流體第9章泵與風(fēng)機(jī)

1、第第9章章 泵與風(fēng)機(jī)泵與風(fēng)機(jī)泵與風(fēng)機(jī)都是輸送流體的機(jī)械。泵與風(fēng)機(jī)都是輸送流體的機(jī)械。 泵泵用于輸送用于輸送液體；風(fēng)機(jī)液體；風(fēng)機(jī)用于輸送用于輸送氣體氣體。從從能量觀點(diǎn)能量觀點(diǎn)來(lái)看，泵與風(fēng)機(jī)都是傳遞和轉(zhuǎn)換能量的機(jī)械。來(lái)看，泵與風(fēng)機(jī)都是傳遞和轉(zhuǎn)換能量的機(jī)械。 從外部輸入的從外部輸入的機(jī)械能機(jī)械能，在泵或風(fēng)機(jī)中傳遞給流體，轉(zhuǎn)化，在泵或風(fēng)機(jī)中傳遞給流體，轉(zhuǎn)化為流體的為流體的壓力能壓力能，以克服流體在流道中的阻力。，以克服流體在流道中的阻力。 有些流體如壓氣機(jī)中的氣體及高壓泵中的液體，有更高有些流體如壓氣機(jī)中的氣體及高壓泵中的液體，有更高的壓力能儲(chǔ)備做功，有些液體被舉到更高的位置（如水的壓力能儲(chǔ)備做功，有

2、些液體被舉到更高的位置（如水塔）而轉(zhuǎn)化為塔）而轉(zhuǎn)化為位能位能。有些情況，流體在經(jīng)過(guò)泵或風(fēng)機(jī)后，。有些情況，流體在經(jīng)過(guò)泵或風(fēng)機(jī)后，速度也有變化，因而部分地轉(zhuǎn)化為流體的速度也有變化，因而部分地轉(zhuǎn)化為流體的動(dòng)能動(dòng)能。第第9章章 泵與風(fēng)機(jī)泵與風(fēng)機(jī)泵與風(fēng)機(jī)分類泵與風(fēng)機(jī)分類 依據(jù)：依據(jù)：能量傳遞及轉(zhuǎn)化的方式不同。能量傳遞及轉(zhuǎn)化的方式不同。 類型：類型：葉輪動(dòng)力式與容積式（或靜力式）。葉輪動(dòng)力式與容積式（或靜力式）。 l 在在葉輪動(dòng)力式葉輪動(dòng)力式機(jī)械中，某些機(jī)械部件與流體間發(fā)生動(dòng)機(jī)械中，某些機(jī)械部件與流體間發(fā)生動(dòng)力作用，其能量轉(zhuǎn)換關(guān)系是由動(dòng)能轉(zhuǎn)化為壓力能或由力作用，其能量轉(zhuǎn)換關(guān)系是由動(dòng)能轉(zhuǎn)化為壓力能或由壓力

3、能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能。如離心式或軸流式的泵或風(fēng)機(jī)、壓力能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能。如離心式或軸流式的泵或風(fēng)機(jī)、液力聯(lián)軸器、水輪機(jī)等，常稱為液力聯(lián)軸器、水輪機(jī)等，常稱為渦輪機(jī)械渦輪機(jī)械。l 容積式或靜力式容積式或靜力式機(jī)械的特點(diǎn)是容積的變化或流體的位機(jī)械的特點(diǎn)是容積的變化或流體的位移。由位移作用所提高的靜壓強(qiáng)大于由速度或動(dòng)能的移。由位移作用所提高的靜壓強(qiáng)大于由速度或動(dòng)能的變化而提高的靜壓強(qiáng)。如往復(fù)式泵、齒輪泵、回轉(zhuǎn)式變化而提高的靜壓強(qiáng)。如往復(fù)式泵、齒輪泵、回轉(zhuǎn)式泵等。泵等。第第9章章 泵與風(fēng)機(jī)泵與風(fēng)機(jī)第第9章章 泵與風(fēng)機(jī)泵與風(fēng)機(jī) 風(fēng)機(jī)的類型風(fēng)機(jī)的類型通風(fēng)機(jī)通風(fēng)機(jī)：氣體通過(guò)風(fēng)機(jī)后，壓力能增加不大，：氣體通過(guò)風(fēng)機(jī)后，壓力

4、能增加不大，氣體的密度變化很小。氣體的密度變化很小。壓氣機(jī)壓氣機(jī)：應(yīng)考慮氣體的：應(yīng)考慮氣體的壓縮性。壓縮性。離心式、軸流式。離心式、軸流式。 主要內(nèi)容：主要內(nèi)容：l離心式泵與風(fēng)機(jī)的工作原理、性能等。離心式泵與風(fēng)機(jī)的工作原理、性能等。9.1 離心式泵離心式泵 主要部件主要部件：固定在機(jī)座上的：固定在機(jī)座上的機(jī)殼機(jī)殼及與轉(zhuǎn)軸連在一起并隨軸轉(zhuǎn)動(dòng)的及與轉(zhuǎn)軸連在一起并隨軸轉(zhuǎn)動(dòng)的葉輪葉輪。 工作原理：工作原理：當(dāng)泵工作時(shí)，外部動(dòng)當(dāng)泵工作時(shí)，外部動(dòng)力驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，葉輪力驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，葉輪1隨著旋轉(zhuǎn)，隨著旋轉(zhuǎn)，葉片葉片2間原來(lái)充滿著的液體在慣性間原來(lái)充滿著的液體在慣性離心力的作用下，從葉輪外緣拋離心力的作用下

5、，從葉輪外緣拋出，在機(jī)殼出，在機(jī)殼4中匯集，從出口中匯集，從出口5排排走。當(dāng)葉片間的液體被拋出時(shí)，走。當(dāng)葉片間的液體被拋出時(shí)，葉輪內(nèi)緣入口葉輪內(nèi)緣入口3處壓強(qiáng)降低，外部處壓強(qiáng)降低，外部的液體便被吸入填充。的液體便被吸入填充。圖圖9.1 離心式泵的構(gòu)造略圖離心式泵的構(gòu)造略圖1-葉輪；葉輪；2-葉片；葉片；3-吸入口；吸入口；4-機(jī)殼；機(jī)殼；5-出口出口9.1.1 離心式泵的構(gòu)造與工作原理離心式泵的構(gòu)造與工作原理9.1.1 離心式泵的構(gòu)造與工作原理離心式泵的構(gòu)造與工作原理 葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)不停，外部液體源源不斷地經(jīng)過(guò)葉輪從機(jī)葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)不停，外部液體源源不斷地經(jīng)過(guò)葉輪從機(jī)殼出口排出或被送往需要的地方。殼出口排

6、出或被送往需要的地方。 液體經(jīng)過(guò)葉輪時(shí)，裝在葉輪上的許多葉片將能量傳液體經(jīng)過(guò)葉輪時(shí)，裝在葉輪上的許多葉片將能量傳遞給液體，使遞給液體，使液體的壓強(qiáng)與速度增加液體的壓強(qiáng)與速度增加。液體在離開(kāi)。液體在離開(kāi)葉輪進(jìn)入蝸形機(jī)殼后，一部分動(dòng)能轉(zhuǎn)化為壓力能。葉輪進(jìn)入蝸形機(jī)殼后，一部分動(dòng)能轉(zhuǎn)化為壓力能。 若將幾個(gè)葉輪按一定的距離裝在同一根轉(zhuǎn)軸上，來(lái)若將幾個(gè)葉輪按一定的距離裝在同一根轉(zhuǎn)軸上，來(lái)提高液體的能量，這樣的泵稱為提高液體的能量，這樣的泵稱為多級(jí)泵多級(jí)泵。 為了把液體送到較遠(yuǎn)或較高的地方，常采用多級(jí)為了把液體送到較遠(yuǎn)或較高的地方，常采用多級(jí)離離心泵心泵。9.1.2 泵的揚(yáng)程泵的揚(yáng)程 一般離心式泵的裝置如圖

7、一般離心式泵的裝置如圖9.2所示。所示。 單位重量液體在泵出口處的能量單位重量液體在泵出口處的能量 e2 與在泵入口處的能量與在泵入口處的能量 e1 之差，即單之差，即單位重量液體在泵中實(shí)際獲得的能量，位重量液體在泵中實(shí)際獲得的能量，就是泵的就是泵的揚(yáng)程或總揚(yáng)程揚(yáng)程或總揚(yáng)程，也是泵的，也是泵的總水頭總水頭或稱或稱總輸水高度總輸水高度，以，以 H 表示。表示。即即 H = e2 e1 如圖所示：以吸液池如圖所示：以吸液池1的液面的液面OO為基準(zhǔn)，單位重量液體在為基準(zhǔn)，單位重量液體在1-1斷面和斷面和2-2斷面處的能量分別為：斷面處的能量分別為： 圖圖9.2 離心式泵裝置簡(jiǎn)圖離心式泵裝置簡(jiǎn)圖 1-

8、吸液池；吸液池；2-排液池；排液池；3-真空表；真空表；4-壓力表；壓力表；5-閘閥閘閥gvphes221119.1.2 泵的揚(yáng)程泵的揚(yáng)程于是于是 式中式中 液體的重度。液體的重度。v設(shè)大氣的壓強(qiáng)為設(shè)大氣的壓強(qiáng)為Pa，真空表的讀數(shù)為，真空表的讀數(shù)為Pv，壓力表的讀數(shù)為，壓力表的讀數(shù)為PM，則則 上式中上式中，(z2+zm)zv=z 表示壓力表與真空表位置的高度差。表示壓力表與真空表位置的高度差。 gvpzhes222222vvazppp1MMazppp2即即（9.1） gvvppzzzHvMvm2)(2122212eeHgvvzpphzppzhvvasmMas2212229.1.2 泵的揚(yáng)程泵

9、的揚(yáng)程v當(dāng)當(dāng)z很小時(shí)可忽略不計(jì)，且若泵的進(jìn)口斷面積與出口斷面很小時(shí)可忽略不計(jì)，且若泵的進(jìn)口斷面積與出口斷面積相等或相差很小時(shí)，即積相等或相差很小時(shí)，即v1v2，則總揚(yáng)程，則總揚(yáng)程 v即從泵進(jìn)口處的真空表讀數(shù)與出口處的壓力表讀數(shù)之和，即從泵進(jìn)口處的真空表讀數(shù)與出口處的壓力表讀數(shù)之和，就可以表示泵的揚(yáng)程大小。所以在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，常根據(jù)真空表就可以表示泵的揚(yáng)程大小。所以在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，常根據(jù)真空表與壓力表的讀數(shù)，看泵的揚(yáng)程變化。與壓力表的讀數(shù)，看泵的揚(yáng)程變化。 例題例題9.1 某工廠的水泵站，有一臺(tái)水泵的吸入管直徑某工廠的水泵站，有一臺(tái)水泵的吸入管直徑 d1=250 mm，壓出管直徑壓出管直徑 d2= 200m

10、m，水泵出口的壓力表與入口處真空表的位，水泵出口的壓力表與入口處真空表的位置高差為置高差為0.3m。水泵正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，真空表的讀數(shù)。水泵正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，真空表的讀數(shù)Pv= 3.92 N/cm2，壓力表的讀數(shù)壓力表的讀數(shù)PM= 83.3N/cm2，測(cè)得其流量，測(cè)得其流量Q = 60 l/s。求水泵的。求水泵的揚(yáng)程揚(yáng)程H。（9.2） 液柱mvMppH解解 在泵的入口處，水的平均流速為在泵的入口處，水的平均流速為在泵的出口處，水的平均流速為在泵的出口處，水的平均流速為根據(jù)式根據(jù)式(9.1)，求得泵的揚(yáng)程為，求得泵的揚(yáng)程為m/s222.1425.0142.306.042211dQvm/s91. 142 .

11、0142. 306. 042222dQvgvvppzHvM22122m41.898 . 92222. 191. 19800833000392003 . 0229.1.2 泵的揚(yáng)程泵的揚(yáng)程因?yàn)槲撼匾好媾c排液池液面面積較大，因?yàn)槲撼匾好媾c排液池液面面積較大，vd 0，v0 0，故故再按圖再按圖9.2，以，以O(shè)-O面為基準(zhǔn)，列吸液池液面與面為基準(zhǔn)，列吸液池液面與1-1斷面的能量方斷面的能量方程：程：（7.3） lsshgvphgvp22211200故故12eeHlslddddshgvphgvphh222002則則lsshgvpgvphe222002111列列2-2斷面與排液池液面斷面與排液池液面

12、d-d 的能量方程：的能量方程：（7.4） lddddsshgvphhgvpzh2222222lddddshgvphhe222則則9.1.2 泵的揚(yáng)程泵的揚(yáng)程v式中：式中：(hs+hd)為排液池液面與吸液池液面的垂直距離，為排液池液面與吸液池液面的垂直距離，稱為稱為幾何揚(yáng)程幾何揚(yáng)程，以，以 HG 表示；表示；(hls+hld)是吸入管路與壓出是吸入管路與壓出管路的阻力損失，稱為管路的阻力損失，稱為損失揚(yáng)程或損失水頭損失揚(yáng)程或損失水頭，以，以 Hl 表表示；示；PdP0為排液池液面的壓強(qiáng)為排液池液面的壓強(qiáng)Pd 與吸液池液面的壓強(qiáng)與吸液池液面的壓強(qiáng)P0 之差。之差。v所以泵的所以泵的總揚(yáng)程總揚(yáng)程是

13、用于將單位重量液體舉上幾何高度是用于將單位重量液體舉上幾何高度hs+hd 、供給吸入管路與壓出管路克服阻力所消耗的能、供給吸入管路與壓出管路克服阻力所消耗的能量量hls+hld及克服排液池液面與吸液池液面的壓強(qiáng)差及克服排液池液面與吸液池液面的壓強(qiáng)差(PdP0 )/。 （9.5） 0pphhhhHdldlsds9.1.2 泵的揚(yáng)程泵的揚(yáng)程v如果吸液池與排液池都與大氣相通，則如果吸液池與排液池都與大氣相通，則Pd = Pa = P0 ，故，故泵的揚(yáng)程泵的揚(yáng)程 這是一般離心式泵裝置的情況。由此可知，泵的揚(yáng)程這是一般離心式泵裝置的情況。由此可知，泵的揚(yáng)程不僅包括將單位重量液體升高的幾何高度，而且也還包

14、不僅包括將單位重量液體升高的幾何高度，而且也還包括吸入管路和壓出管路中的阻力損失。括吸入管路和壓出管路中的阻力損失。 （9.6） lGldlsdsHHhhhhH9.1.2 泵的揚(yáng)程泵的揚(yáng)程 例題例題9.2 由離心式泵經(jīng)管路向水塔供水，其裝置情況如下：由離心式泵經(jīng)管路向水塔供水，其裝置情況如下： （1）吸入管路。管直徑）吸入管路。管直徑 d1= 250mm，管長(zhǎng)，管長(zhǎng) l1= 20m；每米；每米長(zhǎng)度的沿程損失長(zhǎng)度的沿程損失 i1 為為0.02 mH2O；裝有一個(gè)帶底閥的濾水；裝有一個(gè)帶底閥的濾水網(wǎng)網(wǎng)(v=4.45 )，90彎頭彎頭(b=0.291)兩個(gè)。兩個(gè)。 （2）壓出管路。管直徑）壓出管路。

15、管直徑 d2= 200mm，管長(zhǎng)，管長(zhǎng) l2 = 200m ；每；每米長(zhǎng)度的沿程損失米長(zhǎng)度的沿程損失 i2 為為0.03 mH2O；裝有全開(kāi)的閘閥；裝有全開(kāi)的閘閥(g=0.05)一個(gè)，一個(gè)，90彎頭彎頭(b=0.291)三個(gè)。管路出口的局部三個(gè)。管路出口的局部阻力系數(shù)阻力系數(shù)ex=1 。 （3）泵的吸入幾何高度）泵的吸入幾何高度 hs= 4m，壓出幾何高度，壓出幾何高度 hd = 30m ；輸水量輸水量 Q = 60l/s；吸水池與水塔的液面均為大氣。；吸水池與水塔的液面均為大氣。v試確定此水泵應(yīng)具備的揚(yáng)程試確定此水泵應(yīng)具備的揚(yáng)程 H。9.1.2 泵的揚(yáng)程泵的揚(yáng)程 解解 水在吸入管中的流速為水

16、在吸入管中的流速為m/s222. 1425. 0142. 306. 042211dQv水在壓出管中的流速為水在壓出管中的流速為在吸入管中的阻力損失為在吸入管中的阻力損失為m/s91. 142 . 0142. 306. 042222dQvgvgvlihbvls222212111OmH783. 08 . 92222. 1291. 028 . 92222. 145. 42002. 0222在壓出管中的阻力損失為在壓出管中的阻力損失為gvgvgvlihexbgld2232222222229.1.2 泵的揚(yáng)程泵的揚(yáng)程按式（按式（7.6）求得水泵應(yīng)具有的揚(yáng)程為）求得水泵應(yīng)具有的揚(yáng)程為 OmH357. 68

17、 . 9291. 118 . 9291. 1291. 038 . 9291. 105. 0200023. 02222ldhm14.41357. 6783. 0304ldlsdshhhhH9.1.3 葉葉 輪輪 葉輪動(dòng)力式機(jī)械的葉輪動(dòng)力式機(jī)械的主要部件主要部件就是就是葉輪葉輪。離心式泵的揚(yáng)程的。離心式泵的揚(yáng)程的高低，也主要取決于葉輪的情況。分析流體在葉輪中的運(yùn)高低，也主要取決于葉輪的情況。分析流體在葉輪中的運(yùn)動(dòng)情況，對(duì)于了解與掌握這類機(jī)械設(shè)備的工作原理與性能動(dòng)情況，對(duì)于了解與掌握這類機(jī)械設(shè)備的工作原理與性能是很重要的。是很重要的。 葉輪分類葉輪分類 依據(jù)：構(gòu)造不同。依據(jù)：構(gòu)造不同。 （1）閉式葉

18、輪閉式葉輪。如圖。如圖9.3，由輪轂，由輪轂1、葉片、葉片2、底盤、底盤3、蓋板、蓋板4所組成。常用于清水泵中，效率較高，多為鑄造而成。所組成。常用于清水泵中，效率較高，多為鑄造而成。 （2）半開(kāi)式葉輪半開(kāi)式葉輪。有輪轂、底盤、葉片，而無(wú)蓋板。多用。有輪轂、底盤、葉片，而無(wú)蓋板。多用于抽送粘性較大的液體。于抽送粘性較大的液體。 （3）開(kāi)式葉輪開(kāi)式葉輪。如圖。如圖7.4，既無(wú)底盤，也無(wú)蓋板；葉片，既無(wú)底盤，也無(wú)蓋板；葉片2固固定在輪轂定在輪轂1上。效率較低，用于輸送污水或含有固體顆粒的上。效率較低，用于輸送污水或含有固體顆粒的礦漿或泥漿。礦漿或泥漿。7.1.3 葉葉 輪輪圖圖9.3 閉式葉輪閉式

19、葉輪 圖圖9.4 開(kāi)式葉輪開(kāi)式葉輪 圖圖9.5 雙面吸液葉輪雙面吸液葉輪 v除單面吸液的葉輪外，還有雙面吸液的葉輪，如圖除單面吸液的葉輪外，還有雙面吸液的葉輪，如圖9.5。這種。這種葉輪由于兩個(gè)入口同時(shí)吸液，以增大流量。裝置這種葉輪的葉輪由于兩個(gè)入口同時(shí)吸液，以增大流量。裝置這種葉輪的泵，稱為泵，稱為雙吸式泵雙吸式泵。v為了分析方便，假設(shè)葉輪是為了分析方便，假設(shè)葉輪是理想理想的，即理想葉輪上的葉的，即理想葉輪上的葉片數(shù)為無(wú)限多，葉片的厚度為無(wú)限薄，流體進(jìn)入葉輪便片數(shù)為無(wú)限多，葉片的厚度為無(wú)限薄，流體進(jìn)入葉輪便緊沿著葉片運(yùn)動(dòng)，至葉輪出口處流出，可視為流體沿流緊沿著葉片運(yùn)動(dòng)，至葉輪出口處流出，可視

20、為流體沿流束的運(yùn)動(dòng)。因而在同一斷面上，便可認(rèn)為有相同的壓強(qiáng)束的運(yùn)動(dòng)。因而在同一斷面上，便可認(rèn)為有相同的壓強(qiáng)分布與速度分布。并假設(shè)在葉輪中運(yùn)動(dòng)的流體為假想的分布與速度分布。并假設(shè)在葉輪中運(yùn)動(dòng)的流體為假想的無(wú)粘性流體，即不考慮任何能量損失。無(wú)粘性流體，即不考慮任何能量損失。v這樣的葉輪傳遞給單位重量流體的能量，稱為這樣的葉輪傳遞給單位重量流體的能量，稱為理想葉輪理想葉輪的歐拉揚(yáng)程的歐拉揚(yáng)程，以，以HE 表示。表示。v當(dāng)考慮葉輪的葉片數(shù)目時(shí)，應(yīng)對(duì)理想葉輪的歐拉揚(yáng)程當(dāng)考慮葉輪的葉片數(shù)目時(shí)，應(yīng)對(duì)理想葉輪的歐拉揚(yáng)程 HE 進(jìn)行修正，可得實(shí)際葉輪但不計(jì)能量損失的理論揚(yáng)進(jìn)行修正，可得實(shí)際葉輪但不計(jì)能量損失的理

21、論揚(yáng)程程 Ht，有，有 Ht = k HE9.1.3 葉葉 輪輪9.1.4 泵中的能量損失泵中的能量損失實(shí)際流體通過(guò)實(shí)際的泵，不可避免地會(huì)發(fā)生能量損失。這實(shí)際流體通過(guò)實(shí)際的泵，不可避免地會(huì)發(fā)生能量損失。這些損失必然由泵的輸入功率中的相當(dāng)部分來(lái)補(bǔ)償。些損失必然由泵的輸入功率中的相當(dāng)部分來(lái)補(bǔ)償。泵中的泵中的能量損失能量損失分為水力損失、容積損失和機(jī)械損失三類。分為水力損失、容積損失和機(jī)械損失三類。 1）水力損失）水力損失 影響泵內(nèi)水力損失的因素很多，很難精確地判定出這些因影響泵內(nèi)水力損失的因素很多，很難精確地判定出這些因素的綜合影響。大體說(shuō)來(lái)，引起水力損失的原因是：（素的綜合影響。大體說(shuō)來(lái)，引起水

22、力損失的原因是：（1）壁面摩擦；（壁面摩擦；（2）流動(dòng)速度的大小或方向的改變而產(chǎn)生的旋）流動(dòng)速度的大小或方向的改變而產(chǎn)生的旋渦及脫流，這里包括撞擊損失與流道擴(kuò)散損失。渦及脫流，這里包括撞擊損失與流道擴(kuò)散損失。（1）摩擦損失與擴(kuò)散損失摩擦損失與擴(kuò)散損失。摩擦損失發(fā)生于葉輪的流道及機(jī)。摩擦損失發(fā)生于葉輪的流道及機(jī)殼之中，可用達(dá)西公式表示其關(guān)系殼之中，可用達(dá)西公式表示其關(guān)系22=QKhdiv（9.8） 式中式中 K2 隨結(jié)構(gòu)而定的系數(shù)。對(duì)于給定的泵，隨結(jié)構(gòu)而定的系數(shù)。對(duì)于給定的泵， K2 為常數(shù)。為常數(shù)。因式（因式（9.7）和（）和（9.8）所表示的這兩種損失，都和流量的平方）所表示的這兩種損失，都

23、和流量的平方成比例，因而可以合并為一個(gè)式子，即成比例，因而可以合并為一個(gè)式子，即23QKhhhdivffdiv（9.9）9.1.4 泵中的能量損失泵中的能量損失21QKhf（9.7）v式中：式中：K1 考慮某臺(tái)泵全部長(zhǎng)度、流道橫斷面積及阻力系考慮某臺(tái)泵全部長(zhǎng)度、流道橫斷面積及阻力系數(shù)的常數(shù)。數(shù)的常數(shù)。v由于流道斷面的擴(kuò)大，流經(jīng)其中的流體速度隨之變化，引起由于流道斷面的擴(kuò)大，流經(jīng)其中的流體速度隨之變化，引起的擴(kuò)散損失可用下式表示：的擴(kuò)散損失可用下式表示：24)(sstrQQKh（9.10） 9.1.4 泵中的能量損失泵中的能量損失 （2）撞擊與脫流損失撞擊與脫流損失。這種損失主要發(fā)生在葉輪的入口

24、處。這種損失主要發(fā)生在葉輪的入口處。流體沿軸向經(jīng)過(guò)入口流進(jìn)葉輪時(shí)，流體是沒(méi)有轉(zhuǎn)動(dòng)的。但隨流體沿軸向經(jīng)過(guò)入口流進(jìn)葉輪時(shí)，流體是沒(méi)有轉(zhuǎn)動(dòng)的。但隨即逐漸改變流動(dòng)方向，按徑向流進(jìn)兩葉片間的流道。若設(shè)計(jì)即逐漸改變流動(dòng)方向，按徑向流進(jìn)兩葉片間的流道。若設(shè)計(jì)流量為流量為Qs，則流體質(zhì)點(diǎn)在葉片入口邊緣處將有隨葉輪繞軸旋，則流體質(zhì)點(diǎn)在葉片入口邊緣處將有隨葉輪繞軸旋轉(zhuǎn)的牽連運(yùn)動(dòng)與按入口葉片角轉(zhuǎn)的牽連運(yùn)動(dòng)與按入口葉片角 1方向?qū)θ~片的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。方向?qū)θ~片的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。 式中：式中：hstr撞擊與脫流損失；撞擊與脫流損失； Q 當(dāng)時(shí)的體積流量；當(dāng)時(shí)的體積流量； Qs 設(shè)計(jì)流量；設(shè)計(jì)流量； K4 比例系數(shù)。比例系數(shù)。l

25、將式（將式（9.9）與（）與（9.10）按同一流量迭加，得）按同一流量迭加，得 hstr+ hfdiv 曲線，曲線，即為此流量時(shí)泵的水力損失，用即為此流量時(shí)泵的水力損失，用 hh表示。表示。實(shí)際揚(yáng)程與理論揚(yáng)程之比稱為水力效率，以實(shí)際揚(yáng)程與理論揚(yáng)程之比稱為水力效率，以h表示：表示：1hthhHHHH（9.12）（9.13）EhthkHHH所以所以流體從機(jī)殼的入口進(jìn)去，又自機(jī)殼的出口流出，除了在葉流體從機(jī)殼的入口進(jìn)去，又自機(jī)殼的出口流出，除了在葉輪中的水力損失外，由于速度的方向或大小改變，與機(jī)殼輪中的水力損失外，由于速度的方向或大小改變，與機(jī)殼的摩擦等，也都有水力損失。的摩擦等，也都有水力損失。若

26、包括全部水力損失，則就若包括全部水力損失，則就是泵的水力效率。是泵的水力效率。9.1.4 泵中的能量損失泵中的能量損失hthHH （9.11） 此項(xiàng)損失的能量，由葉輪產(chǎn)生的水頭供給。所以葉輪產(chǎn)生的此項(xiàng)損失的能量，由葉輪產(chǎn)生的水頭供給。所以葉輪產(chǎn)生的實(shí)際水頭或揚(yáng)程，應(yīng)為理論揚(yáng)程實(shí)際水頭或揚(yáng)程，應(yīng)為理論揚(yáng)程 Ht 減去水力損失減去水力損失 hh 后的能后的能量，即量，即2）容積損失）容積損失v漏失流體漏失流體而造成的能量損失與轉(zhuǎn)動(dòng)部分和不動(dòng)部分之間的而造成的能量損失與轉(zhuǎn)動(dòng)部分和不動(dòng)部分之間的間隙有關(guān)。根據(jù)泵的類型，流體的漏失可能發(fā)生于下列的間隙有關(guān)。根據(jù)泵的類型，流體的漏失可能發(fā)生于下列的一處、數(shù)

27、處間隙或管路中：一處、數(shù)處間隙或管路中： （1）葉輪入口處的機(jī)殼和葉輪之間；）葉輪入口處的機(jī)殼和葉輪之間； （2）多級(jí)泵內(nèi)兩個(gè)相鄰級(jí)之間；）多級(jí)泵內(nèi)兩個(gè)相鄰級(jí)之間； （3）填料箱密封或轉(zhuǎn)軸與機(jī)殼間的縫隙；）填料箱密封或轉(zhuǎn)軸與機(jī)殼間的縫隙； （4）開(kāi)式葉輪片的軸向間隙；）開(kāi)式葉輪片的軸向間隙； （5）經(jīng)過(guò)向軸承體和填料箱供冷卻液的管路。）經(jīng)過(guò)向軸承體和填料箱供冷卻液的管路。v單位時(shí)間內(nèi)從泵輸出的流體體積為單位時(shí)間內(nèi)從泵輸出的流體體積為Q，漏失的流體體積為，漏失的流體體積為Ql，則不考慮漏失的理論流量，則不考慮漏失的理論流量 Qt 為為9.1.4 泵中的能量損失泵中的能量損失ltQQQ+= 實(shí)際流

28、量實(shí)際流量 Q 有理論流量有理論流量 Qt 之比，稱為泵的容積效率，以之比，稱為泵的容積效率，以v表示，即表示，即1ltVQQQQQ（9.14）9.1.4 泵中的能量損失泵中的能量損失 3）機(jī)械損失）機(jī)械損失v由于流體作用在葉輪輪盤上的摩擦，軸承內(nèi)和填料箱密封內(nèi)由于流體作用在葉輪輪盤上的摩擦，軸承內(nèi)和填料箱密封內(nèi)的摩擦等所造成的能量損失，為的摩擦等所造成的能量損失，為機(jī)械損失機(jī)械損失。v若加給泵葉輪軸上功率為若加給泵葉輪軸上功率為N，消耗于機(jī)械摩擦的功率為，消耗于機(jī)械摩擦的功率為NM，則泵的機(jī)械效率為則泵的機(jī)械效率為1NNNMM （9.15）v若無(wú)水力損失與容積損失，則單位時(shí)間內(nèi)經(jīng)過(guò)泵的流體所

29、若無(wú)水力損失與容積損失，則單位時(shí)間內(nèi)經(jīng)過(guò)泵的流體所獲得的能量獲得的能量 QtHt 應(yīng)等于應(yīng)等于NNM ，即，即v當(dāng)考慮水力損失與容積損失時(shí)，將式（當(dāng)考慮水力損失與容積損失時(shí)，將式（9.12）與（）與（9.14）中）中的的h與與v代入式（代入式（9.16）中，得）中，得NHQttM或MttHQN（9.16）9.1.4 泵中的能量損失泵中的能量損失 （9.17） WQHQHNhVM式中式中 = M vh ，為泵的總效率。，為泵的總效率。v泵的總效率就是有效功率對(duì)其軸功率之比。現(xiàn)有的小型泵的泵的總效率就是有效功率對(duì)其軸功率之比?，F(xiàn)有的小型泵的總效率總效率 最大平均值在最大平均值在0.600.70之間

30、，大型泵的之間，大型泵的 值可達(dá)值可達(dá)0.92。v若吸液池與大氣相通，其液面上的壓強(qiáng)若吸液池與大氣相通，其液面上的壓強(qiáng) p0 即為大氣壓強(qiáng)即為大氣壓強(qiáng) pa 。且因吸液池液面較大，其下降的速度很小，可近似地認(rèn)為且因吸液池液面較大，其下降的速度很小，可近似地認(rèn)為 v0 0，于是，于是v泵的安裝位置（臥式泵以葉輪軸線代表，立式泵以第一級(jí)葉泵的安裝位置（臥式泵以葉輪軸線代表，立式泵以第一級(jí)葉輪吸入口的中心代表）到吸液池液面的垂直距離，稱為泵的輪吸入口的中心代表）到吸液池液面的垂直距離，稱為泵的吸上揚(yáng)程或吸液高度吸上揚(yáng)程或吸液高度。合理的吸液高度，對(duì)于保證泵的正常。合理的吸液高度，對(duì)于保證泵的正常吸液

31、工作有重要意義。吸液工作有重要意義。 v在圖在圖9.2表示的離心式泵的簡(jiǎn)單裝置中，表示的離心式泵的簡(jiǎn)單裝置中， hs 為吸上揚(yáng)程。為為吸上揚(yáng)程。為了便于泵的安裝與操作運(yùn)轉(zhuǎn)，希望了便于泵的安裝與操作運(yùn)轉(zhuǎn)，希望 hs 值能大一些，但不能超值能大一些，但不能超過(guò)某一限度。過(guò)某一限度。9.1.5 泵的吸上揚(yáng)程與汽蝕現(xiàn)象泵的吸上揚(yáng)程與汽蝕現(xiàn)象lsashgvpph2211（9.18） （9.3） lsshgvphgvp22211200由式（由式（9.3） 圖圖9.2 離心式泵裝置簡(jiǎn)圖離心式泵裝置簡(jiǎn)圖 v式中式中 p1 為泵入口處液體的絕對(duì)壓強(qiáng)；為泵入口處液體的絕對(duì)壓強(qiáng)； pa - p1為泵入口的真為泵入口

32、的真空度?？斩?。v由此可知：吸上揚(yáng)程由此可知：吸上揚(yáng)程 hs 的大小，取決于泵入口處的絕對(duì)壓的大小，取決于泵入口處的絕對(duì)壓強(qiáng)強(qiáng) p1 及流速及流速 v1 和吸入管路的阻力損失和吸入管路的阻力損失 hls 。v若輸送的液體為水，且若體積流量一定，則若輸送的液體為水，且若體積流量一定，則 v1 與與 hls 均為定均為定值，值， pa /為為10.332 mH2O。v吸上揚(yáng)程吸上揚(yáng)程 hs 將隨將隨 p1 /的減小而增大；但其最大值必然小于的減小而增大；但其最大值必然小于10.332 m。 9.1.5 泵的吸上揚(yáng)程與汽蝕現(xiàn)象泵的吸上揚(yáng)程與汽蝕現(xiàn)象lsashgvpph2211（9.18） v液體在一

33、定溫度條件下，其絕對(duì)壓強(qiáng)達(dá)到液體在一定溫度條件下，其絕對(duì)壓強(qiáng)達(dá)到汽化壓強(qiáng)（飽和蒸汽化壓強(qiáng)（飽和蒸汽壓強(qiáng)）汽壓強(qiáng)） psat時(shí)時(shí)，此液體即汽化為蒸汽。水的飽和蒸汽壓強(qiáng)與，此液體即汽化為蒸汽。水的飽和蒸汽壓強(qiáng)與溫度的關(guān)系如表溫度的關(guān)系如表9.1的數(shù)值。的數(shù)值。 9.1.5 泵的吸上揚(yáng)程與汽蝕現(xiàn)象泵的吸上揚(yáng)程與汽蝕現(xiàn)象表表9.1 水的飽和蒸汽壓強(qiáng)與溫度的關(guān)系水的飽和蒸汽壓強(qiáng)與溫度的關(guān)系溫溫 度，度，5102030405060708090100汽化壓強(qiáng)汽化壓強(qiáng) ，mH2O0.090.120.240.430.751.252.003.174.807.1010.33satpv因?yàn)楸玫娜~輪入口處的絕對(duì)壓強(qiáng)因?yàn)?/p>

34、泵的葉輪入口處的絕對(duì)壓強(qiáng) p1 低于大氣壓強(qiáng)，在當(dāng)時(shí)低于大氣壓強(qiáng)，在當(dāng)時(shí)的溫度下，若的溫度下，若 p1 之值等于或低于其汽化壓強(qiáng)，將有蒸汽及之值等于或低于其汽化壓強(qiáng)，將有蒸汽及溶解在液體中的氣體大量地逸放出來(lái)，溶解在液體中的氣體大量地逸放出來(lái)，形成很多由蒸汽與形成很多由蒸汽與氣體混合的小氣泡氣體混合的小氣泡。v這些氣泡隨液體至高壓區(qū)，由于氣泡周圍的壓強(qiáng)大于氣泡這些氣泡隨液體至高壓區(qū)，由于氣泡周圍的壓強(qiáng)大于氣泡內(nèi)的汽化壓強(qiáng)，氣泡受壓而破裂，并重新凝結(jié)，液體質(zhì)點(diǎn)內(nèi)的汽化壓強(qiáng)，氣泡受壓而破裂，并重新凝結(jié)，液體質(zhì)點(diǎn)從四周向氣泡中心加速?zèng)_來(lái)。在凝結(jié)的一瞬間，質(zhì)點(diǎn)相互從四周向氣泡中心加速?zèng)_來(lái)。在凝結(jié)的一瞬

35、間，質(zhì)點(diǎn)相互撞擊，產(chǎn)生很高的局部壓強(qiáng)。而這些氣泡在靠近金屬表面撞擊，產(chǎn)生很高的局部壓強(qiáng)。而這些氣泡在靠近金屬表面的地方破裂而凝結(jié)，則液體質(zhì)點(diǎn)將似小彈頭連續(xù)打擊金屬的地方破裂而凝結(jié)，則液體質(zhì)點(diǎn)將似小彈頭連續(xù)打擊金屬表面，此金屬表面在大壓強(qiáng)、高頻率的連續(xù)打擊下，逐漸表面，此金屬表面在大壓強(qiáng)、高頻率的連續(xù)打擊下，逐漸疲勞而破壞，形成疲勞而破壞，形成機(jī)械剝蝕機(jī)械剝蝕。v而且，氣泡中還雜有一些活潑氣體（如氧），當(dāng)氣泡凝結(jié)而且，氣泡中還雜有一些活潑氣體（如氧），當(dāng)氣泡凝結(jié)放出熱量時(shí)，就對(duì)金屬進(jìn)行放出熱量時(shí)，就對(duì)金屬進(jìn)行化學(xué)腐蝕化學(xué)腐蝕。v金屬在機(jī)械剝蝕與化學(xué)腐蝕的作用下加速損壞，這種現(xiàn)象金屬在機(jī)械剝蝕與化

36、學(xué)腐蝕的作用下加速損壞，這種現(xiàn)象叫做叫做氣蝕現(xiàn)象氣蝕現(xiàn)象。v離心式泵開(kāi)始離心式泵開(kāi)始發(fā)生氣蝕時(shí)發(fā)生氣蝕時(shí)，氣蝕區(qū)域較小，對(duì)泵的正常工，氣蝕區(qū)域較小，對(duì)泵的正常工作沒(méi)有明顯的影響。當(dāng)發(fā)展到一定程度時(shí)，氣泡大量產(chǎn)生，作沒(méi)有明顯的影響。當(dāng)發(fā)展到一定程度時(shí)，氣泡大量產(chǎn)生，影響液體的正常流動(dòng)，甚至造成液流間斷，發(fā)生振動(dòng)與噪影響液體的正常流動(dòng)，甚至造成液流間斷，發(fā)生振動(dòng)與噪音，流量、揚(yáng)程與效率也明顯下降。離心式泵在嚴(yán)重的氣音，流量、揚(yáng)程與效率也明顯下降。離心式泵在嚴(yán)重的氣蝕狀態(tài)下運(yùn)轉(zhuǎn)，蝕狀態(tài)下運(yùn)轉(zhuǎn)，發(fā)生氣蝕的部位很快就被破壞成蜂窩狀或發(fā)生氣蝕的部位很快就被破壞成蜂窩狀或海綿狀海綿狀，縮短泵的使用壽命，以致

37、泵不能工作。所以，離，縮短泵的使用壽命，以致泵不能工作。所以，離心式泵必須防止氣蝕現(xiàn)象的產(chǎn)生。其必要條件是：心式泵必須防止氣蝕現(xiàn)象的產(chǎn)生。其必要條件是： p1/ psat/。v設(shè)在泵的吸入口處，單位重量液體所具有的超過(guò)汽化壓強(qiáng)設(shè)在泵的吸入口處，單位重量液體所具有的超過(guò)汽化壓強(qiáng)的富余能量，稱為的富余能量，稱為氣蝕余量氣蝕余量，用，用h h m m 液柱表示，則氣蝕液柱表示，則氣蝕余量余量9.1.5 泵的吸上揚(yáng)程與汽蝕現(xiàn)象泵的吸上揚(yáng)程與汽蝕現(xiàn)象satpgvph2211（9.19） v在給定的離心式泵的裝置中，為了在運(yùn)轉(zhuǎn)中不發(fā)生氣蝕，離在給定的離心式泵的裝置中，為了在運(yùn)轉(zhuǎn)中不發(fā)生氣蝕，離心式泵則須保

38、持一定的氣蝕余量心式泵則須保持一定的氣蝕余量h 。為了保證。為了保證h 之值，吸之值，吸液高度液高度 hs 必將受到一定的限制。必將受到一定的限制。v式（式（9.18）中，（）中，（pa/- p1 /）稱為吸上真空度，以）稱為吸上真空度，以 Hs 表示，表示，即即 9.1.5 泵的吸上揚(yáng)程與汽蝕現(xiàn)象泵的吸上揚(yáng)程與汽蝕現(xiàn)象v設(shè)代入式（設(shè)代入式（9.18），得），得 即即 gvphpsat22111satslspphhh （9.20） gvhhppHlssas2211（9.21） v若泵在某流量下運(yùn)轉(zhuǎn)，若泵在某流量下運(yùn)轉(zhuǎn)， v12/2g 將是定值，將是定值， hls 也幾乎不變，也幾乎不變，吸上真

39、空度吸上真空度 Hs 將隨泵的吸上揚(yáng)程將隨泵的吸上揚(yáng)程 hs 的增加而增大。當(dāng)?shù)脑黾佣龃?。?dāng) hs 增大到某數(shù)值后，增大到某數(shù)值后， p1 降低到該溫度下液體的汽化壓強(qiáng)降低到該溫度下液體的汽化壓強(qiáng)，泵就出現(xiàn)氣蝕而不能工作。在此情況下的吸上真空度泵就出現(xiàn)氣蝕而不能工作。在此情況下的吸上真空度 Hs ，稱為最大吸上真空高度或稱為最大吸上真空高度或最大吸上真空度最大吸上真空度，以，以 Hsmax 表示。表示。v目前，目前，Hsmax 只能由試驗(yàn)得出。為了保證離心式泵運(yùn)行時(shí)只能由試驗(yàn)得出。為了保證離心式泵運(yùn)行時(shí)不發(fā)生氣蝕，同時(shí)又有盡可能大的吸上真空度，不發(fā)生氣蝕，同時(shí)又有盡可能大的吸上真空度，Hsm

40、ax 應(yīng)應(yīng)留有留有0.3 m的安全量。即將試驗(yàn)得出的的安全量。即將試驗(yàn)得出的 Hsmax 減去減去0.3 m，作為允許最大吸上真空高度，或允許吸上真空度，以作為允許最大吸上真空高度，或允許吸上真空度，以Hs 表示，表示， 9.1.5 泵的吸上揚(yáng)程與汽蝕現(xiàn)象泵的吸上揚(yáng)程與汽蝕現(xiàn)象3 . 0maxssHHv在泵的工作范圍內(nèi)，允許吸上真空度在泵的工作范圍內(nèi)，允許吸上真空度Hs 是隨流量變化而有是隨流量變化而有不同之值。一般情況，流量增加，不同之值。一般情況，流量增加， Hs 下降。下降。v故在決定泵的允許安裝高度故在決定泵的允許安裝高度hs 時(shí)，應(yīng)按泵運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)可能出現(xiàn)時(shí)，應(yīng)按泵運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)可能出現(xiàn)的最大流量

41、所對(duì)應(yīng)的的最大流量所對(duì)應(yīng)的Hs 值來(lái)進(jìn)行計(jì)算，以保證水在大流量值來(lái)進(jìn)行計(jì)算，以保證水在大流量情況下運(yùn)轉(zhuǎn)不發(fā)生氣蝕。情況下運(yùn)轉(zhuǎn)不發(fā)生氣蝕。9.1.5 泵的吸上揚(yáng)程與汽蝕現(xiàn)象泵的吸上揚(yáng)程與汽蝕現(xiàn)象v離心式泵運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，泵入口處的真空度離心式泵運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，泵入口處的真空度 Hs 不應(yīng)該超過(guò)泵樣本不應(yīng)該超過(guò)泵樣本上規(guī)定的上規(guī)定的 Hs 值。泵安裝時(shí)，應(yīng)該根據(jù)泵樣本上規(guī)定的值。泵安裝時(shí)，應(yīng)該根據(jù)泵樣本上規(guī)定的Hs值來(lái)計(jì)算吸上揚(yáng)程值來(lái)計(jì)算吸上揚(yáng)程 hs 。按式（。按式（7.21）得）得允許安裝高度允許安裝高度hs 為為 gvhHhlsss221（9.22） 式中式中 Hs修正后的允許吸上真空高度，修正后的允許吸上

42、真空高度，mH2O； Hs 泵樣本或說(shuō)明書上給定的允許吸上真空度，泵樣本或說(shuō)明書上給定的允許吸上真空度，mH2O； A 泵使用地點(diǎn)的大氣壓強(qiáng)，泵使用地點(diǎn)的大氣壓強(qiáng)，mH2O； psat 當(dāng)時(shí)溫度下的飽和蒸汽壓強(qiáng)，當(dāng)時(shí)溫度下的飽和蒸汽壓強(qiáng)，N/m2。 9.1.5 泵的吸上揚(yáng)程與汽蝕現(xiàn)象泵的吸上揚(yáng)程與汽蝕現(xiàn)象v通常，在泵的樣本或說(shuō)明書上規(guī)定的通常，在泵的樣本或說(shuō)明書上規(guī)定的Hs 值，是在大氣壓強(qiáng)值，是在大氣壓強(qiáng)為為760 mmHg、液體溫度為、液體溫度為20的情況下，進(jìn)行試驗(yàn)得出的。的情況下，進(jìn)行試驗(yàn)得出的。當(dāng)泵的使用地點(diǎn)、大氣壓強(qiáng)、液體溫度與上述情況不同時(shí)，當(dāng)泵的使用地點(diǎn)、大氣壓強(qiáng)、液體溫度與上

43、述情況不同時(shí)，則應(yīng)進(jìn)行如下的修正：則應(yīng)進(jìn)行如下的修正： （9.23） satsspAHH109.1.5 泵的吸上揚(yáng)程與汽蝕現(xiàn)象泵的吸上揚(yáng)程與汽蝕現(xiàn)象v泵運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，應(yīng)避免產(chǎn)生氣蝕現(xiàn)象。泵運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，應(yīng)避免產(chǎn)生氣蝕現(xiàn)象。為了防止發(fā)生氣蝕為了防止發(fā)生氣蝕，可，可采用下述方法：采用下述方法：（1）泵的安裝位置可以低一些，以增加有效吸入水頭。低揚(yáng)）泵的安裝位置可以低一些，以增加有效吸入水頭。低揚(yáng)程的大型水泵，多做成立式，并使葉輪浸沒(méi)在水中，這是程的大型水泵，多做成立式，并使葉輪浸沒(méi)在水中，這是防止氣蝕的一個(gè)方法。防止氣蝕的一個(gè)方法。（2）降低泵的轉(zhuǎn)速。）降低泵的轉(zhuǎn)速。（3）減少通過(guò)葉輪的流量。在可能范圍內(nèi)，用

44、雙吸泵代替單）減少通過(guò)葉輪的流量。在可能范圍內(nèi)，用雙吸泵代替單吸泵；如果不能改成雙吸泵，可用兩臺(tái)以上的泵。吸泵；如果不能改成雙吸泵，可用兩臺(tái)以上的泵。（4）增大吸液管直徑，或盡量減少吸入管路的局部阻力，以）增大吸液管直徑，或盡量減少吸入管路的局部阻力，以減少局部阻力損失。減少局部阻力損失。 按式（按式（9.22），泵的允許安裝高度為），泵的允許安裝高度為 9.1.5 泵的吸上揚(yáng)程與汽蝕現(xiàn)象泵的吸上揚(yáng)程與汽蝕現(xiàn)象v例題例題9.3 50D86型離心式泵的說(shuō)明書給出：轉(zhuǎn)數(shù)型離心式泵的說(shuō)明書給出：轉(zhuǎn)數(shù)n = 1400 r/min，流量時(shí)流量時(shí)Q = 18 m3/h時(shí)，揚(yáng)程時(shí)，揚(yáng)程 H = 74.7 m

45、。允許吸液真空高度。允許吸液真空高度Hs = 8 m。若輸送的水的溫度在。若輸送的水的溫度在20以下，吸入管直徑以下，吸入管直徑 d1 = 50 mm，吸入管的總阻力損失吸入管的總阻力損失hls = 0.5 m ，求此泵的允許安裝高度，求此泵的允許安裝高度hs 。 v解解 水在吸入管中的流速為水在吸入管中的流速為m/s55. 2405. 0142. 33600/1842211dQvgvhHhlsss221m17. 78 . 9255. 25 . 0829.1.6 離心式泵的性能曲線離心式泵的性能曲線 v根據(jù)實(shí)驗(yàn)，離心式泵在某一固定轉(zhuǎn)速下，一個(gè)流量根據(jù)實(shí)驗(yàn)，離心式泵在某一固定轉(zhuǎn)速下，一個(gè)流量 Q

46、 值，有其相對(duì)應(yīng)的揚(yáng)程值，有其相對(duì)應(yīng)的揚(yáng)程 H 值及功率值及功率 N 值。再按式值。再按式（9.17），?。?，取 Q 及其相對(duì)應(yīng)的及其相對(duì)應(yīng)的 H 與與 N 值，可計(jì)算出在值，可計(jì)算出在此流量此流量 Q 時(shí)的效率時(shí)的效率。以。以 Q 為橫坐標(biāo)，為橫坐標(biāo)，H 、N 、為縱為縱坐標(biāo)，分別將各坐標(biāo)，分別將各 H 、 N值、值、 值連成曲線，則得值連成曲線，則得 H - Q 、N - Q 、 - Q 等曲線，如圖等曲線，如圖9.6所示，以表示離心式泵所示，以表示離心式泵在此固定轉(zhuǎn)速下的性能，稱為在此固定轉(zhuǎn)速下的性能，稱為性能曲線圖性能曲線圖。 v圖圖9.6可以較清楚地說(shuō)明離心式泵的基本性能。不同系可以

47、較清楚地說(shuō)明離心式泵的基本性能。不同系列型號(hào)的泵在不同的轉(zhuǎn)數(shù)下運(yùn)轉(zhuǎn)，可有不同的性能曲線列型號(hào)的泵在不同的轉(zhuǎn)數(shù)下運(yùn)轉(zhuǎn)，可有不同的性能曲線圖，但同名曲線的形狀與趨勢(shì)，大體上是相類似的。圖，但同名曲線的形狀與趨勢(shì)，大體上是相類似的。 9.1.6 離心式泵的性能曲線離心式泵的性能曲線 圖圖9.6 離心式泵的性能曲線圖離心式泵的性能曲線圖 9.1.6 離心式泵的性能曲線離心式泵的性能曲線 （1） H - Q 曲線。曲線。當(dāng)當(dāng) Q 由由0逐漸增加時(shí)，逐漸增加時(shí)， H 也由低逐漸增高；也由低逐漸增高；當(dāng)當(dāng) Q 增至某一數(shù)值，增至某一數(shù)值， H 則不在增加；則不在增加； Q 繼續(xù)增加，繼續(xù)增加， H 則下則下

48、降。此凸形曲線有一個(gè)峰。峰的左邊，降。此凸形曲線有一個(gè)峰。峰的左邊， Q 增大，增大， H 也增大；也增大；峰的右邊，峰的右邊， Q 增大，增大， H 降低。說(shuō)明離心式泵的流量與揚(yáng)程之降低。說(shuō)明離心式泵的流量與揚(yáng)程之間存在者相互制約的關(guān)系。這是由于水力損失的緣故。間存在者相互制約的關(guān)系。這是由于水力損失的緣故。v因此，離心式泵在性能曲線高峰的右邊運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，如果得到較因此，離心式泵在性能曲線高峰的右邊運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，如果得到較大的流量，必須降低揚(yáng)程大的流量，必須降低揚(yáng)程(即減少幾何揚(yáng)程與損失揚(yáng)程即減少幾何揚(yáng)程與損失揚(yáng)程)；如；如管路阻力管路阻力(損失揚(yáng)程損失揚(yáng)程)加大或幾何揚(yáng)程增高，流量必然減少。加大或幾

49、何揚(yáng)程增高，流量必然減少。（2） N - Q 曲線。曲線。隨著隨著 Q 的增大，的增大， N 不斷上升。說(shuō)明流量大，不斷上升。說(shuō)明流量大，消耗的功率越大。當(dāng)消耗的功率越大。當(dāng) Q 為零值時(shí)，為零值時(shí)， N 有最小值；這時(shí)消耗的有最小值；這時(shí)消耗的功率，主要用于克服機(jī)械摩擦。為了防止起動(dòng)電流過(guò)大燒毀功率，主要用于克服機(jī)械摩擦。為了防止起動(dòng)電流過(guò)大燒毀電機(jī)，所以離心式泵都是在電機(jī)，所以離心式泵都是在 Q = 0（壓出管路的閘閥全閉）時(shí)（壓出管路的閘閥全閉）時(shí)起動(dòng)。起動(dòng)。 9.1.6 離心式泵的性能曲線離心式泵的性能曲線 （3） - Q 曲線。隨著曲線。隨著 Q 的增大，的增大， 由低到高，再由高到

50、由低到高，再由高到低，有一個(gè)最高點(diǎn)，即最高效率點(diǎn)。此最高效率點(diǎn)所對(duì)低，有一個(gè)最高點(diǎn)，即最高效率點(diǎn)。此最高效率點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的流量應(yīng)的流量 Q 、揚(yáng)程、揚(yáng)程 H 、功率、功率 N ，稱為離心式泵的最佳工，稱為離心式泵的最佳工況。況。v制造廠生產(chǎn)的泵，其銘牌上所標(biāo)明的揚(yáng)程、流量、功率制造廠生產(chǎn)的泵，其銘牌上所標(biāo)明的揚(yáng)程、流量、功率等數(shù)值，就是指這種泵效率最高時(shí)的揚(yáng)程、流量、功率，等數(shù)值，就是指這種泵效率最高時(shí)的揚(yáng)程、流量、功率，即所謂即所謂最佳工況的性能最佳工況的性能。為了保持泵的較高的經(jīng)濟(jì)性，。為了保持泵的較高的經(jīng)濟(jì)性，一般要求在最高效率點(diǎn)附近的范圍內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)，如圖中所示一般要求在最高效率點(diǎn)附近的范圍內(nèi)運(yùn)

51、轉(zhuǎn)，如圖中所示的的“工作范圍工作范圍”。v按第按第4章的阻力公式知章的阻力公式知 9.1.7 泵在管路中的工況點(diǎn)泵在管路中的工況點(diǎn)v流體在管路中流動(dòng)，其流量與管路阻力有一定的關(guān)系。表示流體在管路中流動(dòng)，其流量與管路阻力有一定的關(guān)系。表示流量與阻力關(guān)系的曲線，稱為此流量與阻力關(guān)系的曲線，稱為此管路的特性曲線管路的特性曲線。v將單位重量液體從吸液池舉上一個(gè)幾何高度將單位重量液體從吸液池舉上一個(gè)幾何高度 HG到排液池里，到排液池里，克服在長(zhǎng)為克服在長(zhǎng)為 L、斷面積為、斷面積為 A 的管路中流動(dòng)時(shí)的阻力，所需的的管路中流動(dòng)時(shí)的阻力，所需的能量設(shè)為能量設(shè)為HA ，則，則 lGAhHHgvDLhl2)(2

52、2222)(RQgAQDL（9.24） v式中式中 R 稱為管阻常數(shù)，其值與管路的材料、尺寸、局部裝置稱為管阻常數(shù)，其值與管路的材料、尺寸、局部裝置及閥門開(kāi)啟度有關(guān)。管路一定，及閥門開(kāi)啟度有關(guān)。管路一定，R 為定值。為定值。 v此式為管路特性曲線的表此式為管路特性曲線的表示式，如圖示式，如圖9.7所示。由圖所示。由圖可知：有地形（幾何）高可知：有地形（幾何）高度差的管路特性曲線為一度差的管路特性曲線為一條不通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的拋物條不通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的拋物線。線。 9.1.7 泵在管路中的工況點(diǎn)泵在管路中的工況點(diǎn)v上式說(shuō)明，當(dāng)管路一定，即為定值時(shí)，管路阻力隨流量的平上式說(shuō)明，當(dāng)管路一定，即為定值時(shí)，管路

53、阻力隨流量的平方而變。因此方而變。因此 （9.25） 2RQHHGA圖圖9.7 管路特性曲線管路特性曲線 9.1.7 泵在管路中的工況點(diǎn)泵在管路中的工況點(diǎn)v泵一般都裝置在管路上工作。泵經(jīng)吸入管路自吸液池吸泵一般都裝置在管路上工作。泵經(jīng)吸入管路自吸液池吸上的液體，又經(jīng)壓出管路送往排液池。單位時(shí)間內(nèi)由泵上的液體，又經(jīng)壓出管路送往排液池。單位時(shí)間內(nèi)由泵排出的液體體積，也就是同一時(shí)間內(nèi)在管路中流動(dòng)的液排出的液體體積，也就是同一時(shí)間內(nèi)在管路中流動(dòng)的液體體積，即流量是一致的。體體積，即流量是一致的。v在此流量的情況下，單位重量液體在泵中獲得的能量，在此流量的情況下，單位重量液體在泵中獲得的能量，也正是這個(gè)

54、重量的液體流經(jīng)管路時(shí)所需要的能量。也正是這個(gè)重量的液體流經(jīng)管路時(shí)所需要的能量。v按同一比例尺將泵在給定的轉(zhuǎn)速下的性能曲線按同一比例尺將泵在給定的轉(zhuǎn)速下的性能曲線 H - Q 與與管路裝置的特性曲線管路裝置的特性曲線HA = HG + hl 繪在同一坐標(biāo)圖上，這繪在同一坐標(biāo)圖上，這兩條曲線的交點(diǎn)兩條曲線的交點(diǎn) M，就是泵在此管路系統(tǒng)中的，就是泵在此管路系統(tǒng)中的工況點(diǎn)工況點(diǎn)，表示當(dāng)時(shí)泵在此管路系統(tǒng)中的運(yùn)轉(zhuǎn)的工況：流量為表示當(dāng)時(shí)泵在此管路系統(tǒng)中的運(yùn)轉(zhuǎn)的工況：流量為QM ，揚(yáng)程為揚(yáng)程為HM ，功率為，功率為NM ，效率為，效率為M 。 9.1.7 泵在管路中的工況點(diǎn)泵在管路中的工況點(diǎn)v泵的性能曲線泵的

55、性能曲線 H - Q 的最高點(diǎn)為的最高點(diǎn)為 F，其右邊的工況點(diǎn)，其右邊的工況點(diǎn)，屬于穩(wěn)定工況區(qū)；屬于穩(wěn)定工況區(qū)；v若管路的特性曲線很陡峭（例如，當(dāng)若管路的特性曲線很陡峭（例如，當(dāng) HG 值很大，而且值很大，而且R 值也很大。諸如閥門開(kāi)啟度很小，局部阻力很多，管值也很大。諸如閥門開(kāi)啟度很小，局部阻力很多，管徑很小，管路很長(zhǎng)，管壁很粗糙等），則管路特性曲線徑很小，管路很長(zhǎng)，管壁很粗糙等），則管路特性曲線 HA = HG + RQ2 與泵的曲線與泵的曲線 H - Q 的交點(diǎn)的交點(diǎn) M 工況點(diǎn)，工況點(diǎn)，可能落在最高點(diǎn)可能落在最高點(diǎn) F 的左邊，泵的工作將不穩(wěn)定，發(fā)生振的左邊，泵的工作將不穩(wěn)定，發(fā)生振動(dòng)

56、現(xiàn)象。動(dòng)現(xiàn)象。v泵一般應(yīng)避免在不穩(wěn)定區(qū)運(yùn)轉(zhuǎn)。泵一般應(yīng)避免在不穩(wěn)定區(qū)運(yùn)轉(zhuǎn)。 9.1.8 離心式泵的選擇離心式泵的選擇 v選擇離心式清水泵，一般按下列步驟進(jìn)行：選擇離心式清水泵，一般按下列步驟進(jìn)行：（1）根據(jù)生產(chǎn)上對(duì)流量）根據(jù)生產(chǎn)上對(duì)流量 Q 及幾何揚(yáng)程及幾何揚(yáng)程 HG 的要求，在泵安的要求，在泵安裝地點(diǎn)至需要液體（如水）的地方，擬訂輸液（水）管裝地點(diǎn)至需要液體（如水）的地方，擬訂輸液（水）管路的配置方案，選擇管路中的流速路的配置方案，選擇管路中的流速 v 與管徑與管徑 d，然后計(jì)算，然后計(jì)算管路的阻力，確定所需要的泵的揚(yáng)程管路的阻力，確定所需要的泵的揚(yáng)程 H 與流量與流量 Q 。v水在管中的流動(dòng)

57、，選擇合理的流速，從而確定管徑。根水在管中的流動(dòng)，選擇合理的流速，從而確定管徑。根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，幾十據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，幾十km長(zhǎng)的輸水管路，水在其中流動(dòng)的平長(zhǎng)的輸水管路，水在其中流動(dòng)的平均流速均流速 v = 0.50.7 m/s；在工廠內(nèi)的輸水管路，水的平均；在工廠內(nèi)的輸水管路，水的平均流速流速 v = 13 m/s。（2）根據(jù)）根據(jù) Q 與與 H，在泵的產(chǎn)品樣本或說(shuō)明書中，選擇能滿，在泵的產(chǎn)品樣本或說(shuō)明書中，選擇能滿足要求的泵。選擇時(shí)，可考慮把所需揚(yáng)程加大足要求的泵。選擇時(shí)，可考慮把所需揚(yáng)程加大5%，不要，不要太大，否則不經(jīng)濟(jì)。太大，否則不經(jīng)濟(jì)。 9.1.8 離心式泵的選擇離心式泵的選擇 v一般有關(guān)

58、泵的說(shuō)明書中，都載有泵的性能曲線，可通過(guò)計(jì)一般有關(guān)泵的說(shuō)明書中，都載有泵的性能曲線，可通過(guò)計(jì)算，將管路特性曲線畫出。若兩曲線相交的工況點(diǎn)恰是泵算，將管路特性曲線畫出。若兩曲線相交的工況點(diǎn)恰是泵的最佳工況點(diǎn)或是在泵的工作范圍內(nèi)，則所選擇的泵可以的最佳工況點(diǎn)或是在泵的工作范圍內(nèi)，則所選擇的泵可以認(rèn)為是經(jīng)濟(jì)與合理的。認(rèn)為是經(jīng)濟(jì)與合理的。（3）如果生產(chǎn)上要求的流量過(guò)大，沒(méi)有合適的泵，或者生）如果生產(chǎn)上要求的流量過(guò)大，沒(méi)有合適的泵，或者生產(chǎn)上所要求的流量變化較大，則可以考慮泵的并聯(lián)裝置問(wèn)產(chǎn)上所要求的流量變化較大，則可以考慮泵的并聯(lián)裝置問(wèn)題。根據(jù)生產(chǎn)上所需要的流量，按不同的情況，取其一半題。根據(jù)生產(chǎn)上所需

59、要的流量，按不同的情況，取其一半或更小的數(shù)值來(lái)選擇泵，但揚(yáng)程仍應(yīng)滿足要求?？紤]并聯(lián)或更小的數(shù)值來(lái)選擇泵，但揚(yáng)程仍應(yīng)滿足要求。考慮并聯(lián)裝置時(shí)，盡可能選擇同樣型號(hào)的泵，因安裝及零配件的準(zhǔn)裝置時(shí)，盡可能選擇同樣型號(hào)的泵，因安裝及零配件的準(zhǔn)備，都比較方便。備，都比較方便。（4）泵選定后，尚需根據(jù)管路安裝情況，檢查泵的吸入高）泵選定后，尚需根據(jù)管路安裝情況，檢查泵的吸入高度是否超過(guò)規(guī)定的限度。度是否超過(guò)規(guī)定的限度。（5）管路的直徑，不能小于泵進(jìn)口或出口的直徑。如預(yù)先）管路的直徑，不能小于泵進(jìn)口或出口的直徑。如預(yù)先設(shè)計(jì)時(shí)選用的管徑過(guò)大或過(guò)小，應(yīng)重新計(jì)算。設(shè)計(jì)時(shí)選用的管徑過(guò)大或過(guò)小，應(yīng)重新計(jì)算。 9.2 離

60、心式通風(fēng)機(jī)離心式通風(fēng)機(jī)離心式通風(fēng)機(jī)的工作原理與離心式泵相同。離心式通風(fēng)機(jī)的工作原理與離心式泵相同。主要部件是葉輪，其葉片焊接在底盤與蓋主要部件是葉輪，其葉片焊接在底盤與蓋板上。葉輪出口處的寬度比離心式泵的要板上。葉輪出口處的寬度比離心式泵的要大，可做成單面進(jìn)風(fēng)或雙面進(jìn)風(fēng)的葉輪。大，可做成單面進(jìn)風(fēng)或雙面進(jìn)風(fēng)的葉輪。 9.2.1 通風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓、風(fēng)量和效率通風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓、風(fēng)量和效率 v單位體積氣體通過(guò)風(fēng)機(jī)所獲得的能量，就是風(fēng)機(jī)的單位體積氣體通過(guò)風(fēng)機(jī)所獲得的能量，就是風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓，又風(fēng)壓，又稱全壓或全風(fēng)壓稱全壓或全風(fēng)壓，單位為，單位為Nm/m3或或N/m2。v圖圖9.8為裝有吸氣管與排氣管的離心式風(fēng)機(jī)裝置