康勇版本過程流體機(jī)械4.3離心泵的特性曲線

1、4.3 4.3 離心泵的特性曲線離心泵的特性曲線 4.3.1離心泵的特性曲線離心泵的特性曲線 (一）一）.泵內(nèi)損失、效率與功率泵內(nèi)損失、效率與功率 泵內(nèi)損失有：機(jī)械損失、容積損失、水力損失。泵內(nèi)損失有：機(jī)械損失、容積損失、水力損失。 (1)機(jī)械損失：機(jī)械損失： 機(jī)械效率：機(jī)械效率：m=0.90.95 （單級(jí)泵）單級(jí)泵） 內(nèi)功率：內(nèi)功率：Ni = mN機(jī)械損失機(jī)械損失容積損失容積損失水力損失水力損失NeNiNmiNN泵軸功率： (2)容積損失：容積損失： 實(shí)際排量實(shí)際排量： qv = qt - q 容積效率：容積效率：（3）水力損失：包括流動(dòng)阻力損失）水力損失：包括流動(dòng)阻力損失 hhyd 和沖擊

2、損失和沖擊損失 hsh。 其中：流動(dòng)阻力損失其中：流動(dòng)阻力損失 hhyd =沿程摩擦損失沿程摩擦損失+局部阻力損失局部阻力損失 沖擊損失沖擊損失 hsh=葉輪進(jìn)口沖擊損失葉輪進(jìn)口沖擊損失 總損失總損失：h水水=hhyd+hsh 水力效率：水力效率：980930qq1qqvttvv.一般?。篘NNNHh1HHhydihydeitthyd或葉輪功率：水mvhydeevemvhydNNNkW1000HqN90850泵輸入功率：泵輸出功率：一般取：總效率：. 離心泵的特性曲線離心泵的特性曲線 1. Hq曲線曲線 2. Nq曲線曲線 3. q 曲線曲線qhhHHgugCuHshhydT22u2u22T還

3、要考慮泄漏損失有效揚(yáng)程：理論揚(yáng)程：qH03vf10HqNN輸入功率：HhhydhshHTHTNhydvm3veN10HqNN總效率：特性曲線分析：特性曲線分析：（1）一般離心泵的揚(yáng)程）一般離心泵的揚(yáng)程H隨流量隨流量q增大而減少。增大而減少。（2）泵的功率隨流量）泵的功率隨流量q 增大而升高；當(dāng)增大而升高；當(dāng)q =0時(shí)，時(shí)，N最小。最小。（3）泵的額定工況或設(shè)計(jì)工況對(duì)應(yīng)最高效率點(diǎn)。）泵的額定工況或設(shè)計(jì)工況對(duì)應(yīng)最高效率點(diǎn)。 最高效率點(diǎn)附近為高效率區(qū)，泵正常工作時(shí)，穩(wěn)定工作點(diǎn)應(yīng)在最高效率點(diǎn)附近為高效率區(qū)，泵正常工作時(shí)，穩(wěn)定工作點(diǎn)應(yīng)在泵的高效區(qū)。泵的高效區(qū)。 泵的有效揚(yáng)程計(jì)算泵的有效揚(yáng)程計(jì)算 H H

4、式中：計(jì)算水力損失和沖擊損失較麻煩，可用伯努利方程計(jì)算：式中： PA、PB為吸液面、排液面上的壓力（為吸液面、排液面上的壓力（kPa)。 CA、CB為吸、排液面的升高和降低速度（為吸、排液面的升高和降低速度（m/s)。 ZA、ZB為兩液面高度，或用為兩液面高度，或用 Z 液面高差表示（液面高差表示（m)。 hAB 從從A到到B之間，整個(gè)管路中的流動(dòng)阻力損失（之間，整個(gè)管路中的流動(dòng)阻力損失（m)。shhydt22u2u22thhHHgugcuH有效揚(yáng)程：理論揚(yáng)程：mhgccZZgppHABABABAB2)(22管路流動(dòng)阻力損失管路流動(dòng)阻力損失： （整個(gè)吸入管與排出管）由流體力學(xué)手冊(cè)查出沿程摩擦阻

5、力系數(shù)由流體力學(xué)手冊(cè)查出沿程摩擦阻力系數(shù)，局部阻力系數(shù)局部阻力系數(shù)。mgcgcdlhBAiBAjjjiiiiAB2222ABh泵與管路泵與管路 煉油廠輸油管線：煉油廠輸油管線： 管路特性曲線管路特性曲線： 在伯努利方程中，除去泵的揚(yáng)程在伯努利方程中，除去泵的揚(yáng)程 H 外，其它項(xiàng)都屬管路上所需能外，其它項(xiàng)都屬管路上所需能量。量。管路所需能量頭：管路所需能量頭：管路特性曲線管路特性曲線：maqHhZgppH2vTABAB)(管系數(shù)。管路中流動(dòng)損失綜合無(wú)關(guān)。管路靜壓頭，于流量aZgppHABT)(HHqHThAB （二）（二）. .管路特性曲線：管路特性曲線：（1）當(dāng)管路中阻力增大（如閥關(guān)?。髁?/p>

6、會(huì)減小，則管路曲線變陡。）當(dāng)管路中阻力增大（如閥關(guān)?。髁繒?huì)減小，則管路曲線變陡。（2）當(dāng)）當(dāng)Z、p變化，變化，HT 將變化，則管路曲線將上下平移。將變化，則管路曲線將上下平移。（3）當(dāng)管路靜壓頭）當(dāng)管路靜壓頭HT 不變時(shí)，管路能量頭不變時(shí)，管路能量頭 H 隨隨 q 的增加而升高。的增加而升高。 HTHqHHTHqH0HT（三）（三）.聯(lián)合特性曲線聯(lián)合特性曲線 泵與管路聯(lián)合工作，遵守質(zhì)量守恒和能量守恒原理。泵與管路聯(lián)合工作，遵守質(zhì)量守恒和能量守恒原理。 穩(wěn)定工況：穩(wěn)定工況：q泵泵 = q管管 H泵泵 = H管管 穩(wěn)定工況點(diǎn)為：穩(wěn)定工況點(diǎn)為：A點(diǎn)。點(diǎn)。 此時(shí)的壓頭、流量此時(shí)的壓頭、流量：HA、

7、qA。 AqAqHHA 4.3.2 4.3.2 離心泵的流量調(diào)節(jié)離心泵的流量調(diào)節(jié)（1）.改變泵出口閥開度改變泵出口閥開度 改變管路特性曲線。在排出管路上安裝閘閥。改變管路特性曲線。在排出管路上安裝閘閥。 閥開大時(shí)：閥開大時(shí)：q，H 閥管小時(shí)：閥管小時(shí)：q，H 特點(diǎn)：簡(jiǎn)單、方便、靈活，普遍采用；特點(diǎn)：簡(jiǎn)單、方便、靈活，普遍采用； 能量損失大。能量損失大。（2）.出口旁路分流調(diào)節(jié)出口旁路分流調(diào)節(jié) 改變管路特性曲線。排出管接一支路，改變管路特性曲線。排出管接一支路， 用于泄流。支路管開啟時(shí)，系統(tǒng)流量被泄掉。用于泄流。支路管開啟時(shí)，系統(tǒng)流量被泄掉。 此時(shí)：此時(shí)： H、q 特點(diǎn)：簡(jiǎn)單、方便；不經(jīng)濟(jì)。特點(diǎn)

8、：簡(jiǎn)單、方便；不經(jīng)濟(jì)。ABAB（3）. 液位或出口壓力調(diào)節(jié)液位或出口壓力調(diào)節(jié) 改變管路特性曲線。利用排出管液位或壓力的升高或降低，改變管路特性曲線。利用排出管液位或壓力的升高或降低，即改變即改變Z或或pB。 使使HT 變化。變化。 液位升高時(shí)：液位升高時(shí)：H、q 液位降低時(shí)：液位降低時(shí)：H、q 特點(diǎn)：受供液系統(tǒng)影響，管路特性曲線平移。特點(diǎn)：受供液系統(tǒng)影響，管路特性曲線平移。（4）. 改變泵的轉(zhuǎn)速改變泵的轉(zhuǎn)速 改變泵的特性曲線。轉(zhuǎn)速提高時(shí)，改變泵的特性曲線。轉(zhuǎn)速提高時(shí)， 泵性能曲線升高。泵性能曲線升高。 當(dāng)：當(dāng)： n，H、q 特點(diǎn)：簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、效率高，特點(diǎn)：簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、效率高， 但需調(diào)速機(jī)構(gòu)或更

9、換電機(jī)。但需調(diào)速機(jī)構(gòu)或更換電機(jī)。BABA（5）. 切割葉輪切割葉輪 改變泵的特性曲線。葉輪被切小，改變泵的特性曲線。葉輪被切小， 性能曲線向下平移。性能曲線向下平移。 當(dāng)：當(dāng)：D2，H、q 特點(diǎn)：經(jīng)濟(jì)性好，滿足穩(wěn)定工作點(diǎn)需要；特點(diǎn)：經(jīng)濟(jì)性好，滿足穩(wěn)定工作點(diǎn)需要； 葉輪切割后不能恢復(fù)。葉輪切割后不能恢復(fù)。（6）.串、并聯(lián)調(diào)節(jié)串、并聯(lián)調(diào)節(jié) 為滿足較高揚(yáng)程或流量需要，用兩臺(tái)或多臺(tái)泵進(jìn)行為滿足較高揚(yáng)程或流量需要，用兩臺(tái)或多臺(tái)泵進(jìn)行 串聯(lián)或并聯(lián)工作。串聯(lián)或并聯(lián)工作。 串聯(lián)工作串聯(lián)工作 多泵串聯(lián)，流量不變，揚(yáng)程提高。多泵串聯(lián)，流量不變，揚(yáng)程提高。 q總總= q1 =q2 H總總=H1+H2 ABAB 并聯(lián)

10、工作并聯(lián)工作 多泵并聯(lián)，揚(yáng)程不變，流量提高。多泵并聯(lián)，揚(yáng)程不變，流量提高。 H總總=H1=H2 q總總= q1 +q2特點(diǎn)：充分利用設(shè)備，滿足工況要求，方便。特點(diǎn)：充分利用設(shè)備，滿足工況要求，方便。 增加占地和泄漏，要考慮各泵之間的匹配。增加占地和泄漏，要考慮各泵之間的匹配。 AB4.3.3 4.3.3 離心泵的相似原理及應(yīng)用離心泵的相似原理及應(yīng)用離心泵的相似定率及比例定律離心泵的相似定率及比例定律 幾何相似幾何相似 三大相似條件：三大相似條件： 運(yùn)動(dòng)相似運(yùn)動(dòng)相似 動(dòng)力相似動(dòng)力相似泵輸送的是液體，泵輸送的是液體，為不可壓縮體，溫度、密度可認(rèn)為不變化。為不可壓縮體，溫度、密度可認(rèn)為不變化。所以，

11、只要滿足所以，只要滿足幾何相似和運(yùn)動(dòng)相似幾何相似和運(yùn)動(dòng)相似， 則動(dòng)力相似自然滿足。則動(dòng)力相似自然滿足。（1）離心泵完全相似）離心泵完全相似必要條件必要條件：幾何相似和運(yùn)動(dòng)相似充分條件充分條件：工況相似lDbdiDbd幾何相似：cncuincu、工況相似條件工況相似條件：對(duì)應(yīng)效率相等，密度相等。mmvvhydhyd幾何相似：運(yùn)動(dòng)相似： 離心泵的主參數(shù)： （2 2）. 兩泵相似關(guān)系 實(shí)物泵參數(shù)實(shí)物泵參數(shù)： 模型泵參數(shù)：qv、H、N3vehydtvtv10HgqNNHHqq/NHqv兩泵尺寸不同、轉(zhuǎn)速不同，但完全相似，則參數(shù)關(guān)系滿足：兩泵尺寸不同、轉(zhuǎn)速不同，但完全相似，則參數(shù)關(guān)系滿足：nnnnDDq

12、q3l3vv/35l22lnnNNnnHH/上式為上式為泵的相似定理泵的相似定理。 主要用于兩臺(tái)相似泵之間的參數(shù)換算，兩泵大小和轉(zhuǎn)速可以不主要用于兩臺(tái)相似泵之間的參數(shù)換算，兩泵大小和轉(zhuǎn)速可以不同同。（3）. 離心泵的比例定理離心泵的比例定理 相似定理的特例，即同一臺(tái)泵，轉(zhuǎn)速不同時(shí)同一臺(tái)泵，轉(zhuǎn)速不同時(shí) 泵泵的性能參數(shù)計(jì)算：1lnnDD23vvqnqnHnHnNnNn （4 4）. . 相似泵之間的參數(shù)計(jì)算相似泵之間的參數(shù)計(jì)算 同一臺(tái)泵，轉(zhuǎn)速不同。 已知： 利用比例定理： 不同尺寸泵，轉(zhuǎn)速相等。 已知：利用相似定理：11112222NHqnNHqn,轉(zhuǎn)速時(shí)的：求：在23211222112211Nn

13、nNHnnHqnnq/,bDbDqq，求：3333qqbbbbqqDDqq/, 泵的比轉(zhuǎn)數(shù)泵的比轉(zhuǎn)數(shù) 比轉(zhuǎn)數(shù)是一個(gè)用來說明泵結(jié)構(gòu)與性能特點(diǎn)的參數(shù)。比轉(zhuǎn)數(shù)是一個(gè)用來說明泵結(jié)構(gòu)與性能特點(diǎn)的參數(shù)。 對(duì)于同一臺(tái)泵，工況相似時(shí)，自身參數(shù)的比值是一個(gè)定值，此值為相似準(zhǔn)數(shù)。 對(duì)于幾何相似、工況相似的兩臺(tái)泵，其響應(yīng)參數(shù)比值也是一個(gè)定值。 常數(shù)常數(shù)332222nDqnDqDnHDnH/常數(shù)342342HnqHnq/43s43sHqn653nHqn653n/.或：聯(lián)立消去聯(lián)立消去D，得得：上式開上式開4 次方，習(xí)慣上擴(kuò)大次方，習(xí)慣上擴(kuò)大3.65倍，得倍，得比轉(zhuǎn)數(shù)比轉(zhuǎn)數(shù) ns： 式中：n轉(zhuǎn)速，r/min。 q流量，

14、 H揚(yáng)程，m。對(duì)于兩臺(tái)相似泵，無(wú)論尺寸大小，上式關(guān)系式相同，即比轉(zhuǎn)數(shù)相等。對(duì)于兩臺(tái)相似泵，無(wú)論尺寸大小，上式關(guān)系式相同，即比轉(zhuǎn)數(shù)相等。比轉(zhuǎn)數(shù)比轉(zhuǎn)數(shù) ns ：它是相似泵間的一個(gè)相似準(zhǔn)數(shù)，只要兩泵所標(biāo)出的比它是相似泵間的一個(gè)相似準(zhǔn)數(shù)，只要兩泵所標(biāo)出的比轉(zhuǎn)數(shù)相同，則此兩泵必相似。轉(zhuǎn)數(shù)相同，則此兩泵必相似。比轉(zhuǎn)數(shù)的含義：比轉(zhuǎn)數(shù)的含義： 泵的幾何相似，工況相似時(shí)，比轉(zhuǎn)數(shù)必相同。反之已然。泵的幾何相似，工況相似時(shí)，比轉(zhuǎn)數(shù)必相同。反之已然。 泵的比轉(zhuǎn)數(shù)對(duì)應(yīng)最高效率點(diǎn)工況，是一個(gè)定值。泵的比轉(zhuǎn)數(shù)對(duì)應(yīng)最高效率點(diǎn)工況，是一個(gè)定值。 比轉(zhuǎn)數(shù)是判別離心泵相似的相似準(zhǔn)數(shù)，具有因次（單位）。比轉(zhuǎn)數(shù)是判別離心泵相似的相似準(zhǔn)

15、數(shù)，具有因次（單位）。 比轉(zhuǎn)數(shù)大小與葉輪形狀和泵性能曲線形狀密切相關(guān)，與輸送液體比轉(zhuǎn)數(shù)大小與葉輪形狀和泵性能曲線形狀密切相關(guān)，與輸送液體的性質(zhì)無(wú)關(guān)。的性質(zhì)無(wú)關(guān)。(5)比轉(zhuǎn)數(shù)在泵的分類、泵譜、設(shè)計(jì)、選泵中有重要作用。比轉(zhuǎn)數(shù)在泵的分類、泵譜、設(shè)計(jì)、選泵中有重要作用。sm3同比轉(zhuǎn)數(shù)下的泵分類：泵分為三大類泵分為三大類（1）.離心泵離心泵 液體沿葉輪徑向排除的泵。液體沿葉輪徑向排除的泵。 低比轉(zhuǎn)數(shù)：低比轉(zhuǎn)數(shù)： ns=3080 D2/D1=2.53.0 此類泵：此類泵：H 高；高； q 小。小。 中比轉(zhuǎn)數(shù)：中比轉(zhuǎn)數(shù)： ns=80150 D2/D1=2.02.3 此類泵：此類泵：H 、 q正常，常規(guī)泵。正

16、常，常規(guī)泵。 高比轉(zhuǎn)數(shù)：高比轉(zhuǎn)數(shù)： ns=150300 D2/D1=1.41.8 此類泵：此類泵：q增大；增大；H減小。減小。（2）. 混流泵混流泵 液流流線與葉輪軸呈一夾角。流量提高，揚(yáng)程減小。液流流線與葉輪軸呈一夾角。流量提高，揚(yáng)程減小。 更高比轉(zhuǎn)數(shù)：更高比轉(zhuǎn)數(shù)： ns=300500 D2/D1=1.11.2 此類泵：此類泵： q 、 H 。 性能性能 界于離心泵與軸流泵之間，稱為混流泵。界于離心泵與軸流泵之間，稱為混流泵。（3）.軸流泵軸流泵 液流流線與葉輪軸平行。大流量，低揚(yáng)程。液流流線與葉輪軸平行。大流量，低揚(yáng)程。 特高特高 比轉(zhuǎn)數(shù)：比轉(zhuǎn)數(shù)：ns=5001000 D2/D1=1 此類

17、泵：此類泵：q ；H。 葉輪為開式葉輪，啟動(dòng)功率很大，啟動(dòng)時(shí)不能關(guān)閉排出閘閥。葉輪為開式葉輪，啟動(dòng)功率很大，啟動(dòng)時(shí)不能關(guān)閉排出閘閥?？傊罕绒D(zhuǎn)數(shù)相對(duì)全面的反映出泵的性能與特點(diǎn)，總之：比轉(zhuǎn)數(shù)相對(duì)全面的反映出泵的性能與特點(diǎn)， 是一個(gè)很有價(jià)值的性能參數(shù)，在泵的選擇、是一個(gè)很有價(jià)值的性能參數(shù)，在泵的選擇、 設(shè)計(jì)、系列化等方面都有實(shí)用意義。設(shè)計(jì)、系列化等方面都有實(shí)用意義。葉輪切割定律葉輪切割定律一般泵在高效點(diǎn)工作，即 A點(diǎn), q , H。 若實(shí)際供液系統(tǒng)長(zhǎng)期在 B 點(diǎn)工作，即 q H 。解決方法： 泵轉(zhuǎn)速 n 改變，泵性能曲線下降。 切割葉輪，使葉輪外徑減小。 當(dāng) D2 減小時(shí)， q , H葉輪切割的目

18、的：葉輪切割的目的： 滿足工況要求。滿足工況要求。 擴(kuò)大泵工作范圍，確定泵譜。擴(kuò)大泵工作范圍，確定泵譜。 切割條件：切割量不能太大，保證切割條件：切割量不能太大，保證 A2A2 ns 60 60120 120200 222DDD 20% 15% 11%ABHq0qH 葉輪切割定律： 已知切割后D2 尺寸，求： q H N 。 已知 q 和 q 求： D2 切割定律是一個(gè)近似定律。 葉輪切割后，泵效率會(huì)降低。 32222222vvDDNNDDHHDDqq切割前切割后4.3.4 離心泵的選用已知工況條件：已知工況條件： q , H 和介質(zhì)情況，要求選擇泵。和介質(zhì)情況，要求選擇泵。 選泵選泵原則：原則： 依據(jù)輸送的介質(zhì)性質(zhì)選擇不同用途和不同類型的泵。依據(jù)輸送的介質(zhì)性質(zhì)選擇不同用途和不同類型的泵。 如：容積泵、離心泵、混流泵、軸流泵等如：容積泵、離心泵、混流泵、軸流泵等 由流量由流量q和揚(yáng)程和揚(yáng)程H 選擇泵的型號(hào)。選擇泵的型號(hào)。 選泵參數(shù)：要在泵的高效區(qū)，留出富裕量。選泵參數(shù)：要在泵的高效區(qū)，留出富裕量。 滿足泵的汽蝕要求，防止發(fā)生汽蝕。滿足泵的汽蝕要求，防止發(fā)生汽蝕。 按輸送介質(zhì)的特殊要求考慮結(jié)構(gòu)上的特殊需要。按輸送介質(zhì)的特殊要求考慮結(jié)構(gòu)上的特殊需要。 如：易燃、易爆、有毒、腐蝕、低溫、高溫、含氣、含沙等。如：易燃、易爆、有毒、腐蝕、低溫、高溫、含氣、含沙等。 考