水泵與水泵站教案

1、水 泵 與 水 泵 站教 案合肥工業(yè)大學土建學院市政工程系二0一0年元月第一章 緒 論第一節(jié) 水泵及水泵站在給水排水事業(yè)中的作用和地位 一、水泵應用: 廣泛應用于采礦、冶金、電力、石油、化工、市政以及農林等國民經濟的各個部門。 1，水泵在城市給排水工程中的應用: 城市給排水系統(tǒng)工藝基本流程：給水流程:原水由取水泵站從水源地抽送至水廠，凈化后的清水由送水泵站輸送到城市管網(wǎng)中去。 排水流程:城市中排泄的生活污水和工業(yè)廢水或降水，經排水管渠系統(tǒng)匯集后，也必須由排水泵站將污水抽送至污水處理廠(或.)，經過處理后的污水再由排水泵站(或用重力自流)。排放入江河湖海中去，或者排入農田作為灌溉之用。 2，水泵

2、在灌溉、防洪、排澇的應用1）、灌溉泵站 2）、排澇泵站 3）、灌排結合第二節(jié) 水泵定義及分類 水泵定義:水泵是輸送和提升液體的機器。它是把原動機的機械能傳遞給被輸送液體，使液體獲得動能或勢能的增加從而被提升或者被輸送的機械。 電能或其他能量 機械能 壓能（勢能）或動能 水泵分類：水泵按其作用原理可分為以下三類： (1)葉片式水泵：它對液體的壓送是靠裝有葉片的葉輪高速旋轉而完成的。屬于這一類的有離心泵、軸流泵、混流泵 (2)容積式水泵：它對液體的壓送是靠泵體工作室容積的周期性改變來完成的。一般使工作室容積改變的方式有往復運動和旋轉運動兩種。如：噴霧器等 容積泵的特點是工作流量穩(wěn)定，基本不受工作壓

3、力變化的影響，常用來做為計量泵使用。 (3)其它類型水泵：這類泵是指除葉片式水泵和容積式水泵以外的特殊泵。屬于這一類螺旋泵、射流泵、水錘泵、水輪泵以及氣升泵。水泵的發(fā)展趨勢 1、大型化、大容量化 特別是取水水泵和排水水泵，直徑有7m的，我國最大水泵的單泵流量已經達到50m3/s。 2、高揚程、高轉速 單級揚程已經達到1000m。 3、系列化、通用化和標準化按照通用標準第二章 葉片式水泵葉片式水泵的分類 葉片式水泵是依靠葉輪的高速旋轉來完成能量的轉換和傳遞的。葉輪葉片的形狀則影響著水泵對水流的作用力及水流的出流方向，根據(jù)葉輪出水的水流方向的不同可將葉片式水泵分為徑向流、軸向流和斜向流3種。 先看

4、一下這三種葉輪的出水的情況示意 葉輪出流為徑向流的稱為離心泵，葉輪葉片對水流的作用力為離心力。由于離心力為徑向力，水流的出流方向為徑向出流。 葉輪出流為軸向流的稱為軸流泵，液體質點在葉輪中流動時主要受到的是軸向升力的作用。 葉輪出流為斜向流的稱為混流泵，它是上述兩種葉輪的過渡形式，液體質點在這種水泵葉輪中流動時既受離心力的作用，又有軸向升力的作用。第一節(jié) 離心泵的工作原理與基本構造離心泵的工作原理：離心泵在啟動之前，應先用水灌滿泵殼和吸水管道，然后，驅動電機，使葉輪和水作高速旋轉運動，此時，水受到離心力作用被甩出葉輪，經蝸形泵殼中的流道而流入水泵的壓水管道，由壓水管道而輸入管網(wǎng)中去。在這同時，

5、水泵葉輪中心處由于水被甩出而形成真空，吸水池中的水便在大氣壓力作用下，沿吸水管而源源不斷地流入葉輪吸水口，又受到高速轉動葉輪的作用，被甩出葉輪而輸入壓水管道。這樣，就形成了離心泵的連續(xù)輸水 。第二節(jié) 離心泵的主要零部件 以給水排水工程中常用的單級單吸臥式離心泵為例說明 ： 離心泵的組成主要有：葉輪、泵軸、泵殼、泵座、軸封裝置、減漏環(huán)、軸承座、聯(lián)軸器、軸向力平衡裝置。一、葉輪 葉輪是離心泵的主要零件，葉輪的作用就是通過其自身的高速旋轉向液體傳遞能量.葉輪通過鍵固定于泵軸之上并由泵軸帶動其轉動. 葉輪的形狀和尺寸是通過水力計算來決定的。葉輪形狀及表面的光潔度對水泵的性能影響較大. 葉輪的材料常用的

6、有:鑄鐵、鑄鋼、青銅、不銹鋼、工程塑料等。選擇葉輪材料時，除了要考慮離心力作用下的機械強度以外，還要考慮材料的耐磨和耐腐蝕性能。 葉輪按其吸水口的類型一般可分為單吸式葉輪與雙吸式葉輪兩種。單吸式葉輪是單邊吸水，只有一個吸水口，葉輪的前蓋板與后蓋板呈不對稱狀。雙吸式葉輪兩邊吸水，有兩個吸水口，葉輪蓋板呈對稱狀，一般大流量離心泵多數(shù)采用雙吸式葉輪 。 安裝單吸式葉輪的離心泵稱為單吸式離心泵，安裝有雙吸式葉輪的離心泵稱為雙吸式離心泵。 葉輪按其結構又可以分為開敞式、半開敞式和封閉式葉輪。葉輪按其蓋板情況可分封閉式葉輪、敞開式葉輪和半開式葉輪3種形式 二、泵 軸 泵軸是用來固定并帶動葉輪旋轉的，常用材

7、料是碳素鋼和不銹鋼。泵軸應有足夠的抗扭強度和足夠的剛度，其撓度不超過允許值；工作轉速不能接近產生共振現(xiàn)象的臨界轉速。三、泵 殼 泵殼一般由泵蓋、殼體（蝸殼）、出水接管組成泵殼的作用：1，使水流平順地進入葉輪2，匯集葉輪甩出的流體泵殼通常鑄成蝸殼形，其過水部分要求有良好的水力條件。泵殼頂上設有充水和放氣的螺孔，以便在水泵起動前用來充水及排走泵殼內的空氣。 泵殼的材料一般有鑄鐵、鑄鋼、不銹鋼等四、泵座 泵座的作用是用來支承和固定水泵的。 泵座上有與底板或基礎固定用的法蘭孔。 上述的零件中，葉輪和泵軸是離心泵中的轉動部件，泵殼和泵座是離心泵中的固定部件。五、軸封裝置 軸封裝置位于泵軸穿過泵殼處，用于

8、密封水泵的轉動部件和固定部件之間的間隙，防止水泵內的高壓水（單吸式離心水泵、混流泵、軸流泵）向泵外泄漏，或者是為了防止泵外的空氣向泵內滲入（雙吸式離心泵）破壞水泵進水口處的真空狀態(tài)。 軸封裝置主要有兩種形式：填料密封和機械密封。 填料密封裝置也稱填料盒（見構造示意圖）。 填料盒內有用于密封用的填料、起冷卻和潤滑作用的水封環(huán)、調節(jié)填料松緊度的調節(jié)壓蓋等組成。 填料通常是選用彈性材料。目前最常用的就是石棉盤根。 水封環(huán)通過水封管引水泵出水側的高壓水或者引自來水，并將水分布于泵軸的四周，一方面用水冷卻填料與泵軸間磨擦產生的熱量，另一方面也起到潤滑的作用，同時，分布于泵軸四周的水在軸高速旋轉時能在軸的

9、表面形成水膜，也起到密封的作用。 調節(jié)壓蓋的作用就是用于控制填料的松緊度，不能太緊，也不能太松。 機械密封也稱端面密封。六、減漏環(huán) 減漏環(huán)位于葉輪吸入口的外圓與泵殼內壁的接縫處 這個接縫的上下側分別是水泵的高壓區(qū)（葉輪出水側）和低壓區(qū)（葉輪吸水側），存大壓力差，因為流體會通過這個接縫回流到葉輪的進水側，造成損失，降低了泵效。因此若想提高泵效，必須盡可能減小這一接縫，接縫過小后，在水泵工作時，葉輪就會和泵的殼體間產生磨擦，造成磨損，磨損后間隙就會加大，泵效下降，磨損量達到一定值后，水泵就會因為效率太低而報廢或者需要更換葉輪和泵殼。這顯然不經濟。所以在這個位置安裝了一個減漏環(huán)，用于縮小這個接縫以減

10、少回流損失，同時承受磨損，磨損過大后更換該減漏環(huán)即可，而不必更換葉輪或者泵殼。所以也稱為承磨環(huán)。由于其位于水泵的進口處，也稱為口環(huán)。 七、軸承體 支承水泵的轉動部分（葉輪和泵軸） 八、聯(lián)軸器 將原動機械和水泵的軸聯(lián)接起來的裝置 原動機械與水泵之間的聯(lián)接和傳動方式一般有： 1，皮帶傳動（皮帶輪、皮帶） 2，聯(lián)軸器傳動（彈性聯(lián)軸器、剛性聯(lián)軸器） 3，通過減速（調速）設備或者裝置聯(lián)接。 九、軸向力平衡裝置 單吸離心泵由于葉輪不對稱，葉輪前后蓋板受到的水壓力不能平衡，產生軸向力。而一般水泵使用的軸承不能承受軸向力（采用可以承受軸向力軸承會使水泵軸承體結構變大且復雜，增加成本費用），因此如果這種軸向力過

11、大就會造成危害。有時會采取在單吸葉輪的后蓋板上鉆平衡孔的方法，平衡軸向力。第三節(jié) 葉片泵的基本性能參數(shù)水泵的6個性能參數(shù)： 1、流量(抽水量)水泵在單位時間內所輸送的液體數(shù)量。 用字母q表示，常用的體積流量單位是m3h或ls。常用的重量流量單位是th。2、揚程(總揚程) 水泵對單位重量(1kg)液體所作功，也即單位重量液體通過水泵后其能量的增值。 用字母h表示，其單位為kgmkg，也可折算成被送液體的液柱高度(m)；工程中用國際壓力單位帕斯卡(pa)表示 。3、軸功率泵軸得自原動機所傳遞來的功率稱為軸功率，以n表示。 原動機為電力拖動時，軸功率單位以kw表示。有效功率單位時間內流過水泵的液體從

12、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為 4、效率水泵的有效功率與軸功率之比值，以表示。 t：運行時間h 1：水泵的效率 2：電機的效率 例：某水廠取水泵站，供水量q8.64104m3d，揚程h=30m；水泵及電機效率均為70，則該泵站工作10h其電耗值？ 5、轉速水泵葉輪的轉動速度，通常以每分鐘轉動的次數(shù)來表示，以字母n表示常用單位為rmin。 在往復泵中轉速通常以活塞往復的次數(shù)來表示(次min) 6允許吸上真空高度(hs)及氣蝕余量(hsv) 允許吸上真空高度(hs)指水泵在標準狀況下(即水溫為20、表面壓力為一個標推大氣壓)運轉時，水泵所允許的最大的吸上真空高度 (即水泵

13、吸入口的最大真空度)。單位為mh20。水泵廠一般常用hs來反映離心泵的吸水性能。 氣蝕余量(hsv)指水泵進口處，單位重量液體所具有超過飽和蒸氣壓力的富裕能量。水泵廠一般常用氣蝕余量來反映軸流泵、鍋爐給水泵等的吸水性能。單位為mh20 。氣蝕余量在水泵樣本中也有以h來表示的。水泵的銘牌：銘牌上標明：水泵的名稱和型號，同時還標明水泵的設計狀態(tài)下的性能參數(shù)值（流量、揚程、轉速、功率、效率、允許吸上真空高度）、重量、出廠日期及編號等相關信息。（見圖）水泵的銘牌這里重點給大家介紹一下水泵型號的意義：單吸式離心泵型號的表示方法與意義雙吸式離心泵型號的表示方法與意義混流泵的型號表示方法與意義軸流泵的型號的

14、表示方法與意義2.4 離心泵的基本方程式 離心泵的基本方程式是反映離心泵的揚程與葉輪中液體流動狀態(tài)之間的內在關系的，因此下面我們首先來分析一下葉輪中液體的運動情況。2.4.1葉輪中液體的流動情況水泵啟動后，泵內形成負壓，吸水池內的水在水面大氣壓力的作用下沿著吸水管1上升并進入水泵內部，從葉輪的進口再進入葉輪內部。水流進入葉輪后，一方面會沿著葉輪的水流通道（葉槽）向前流動直到流出葉輪后被泵殼收集并經水泵的出水口而流出水泵；另一方面，水流還將跟隨葉輪一起作圓周運動。也就是說，水流進入葉輪后的運動實際上是兩種簡單運動的合成：一個是跟隨葉輪的運動牽連運動，一個是相對葉輪的運動相對運動。相對速度（w）與

15、牽連運動（圓周運動）的速度u的矢量和就是絕對速度c，即：c=w+u這里，對于葉輪中任意一點處而言，該點處的水流質點的運動的相對速度矢量w的方向為液流流線在該點處的切線方向，而牽連運動速度矢量u的方向為該點所在圓周的切線方向。絕對速度的大小和方向由w和u的方向和大小來確定：按矢量加法法則：（畫出矢量加法平等四邊形）通過矢量移動，可以得到矢量加法的三角形。在這里也稱速度矢量三角形。在這個速度矢量三角形中有幾個量給大家介紹一下：c與u的夾角； c與w的夾角 絕對速度c可分解為沿u方向的“切向分速度cu”和沿法線方向的“法向/徑向分速度cr）兩個特殊點處的速度矢量三角形：葉輪進口處和葉輪出口處分別用下

16、標“1”和“2”表示。在離心泵的設計中，常使1=90而一般稱1為進水角，而2為出水角根據(jù)出水角2的大小可以將離心泵的葉片形式分成三種： 離心泵葉片形狀（a) 后彎式(90) （b)徑向式( 90) （c) 前彎式( 90)2.4.2 基本方程式的推導為了便于基本方程式的推導，我們先作出三點假定： (1)液流是恒定流； (2)葉槽中，液流是均勻流；(3)液流為理想液體。同時我們在推導的時候會用到如下一些關系：1，質點的動量矩：l=m v * r則作用在質點上的所有外力對轉動中心o的力矩mo為：mo=dldt 2，外力矩m與功率n之間的關系： w=fs或dw=fds=frd 而:m=fr, dw=

17、mdn=dwdt= md dt= m3，葉輪中液體的動量矩與功率：首先用葉輪中的一個流槽來分析：設在t=t0時刻，葉輪某一流槽中的液流處于abcd位置，經過一個很短的時間dt后，該部分液流的位置發(fā)生了變化，移動到了efgh處。在t=t0時，該部分液體質點所具有的動量矩為labcd在t=t0+dt時，該部分液體質點所具有的動量矩為lefgh則：dl= lefgh labcd =lefab-lghcd而：lefab=dmc2r2=dmc2r2cos2 =dmc2ur2lghcd= dmc1r1=dmc1r1cos1 =dmc1ur1則：dl= lefab-lghcd= dmc2ur2- dmc1u

18、r1 =dm(c2ur2- c1ur1)把整個葉輪的所有流槽的相加起來就得到整個葉輪在dt時間后的動量矩變化：dl= dm(c2ur2- c1ur1)等式兩邊同除以dt: =dtdt(c2ur2- c1ur1)dldm =dt(c2ur2- c1ur1)dv=qt(c2ur2- c1ur1)按動量矩定理，動量矩對時間的導數(shù)等于所有外力所做的功：即： m=qt(c2ur2- c1ur1)等式兩邊再同乘以角速度可以得到： m=qt(c2ur2- c1ur1)=nh而： thqthng=代入化簡后得到：其中，qt為葉輪的理論流量 ht為葉輪的理論揚程該式即是葉片泵的基本議程式。該式表明葉片泵的理論揚

19、程只與葉輪出口處以及葉輪進口處的速度矢量有關，而與液體的種類無關2.4.3基本方程式的討論（1）為了提高水泵的揚程和改善吸水性能，離心泵在設計時常取 90，既u=0 則此時有：表明離心泵的理論揚程只與葉輪出口處的速度矢量有關。（2）由于 則增加轉速(n)相加大輪徑(d2)，可以u2增大，從而提高水泵的揚程。(3)離心泵的理論揚程與液體的容重無關但當輸送不同容重的液體時，水泵的揚程相同,但水泵所消耗的功率將是不同的。2.4.4基本方程式的修正恒定流假設： 基本滿足。均勻流假設：由于存在“反旋現(xiàn)象”，流速分布不均，須進行修正：理想液體假設：對于實際液體，由于有內摩阻，存在水力損失：h水力效率;p修

20、正系數(shù)。 2.5 離心泵裝置的總揚2.5.1離心泵裝置水泵裝置如圖所示：包括有：吸水管路系統(tǒng)水泵動力設備及傳動設備出水管路系統(tǒng)吸水管路（進水管路）與出水管路由管道與管道附件（閥門、彎頭、管道漸縮管、漸放管等）組成。水泵裝置也稱抽水裝置。水泵的裝置效率是指整個抽水裝置的效率,由水泵效率、動力機效率、傳動效率、管路效率等組成。 裝置效率反映了整個抽水系統(tǒng)對能量的利用程度，是最值得關注的。2.5.2 水泵裝置的總揚程在后面的討論學習中會經常用到一些壓力或者壓強的概念。和大家一起復習一下：1， 絕對壓強（力）：以沒有氣體存在的絕對真空狀態(tài)作為壓力零點2， 相對壓強（力）：以一個工程大氣壓力為壓力零點3

21、， 1工程大氣壓力=1kg/cm2=9.8n/cm2=10mh2o4， 1標準大氣壓力=1.033kg/cm2=10.33mh2o5， 真空：當某處的絕對壓力小于一個大氣壓力時，即認為該處存在真空。真空值pv=pa - p真空度=pv/pa*100% （1）總揚程的表達式一設水泵進口斷面1-1的斷面比能為e1 水泵出口斷面2-2的斷面比能為e2則水泵的揚程： h=e2-e1即：也即： 而： hd是用水柱高度表示的壓力表讀數(shù)值hv是用水柱高度表示的真空表讀數(shù)值。則：如果忽略水泵進口斷面和出口斷面的流速水頭差和兩個斷面間的垂直高差，則上式可以簡化為（近似計算公式）：也即，水泵裝置的總揚程可以近似地

22、等于出口處安裝的壓力表的讀數(shù)（米水柱高度）+水泵進口處安裝的真空表的讀數(shù)（米水柱高度）本處同學們一定要注意：壓力與真空的概念，壓力表讀數(shù)與真空表讀數(shù)的意義。（2）總揚程表達式二:先來看一下水泵裝置中的幾個典型的斷面。水泵基準面吸水池自由表面出水池自由表面水泵進口斷面水泵出口斷面hst壓水地形高度hsd吸水地形高度hss靜揚程hst再看幾個斷面之間的幾何高度： 吸水地形高度hss壓水地形高度hsd靜揚程hst（著重介紹這幾個量的定義與計算）下面進行分析：列吸水池斷面與水泵進口斷面的能量方程：設 z0=0， z1=hss-z/2,而： p0=pa, p1-pa = -pv則有：也即：同理：列水泵出

23、口斷面與出水池水面之間的能量方程可得到： 將得到的hv與hd表達式代入之前所得到下式中： 化簡后得到： 表示水泵裝置的總揚程等于裝置的靜揚程加上全部管路的水泵損失。 注：本節(jié)中所介紹的求水泵揚程公式，對于其它各種布置形式的水泵裝置也都適用，包括自灌式。 自灌式水泵的公式推求，請大家自學。 n 例：水泵流量q=120 l/s，吸水管管路長度l1=20m；壓水管管路長度l2=300m；吸水管徑ds=350mm，壓水管徑dd=300mm ；吸水水面標高58.0m；泵軸標高60.0m ；水廠混合池水面標高90.0m 。求水泵揚程。 （is=0.0065,id=0.0148 ； 吸水管的局部水頭損失為1

24、m,壓水管的局部水頭損失按壓水管沿程損失的15%計.）另：如果在水泵進口處裝有真空表，則真空表的讀數(shù)為多少mh2o？(假設真空表的表頭位置高于水泵基準面1m)如果在水泵的出口處裝有壓力表，則壓力表的讀數(shù)為多少mh2o?(假設壓力表表頭中心位置到水泵基準面的垂直距離為1m) 2.6 離心泵的特性曲線 2.6.1離心泵的特性曲線 特性曲線：在一定轉速下，離心泵的揚程、功率、效率等隨流量的變化關系稱為特性曲線。它反映泵的基本性能的變化規(guī)律，可做為選泵和用泵的依據(jù)。各種型號離心泵的特性曲線不同，但都有共同的變化趨勢。即當n=c(常數(shù))時: h=h(q) n=n(q) =(q) hs=hs(q)/hsv

25、=hsv(q)這四條曲線就是離心泵的特性曲線 2.6.2理論特性曲線的定性分析由離心泵的基本方程式： 其中：c2u=u2-c2rctg 則：當n=c時，流動為恒定流，u2是常數(shù)，出水角也是常數(shù)，葉輪的出口過水斷面面積顯然是常數(shù)，所以可以得到：表明在理論上，離心泵的揚程和流量為線性關系。（1）當 0ht隨著qt的增大而減小。（2）當 =90時：ctg=0ht=a，此時水泵的揚程與流量無關，始終為一常數(shù)。（3）當 90時：ctg0ht隨著qt的增大而增大。由于水泵的有效功率nu=qh,軸功率n=qh/所以，當 90時，q增大，h也增大，n增大更快。 由于后兩種情況下，對動力設備的要求很高，目前沒有

26、辦法匹配這樣的的動力設備，所以離心泵的葉輪幾乎一律采用后彎式葉片(20-30左右)。這種形式葉片的特點是隨揚程增大，水泵的流量減小，因此，其相應的流量q與軸功率n關系曲線(n-q曲線)，也將是一條比較平緩上升的曲線，這對電動機來講，可以穩(wěn)定在一個功率變化不大的范圍內有效地工作。下面就 90時的情況討論一下離心泵的理論特性曲線向實際的hq曲線演變的過程。 當 90時，理論hq曲線是一條向下的直線（如圖）。（1） 首先：由于在推導離心泵的基本方程式時，我們假設水泵內的水流為均勻流，而實際上流動是不均勻的，泵內存在反旋現(xiàn)象，這使得水泵的真正的理論揚程沒有基本方程式反映的那么高，需對ht進行修正：這使

27、得htqt直線在h軸上的截距變小，直線從i變到ii（如圖）（2）基本方程式的另一假設是理想流體，而實際液體具有粘性，在水泵內部會產生水力損失。包括： 內摩阻損失h1:這部分水力損失與流量（流速）的平方成正比關系，可以表示為：h1=k1qt2 從曲線ii上扣除這部分水力損失后，得到曲線iii沖擊損失h2：水泵是按一定的工作狀態(tài)來設計的，這也狀態(tài)就是水泵的設計工況條件，在設計工況（條件）下工作的時候，水流的流態(tài)平順，可以認為泵內沒有沖擊水流，也不存在沖擊損失。但當實際的工作條件偏離這個設計工況時，泵內的水流形態(tài)就和設計條件下不一樣了，就會出現(xiàn)沖擊水流，產生沖擊損失。因此，沖擊損失的大小是跟水泵的流

28、量qt偏離設計工況下流量q0的大小相關的，即： h2=k2（qt-q0）2q0是水泵的設計流量。再從曲線iii上面扣除對應流量下的這部分水力損失后，就得到了曲線；（3）水泵在工作過程中，除了存在上述水力損失以外，還存在一部分內部的泄漏損失，即出泵的出水流量比葉輪的出水流量要小，有一部分水流q通過泵內存在的間隙又回流到了葉輪的進口處，造成一部分能量的損失，這種損失稱為容積損失。而q的大小跟揚程有關，揚程越大，表示葉輪出口的壓力越高，這樣在水泵的高壓低壓區(qū)的壓力差就越大，回流量也就越大，反之回流量小，因此，揚程越大，由于回流所造成的損失也就越大。 這樣在曲線上再扣除這部分由于回流而產生的損失后，就

29、得到了曲線曲線表示出了水泵的實際的hq曲線的形態(tài)。但以上分析都是定性的分析，要精確計算各部分的損失的大小是非常困難的，因此想通過這種方法得到可以實際使用的水泵的hq曲線幾乎是不可能。 但這樣的分析幫助我們認識了水泵在將能量傳遞給流體后，在水泵內部都發(fā)生了哪些損失，事實上，水泵在將能量傳遞給流體前（或者講是在傳遞的過程中）還要克服一部分損失，這部分損失稱為機械損失。關于水泵內部的能量損失，我們在給大家歸納分析一下：（1） 機械損失水泵從原動機械處獲得能量（即水泵的軸功率n）后，在將這部分能量傳遞給流體的過程中，必須克服各種機械的磨擦，如泵軸與填料之間、軸承體內的軸承磨擦、葉輪與流體之間有相對運動

30、而產生的磨擦等。這些機械磨擦都會消耗掉一部分能量造成損失，把這種損失稱為機械損失，損失掉的功率用n1表示。水泵將余下的能量傳遞給了流體，這部分能量稱為水功率nh,則： nh=n-n1=qtht機械損失n1也稱為水泵的輪盤損失。我們用水泵的機械效率反映水泵傳遞能量的有效程度，即：nh=hmn（2）水力損失與（3）容積損失hnh=hhnnh是流體從水泵處得到的能量，但這些能量并不都能用于流體能量的增加，還必須克服掉水力損失nh和容積損失nv，兩樣可以用水力效率和容積效率來反映這兩部分損失的大?。簈n=hvn= nh-nhnh= ht= n-nvn= qt水泵的總效率為這三部分效率的乘積： h=hm

31、*hh*hv263水泵實測特性曲線的討論由于前面已經分析過，通過精確計算水泵內部的各種損失，從而由理論特性曲線而得到實際的可供使用的水泵的性能曲線是不可能的，但在實際使用水泵的時候必須知道水泵的性能曲線。我們使用的水泵的特性曲線都是實測得到的，也就是通過水泵性能實驗的方法，實測出水泵的特性曲線供使用。1，水泵的性能實驗 簡單介紹水泵實驗的裝置與實驗方法、實測特性曲線的繪制等2，離心泵特性曲線的特征（1） qh曲線的特征（2） qn曲線（3） q曲線（4） qhs曲線3，軸流泵實測特性曲線的特征4，混流泵實測特性曲線的特征 2.7 離心泵裝置定速運行工況 2.7.1工況點 水泵瞬時工況點：水泵運

32、行時，某一瞬時的出水流量、揚程、軸功率、效率及吸上真空高度等稱水泵瞬時工況點。也即水泵工作時的某一瞬時的工作參數(shù)。稱水泵的工況點。水泵處于某一特定的裝置中，以一定的轉速運行時，其工作參數(shù)是恒定的也是唯一的一組。 決定離心泵裝置工況點的因素（1）水泵本身型號(即水泵本身的性能曲線)；（2）水泵實際轉速；（3）管路系統(tǒng)及進出水構筑物條件。也就是裝置條件 2.7.2管路系統(tǒng)的特性曲線 管路的總水頭損失可表示為：說明這兩部分的損失都可以表示成：h=s1q2+s2q2=sq2這個式子表明：水泵裝置的總水頭損失的大小和通過該裝置的流量q的關系。我們把曲線h=sq2稱為管道水頭損失特性曲線。 當我們通過水泵

33、裝置提升某一流量qk時，管道消耗的水頭損失為hk，如圖。 此時，單位重量的流體從水泵獲得的能量必須滿足（1）克服水頭損失hk;(2)使液體的位能增加hst。根據(jù)定義這就是水泵的揚程。也就是說，要通過該水泵裝置提升qk流量的流體時，水泵的揚程必須為: hk=hst+hk=hst+sqk2則通過該裝置提升任一流量q時，水泵的揚程必須滿足： h=hst+sq2=hst+h表明通過這一裝置提升液體時，水泵必須提供給液體的能量，這是由裝置條件（管徑、長度、管路附件、管道材料、靜揚程進出水池水位差）決定的，因此稱其為管道系統(tǒng)特性曲線。也稱為需要揚程曲線。2.7.3圖解法求離心泵裝置的工況點（1）直接法（2

34、）折引法2.7.4離心泵裝置工況點的改變由上節(jié)或知：泵的工作點由兩條特性曲線所決定，因而改變其中之一或者同時改變即可實現(xiàn)流量的調節(jié)。改變水泵的工況點有兩類原因或者方法：(1)改變管道系統(tǒng)特性曲線 a,管道系統(tǒng)的阻力參數(shù)改變-閘閥開啟度改變： 閘閥調節(jié)或稱節(jié)流調節(jié) b,靜揚程的改變。 介紹節(jié)流調節(jié)的方法和適用場合 （2）改變水泵的性能曲線 a,通過改變水泵的轉速變速調節(jié) b,通過改變水泵葉輪的外徑變徑調節(jié) c,通過改變軸流泵的葉片安裝角度變角調節(jié)分別介紹各方法的優(yōu)缺點和適用場合 2.7.5數(shù)解法求離心泵裝置的工況點從以上圖解法求水泵裝置的工況點可以知道:水泵的工況點就是以下兩條曲線的交點: 其中

35、裝置的管道系統(tǒng)特性曲線在裝置給定后可以求出,而水泵的特性曲線是實測后描點繪制出來的,并沒有一個精確的曲線方程.為了可以數(shù)解,可以有近似的曲線方程來擬合qh曲線。 擬合q-h曲線形式：(1)h水泵的實際揚程(mpa)；hx水泵在q=0時所產生的虛總揚程(mpa)；hx相應于流量為q時，泵體內的虛水頭損失之和。 hx =sxqmmpasx泵體內虛阻耗系數(shù);m指數(shù)。(2)最小二乘法： 2.8 離心泵裝置調速運行工況 2.8.葉輪相似定律 幾何相似：兩個葉輪主要過流部分一切相對應的尺寸成一定比例，所有的對應角相等。b2、b2m 實際泵與模型泵葉輪的出口寬度；d2、d2m實際泵與模型泵葉輪的外徑； 比例

36、。運動相似的條件是：兩葉輪對應點上水流的同名速度方向一致，大小互成比例。也即在相應點上水流的速度三角形相似。 在幾何相似的前題下，運動相似就是工況相似。 葉輪相似定律有三個方面：1、第一相似定律確定兩臺在相似工況下運行水泵的流量之間的關系。2、第二相似定律確定兩臺在相似工況下運行水泵的揚程之間的關系。3、第三相似定律確定兩臺在相似工況下運行水泵的軸功率之間的關系。 2.8.2相似定律的特例比例律 把相似定律應用于以不同轉速運行的同一臺葉片泵，則可得到比例律： 1、比例律應用的圖解方法(1)已知水泵nl時的(qh)l曲線，試用比例律翻畫轉速為n2時的(qh)2 曲線。 (1)在(qh)l線上任取

37、a、b、c、d、e、f點；利用比例律求(qh)2上的a、b、c、d、e、f作(qh)2曲線。同理可求(qn)2曲線。qhq-ha2abdcefq-h(2)已知水泵轉速為nl時的(qh)l曲線，但所需的工況點，并不在該特性曲線上，而在坐標點a2(q2，h2)處?，F(xiàn)問；如果需要水泵在a2點工作，其轉速n2應是多少?問題(2)：求“相似工況拋物線”求a點：相似工況拋物線與(qh)l線的交點。求n2a1qhq-ha2求(q)2曲線。在利用比例律時，認為相似工況下對應點的效率是相等的，將已知圖中a、b、b、d等點的效率點平移即可。定速運行與高速運行比較：泵站調速運行的優(yōu)點表現(xiàn)于(1)省電耗(即nb2nb2)。(2)保持管網(wǎng)等壓供水(即hst基本不變) 2、比例律應用的數(shù)解方法(1)(2) 2.8.相似準數(shù)比轉數(shù)(ns)、模型泵：在最高效率下，當有效功率nu735.5 w(1hp)，揚程hm1m，流量 m3s。這時該模型泵的轉數(shù)，就叫做與它相似的實際泵的比轉數(shù)ns