（直到新的平衡）pA反之相反第

21、二节第二节 离心泵的一般结构离心泵的一般结构三、离心泵的轴向力三、离心泵的轴向力4）平衡盘wangke第二节第二节 离心泵的一般结构离心泵的一般结构四、离心泵的径向力四、离心泵的径向力1.径向力的产生（只对涡壳式离心泵）设计工况时，径向力为零（流出叶轮的液流不会与涡室的液流发生撞击）；泵流量小于额定流量时，径向力向涡室截面小的方向；泵流量大于额定流量时，径向力向涡室截面大的方向。wangke第二节第二节 离心泵的一般结构离心泵的一般结构四、离心泵的径向力四、离心泵的径向力2.径向力的平衡 实际流量偏离额定流量越远、泵的压头越高、泵的尺寸D2和B2越大，产生的径向力越大。离心泵的径向力是交变负荷。只有压头和尺寸特别大的泵，才采用特殊的平衡径向力的措施。