離心泵風(fēng)機(jī)空壓機(jī)

第三章泵

3.1泵的分類及用途

3.2離心泵的典型結(jié)構(gòu)與工作原理

3.3離心泵的工作特性

3.4其他泵概述

3.5泵的選用

3.1泵的分類及用途3.1.1泵的分類*泵的定義：輸送液體的流體機(jī)械稱為泵。*泵的分類：#泵按其形成的流體壓力（全壓）分成：低壓泵：全壓p＜2MPa中壓泵：全壓p2MPa~6MPa

高壓泵：全壓p＞6MPa#泵按工作原理的不同，可大致分為三類：

（1）葉片式泵工作葉輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，葉輪上的葉片將能量連續(xù)地傳給流體，從而將流體輸送到高壓、高位處或遠(yuǎn)處的泵。如離心泵（徑流式）、軸流泵、混流泵（斜流式）、旋渦泵。離心泵軸流泵1.葉輪2.葉片3.泵殼4.吸入管5.吸入濾網(wǎng)和止回閥6.排送管混流泵

（2）容積式泵通過(guò)工作室容積周期性變化而實(shí)現(xiàn)輸送流體的泵。機(jī)械運(yùn)動(dòng)方式不同可分：為往復(fù)式和回轉(zhuǎn)式。

往復(fù)泵：活塞泵，柱塞泵，隔膜泵。

回轉(zhuǎn)泵：齒輪泵，螺桿泵，滑片泵。

活塞泵1.水缸2.活塞吸入沖程3.吸入閥箱排送沖程4.吸入閥5.排送閥箱6.排送閥7.排送管8.吸入管9.濾網(wǎng)設(shè)備齒輪泵（3）其他類型泵噴射泵、水錘泵、真空泵噴射泵工作流體：液體、蒸汽、空氣被輸送流體：液體、氣體效率較低：15％～30％

水錘泵

動(dòng)力：上下水位落差的水流流量小，揚(yáng)程較高，出水不均勻

軸流式水輪機(jī)真空泵3.1.2泵的用途3.2離心泵的典型結(jié)構(gòu)與工作原理3.2.1離心泵的典型結(jié)構(gòu)、分類及命名方式3.2.1.1離心泵的典型結(jié)構(gòu)1吸入室（泵蓋）2葉輪

3蝸殼（泵體）4軸5填料密封6軸承箱7托架（1）吸入室*要求：液體流淌損失小；液體流入葉輪時(shí)速度分布均勻。*型式：通常采納錐體管式和圓環(huán)形式。

錐體管式：最普遍；錐度約7°~18°。

圓環(huán)形：軸向尺寸較短，結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)潔。流體進(jìn)入葉輪的撞擊損失和旋渦損失大，流速分布不太均勻→總損失較大。

多級(jí)泵大都采納此形式。（因其入口損失在泵的總揚(yáng)程中的比重不大）(2)葉輪*型式：按葉輪的吸入口分：?jiǎn)挝~輪、雙吸葉輪。按葉輪外側(cè)有無(wú)輪蓋分：閉式葉輪、半開(kāi)式葉輪、開(kāi)式葉輪。（3）蝸殼（壓出室）

收集來(lái)自葉輪的液體，并使流體的部分動(dòng)能→壓力能，最后將流體均勻地引向次級(jí)葉輪或?qū)蚺懦隹?。單?jí)離心式泵的機(jī)殼大都為螺旋形蝸式機(jī)殼。3.2.1.2離心泵的分類（1）按流體吸入葉輪的方式分類

單吸式泵：液體由葉輪一面進(jìn)入葉輪。

制造

容易；液體在其間的流淌情況較佳；葉輪兩面所受壓力不同，產(chǎn)生軸向壓力。

雙吸式泵：液體從葉輪兩面同時(shí)進(jìn)入葉輪。

葉輪及泵殼制造均較簡(jiǎn)潔；兩面的液體在葉輪出口匯流時(shí)產(chǎn)生沖激；葉輪兩面壓力相等，無(wú)軸向力存在；雙面吸水，泵之吸水量可較單面吸水者為大。

（2）按級(jí)數(shù)分類

單級(jí)泵多級(jí)泵

（2）按泵體形式分類

蝸殼泵：殼體呈螺旋外形。單渦殼、雙蝸殼、多蝸殼。

筒形泵：殼體為筒形結(jié)構(gòu)。（Fig.4-2atpage153）3.2.1.3離心泵的命名方式

150

S

300-50

A泵的類型，A、B、C分別表示葉輪外徑經(jīng)過(guò)一、二、三次切割。設(shè)計(jì)工況點(diǎn)揚(yáng)程為50m；多級(jí)泵標(biāo)出的為單級(jí)揚(yáng)程。流量為300m3/h單級(jí)雙吸離心泵.Table4-1atP154吸入口直徑為150mmIS

80-65-160單級(jí)單吸離心泵吸入口直徑為80mm壓出口直徑為65mm葉輪直徑為160mm3.2.2離心泵的工作原理及基本方程3.2.2.1離心泵的性能參數(shù)（1）流量（2）揚(yáng)程（有效能頭）

單位重量液體從泵進(jìn)口（泵進(jìn)口法蘭）處→泵出口（泵出口法蘭）處能量的增值，即1N液體通過(guò)泵獲得的有效能量。單位：——即泵抽送液體的液柱高度。

*揚(yáng)程主要體現(xiàn)的是液體壓力的提高

H=Eout–Ein

E——單位重量液體的總機(jī)械能，

Eout——

泵出口處單位重量液體的能量Ein

——

泵進(jìn)口處單位重量液體的能量（3）轉(zhuǎn)速（4）汽蝕余量（凈正吸頭）

NPSH(NetPositiveSuctionHead)，單位:

m（5）功率和效率軸功率（輸入功率），N——原動(dòng)機(jī)傳到泵軸上的功率。單位：W

有效功率，Ne——單位時(shí)間內(nèi)從泵中輸送出去的液體在泵中獲得的有效能量。（總）效率，η——

有效功率/軸功率

*泵中的損失一般分為三種：容積損失、水力損失、機(jī)械損失*不同類型泵的效率參考值：

3.2.2.2離心泵的工作原理及基本方程（1）離心泵的工作過(guò)程*灌泵過(guò)程：原動(dòng)機(jī)啟動(dòng)前，用水灌滿泵殼和吸水管道。*工作過(guò)程：包括吸水和壓水過(guò)程壓水過(guò)程：原動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)→葉片使流體旋轉(zhuǎn)→流體壓力勢(shì)能和動(dòng)能↑；同時(shí)，慣性力作用→流體由中心向葉輪邊緣流去→以很高的速度流出葉輪→進(jìn)入壓出室（導(dǎo)葉或蝸殼）→經(jīng)集中管排出。吸水過(guò)程：葉輪中心的流體流向邊緣→葉輪中心形成低壓區(qū)（當(dāng)具有足夠的真空時(shí)），在吸入端壓強(qiáng)作用下（一般是大氣壓）→流體經(jīng)吸入室進(jìn)入葉輪。（2）離心泵的基本工作原理*葉輪內(nèi)流體的運(yùn)動(dòng)——速度三角形*描述離心泵內(nèi)流淌的三個(gè)主要方程1.連續(xù)方程2.歐拉方程式3.伯努利方程*有限葉片數(shù)對(duì)理論揚(yáng)程的影響△斯陀道拉公式

后彎式葉輪，有限葉片數(shù)理論揚(yáng)程計(jì)算采納

斯陀道拉公式。△普夫萊德?tīng)柟?/p>

離心泵中應(yīng)用較為廣泛。

s——葉片軸面投影圖中線對(duì)轉(zhuǎn)軸的靜矩，

ψ——閱歷系數(shù)，3.3離心泵的工作特性3.3.1離心泵的汽蝕及預(yù)防措施3.3.1.1汽蝕發(fā)生的機(jī)理及嚴(yán)重后果（1）汽蝕發(fā)生的機(jī)理*機(jī)械剝蝕作用

△泵入口→葉輪入口→葉片入口四周K點(diǎn)壓力變化：流體壓力逐漸下降至最低pK

若pK

≤pV

→液體汽化

且溶解在液體中的氣體析出→形成汽泡（汽+空氣）

△葉道內(nèi)壓力變化：壓力逐漸↑，若p＞pV

→汽泡凝結(jié)潰滅（汽泡潰滅可以ms

或μs

計(jì)），→形成空穴；瞬間內(nèi)周圍的液體以極高的速度向空穴沖來(lái)，液體相互撞擊→局部壓力↑↑（瞬時(shí)局部壓力可達(dá)幾十Mpa

甚至幾百M(fèi)Pa）汽泡在過(guò)流部件表面四周潰滅→形成對(duì)過(guò)流部件的打擊，高頻、高壓的沖擊→金屬材料發(fā)生塑性變形和局部硬化，產(chǎn)生疲憊，性能變脆，很快就會(huì)發(fā)生裂紋與剝落，形成蜂窩狀孔洞?！g進(jìn)一步作用，裂紋相互貫穿、孔洞相連，直到葉輪或泵殼被蝕壞甚至斷裂。

*化學(xué)腐蝕作用高壓區(qū)，汽泡體積壓縮，溫度上升；水汽凝結(jié)

放出熱量；水力沖擊引起水流和金屬表面變形。→裂開(kāi)汽泡四周溫升的物質(zhì)的溫升可達(dá)500℃~800℃水中析出的活性氣體（自然界中的水一般溶有5%左右的空氣）+高溫→化學(xué)腐蝕作用。*電化學(xué)腐蝕高溫高壓下，水流產(chǎn)生帶電

現(xiàn)象；過(guò)流部件的不同部位，因汽蝕產(chǎn)生溫差，形成溫差熱電偶，產(chǎn)生電流，導(dǎo)致金屬表面產(chǎn)生化學(xué)腐蝕作用。注：水力沖擊引起的機(jī)械剝蝕，首先使材料破壞，且是造成材料破壞的主要緣由。（2）汽蝕的嚴(yán)重后果①損壞過(guò)流部件②使水泵性能下降，甚至惡化。汽蝕發(fā)生→

大量汽泡產(chǎn)生

→流道過(guò)流面積↓，流淌方向

轉(zhuǎn)變

→水流的正常流淌規(guī)律破壞

→能量損失↑，H，q，η飛快↓，甚至達(dá)到斷流狀態(tài)注：該性能變化對(duì)于不同比轉(zhuǎn)數(shù)的泵有不同的特點(diǎn)低比轉(zhuǎn)數(shù)離心泵：葉槽狹長(zhǎng)，寬度較小汽蝕開(kāi)頭后，汽泡區(qū)飛快擴(kuò)展到葉槽的整個(gè)寬度（首先是葉槽進(jìn)口部位），“堵塞”流道，破壞水流的連續(xù)性，消滅“斷裂”工況，水泵性能曲線呈急劇下降的狀態(tài)。中、高比轉(zhuǎn)數(shù)的離心泵和混流泵：葉輪槽道較寬，不易被汽泡“堵塞”，所以水泵性能曲線先是緩慢↓；當(dāng)流量↑，汽蝕進(jìn)展到肯定程度時(shí)，才消滅“斷裂”工況。高比轉(zhuǎn)速軸流泵：葉片間流道相當(dāng)寬闊，汽蝕開(kāi)頭后汽蝕區(qū)不易擴(kuò)展到整個(gè)流道，因此，性能曲線不僅下降緩慢，而且也不消滅“斷裂”工況。③振動(dòng)與噪聲汽泡潰滅時(shí)，產(chǎn)生壓力瞬時(shí)↑水流質(zhì)點(diǎn)間撞擊→水泵產(chǎn)生噪聲和振動(dòng)現(xiàn)象液體對(duì)泵殼和葉輪打擊當(dāng)汽蝕振動(dòng)頻率與水泵自振頻率接近時(shí)→引起共振。注：汽蝕噪聲具有較廣的頻譜（最高頻率可達(dá)106Hz），可用來(lái)探測(cè)汽蝕是否已發(fā)生和消滅的一種方法。④阻礙水力機(jī)械向高速進(jìn)展3.3.1.2汽蝕余量和汽蝕判別式汽蝕的發(fā)生由兩部分決定：

泵，吸入裝置（1）有效汽蝕余量（NPSHa）汽蝕余量：泵進(jìn)口處單位水量所具有的總水頭與相應(yīng)的汽化壓力

水頭之差。大小用換算到水泵基準(zhǔn)面的米水柱高度表示。即，在泵進(jìn)口處的水流除壓力水頭要高于汽化壓力水頭外，水流的總水頭（總比能）應(yīng)比汽化壓力水頭有多少富余，才能保證泵內(nèi)不發(fā)生汽蝕。注：水泵的基準(zhǔn)面的確定（GB7021-86）NPSHa是由水泵的安裝條件所確定的汽蝕余量，故又稱其為

泵吸入裝置的有效汽蝕余量當(dāng)水泵安裝于進(jìn)水池水面以下時(shí)的NPSHa的表達(dá)式？（2）泵必需的汽蝕余量（NPSHr）

必需汽蝕余量：對(duì)于給定的泵，在給定的轉(zhuǎn)速和流量下，保證泵內(nèi)不發(fā)生汽蝕，必需具有的（即需要的）汽蝕余量。即，泵入口到葉輪內(nèi)最低壓力點(diǎn)K處，因流速變化和水力損失所需要的能量（壓力能頭降低的程度，可表示為）。通常由泵制造廠規(guī)定

*水由泵進(jìn)口→葉輪，能量開(kāi)頭↑之前，壓力還要連續(xù)↓：①泵進(jìn)口→葉輪進(jìn)口：流道過(guò)水面積一般↓，流量肯定時(shí)，流速↑，壓力↓。②水流進(jìn)入葉輪，繞流

葉片端部時(shí)，急劇轉(zhuǎn)彎，流速↑，在葉片背面

的K點(diǎn)處最為顯著，K點(diǎn)壓力急劇↓。③泵進(jìn)口→K點(diǎn)過(guò)程中產(chǎn)生水力損失，消耗能量，水流壓力↓?？梢?jiàn)，泵內(nèi)水流壓力最低初為葉輪進(jìn)口葉片端部背面的K點(diǎn)。*NPSHr的表達(dá)式：由上可知：由NPSHa=NPSHr=NPSHc得汽蝕基本方程：

*允許汽蝕余量NPSHs：為了保證泵內(nèi)不發(fā)生汽蝕，依據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，人為規(guī)定的汽蝕余量。對(duì)于一般清

水泵，留0.3m作為平安余量。3.3.1.3提高離心泵抗汽蝕性能的措施一方面，使泵具有盡可能小的NPSHr；另一方面，使泵入口處具有足夠大的NPSHa。（1）提高離心泵抗汽蝕性能①改進(jìn)泵吸入口→葉片入口四周的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使v0,w0,λ1,λ2↓。*↑葉輪吸入口直徑D0，↓輪轂直徑dh，↑葉片入口邊寬度b1

→葉輪進(jìn)口和葉片進(jìn)口的過(guò)流面積↑

→

v0,w0↓。*適當(dāng)↑葉輪前蓋板進(jìn)口段的曲率半徑

Ru

→液流緩慢轉(zhuǎn)彎

→

↓

壓降

→

λ1

↓

*適當(dāng)↓

葉片進(jìn)口的厚度，且將葉片進(jìn)口修圓近流線型

→

λ2

↓。*↓葉輪和葉片進(jìn)口部分的表面粗糙度→

λ1，λ2

↓。*將葉片進(jìn)口

向葉輪進(jìn)口延長(zhǎng)。②采納前置誘導(dǎo)輪提前接受誘導(dǎo)葉片

做功→↑葉輪進(jìn)口處的壓力注：可能使水泵性能不穩(wěn)定③采納雙吸式或降低轉(zhuǎn)速

↓流速→↓v0,w0④設(shè)計(jì)工況采納稍大的正沖角葉片入口安裝角β1A：一般取10°~40°液體進(jìn)入葉輪相對(duì)速度的液流角β1

沖角：i=β1A-β1，一般取3°~13°。

i↑

→β1A

↑

→葉片進(jìn)口處的彎曲↓

→葉片進(jìn)口面積↑

→λ1

↓

注：正沖角過(guò)大→η↓⑤采納抗汽蝕材料制造葉輪如：鋁鐵青銅9-4，不銹鋼2Cr13等。（2）提高進(jìn)液裝置汽蝕余量①↑泵前儲(chǔ)液罐中液面上的壓力pA。②↓泵前吸上裝置的安裝高度Hg*泵的吸上真空高度HS：泵進(jìn)口處的大氣壓力與肯定壓力的差值。

（即真空度）

*吸上真空高度HS與NPSHa的關(guān)系：*最大吸上真空高度HSmax保證泵內(nèi)壓力最低點(diǎn)不發(fā)生汽蝕時(shí)（即開(kāi)頭發(fā)生汽蝕時(shí)）的Hs

最大吸上真空高度是通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)確定的。為使泵不發(fā)生汽蝕，HS<HSmax，并留有平安余量0.3m~0.5m。③吸上裝置改為倒灌。④↓泵前管路上的流淌損失ΔHA-S。3.3.2離心泵的性能及調(diào)節(jié)3.3.2.1離心泵的運(yùn)行特性(1)泵的特性曲線泵的性能：在肯定轉(zhuǎn)速下，H，N，η，NPSHr與qv之間的關(guān)系。①能頭與流量性能曲線（H-qv）*無(wú)限多葉片時(shí)的理論能頭與理論流量性能曲線（Ht∞-qvt）*實(shí)際能頭與流量的性能曲線（H-qv）②功率與流量性能曲線

*軸功率與流量性能曲線（N-qV）修正Nh-qVt曲線→性能曲線N–qV機(jī)械損失修正：機(jī)械損失與流量無(wú)關(guān)。Nh-qVt→N-qVt

容積損失修正：大、小流量區(qū)不同。注：大流量區(qū)，容積損失使實(shí)際流量下降，有效功率下降得多，下降的程度大于軸功率的降低程度，泵效率下降，性能變壞。③效率與流量性能曲線（η-qv）

確定H-qV、N-qV兩條性能曲線后，即可計(jì)算出不同流量下η的值。*效率最高點(diǎn)一般為額定工況點(diǎn)；*高效工作區(qū)取最高效率點(diǎn)下5%~8%。*效率與葉輪形式：④NPSHr-qv注：確定泵的安裝高度時(shí)，應(yīng)依據(jù)最大流量下的NPSHr，（2）泵在不穩(wěn)定工況下工作實(shí)際運(yùn)行中泵的工況點(diǎn)，與其性能曲線和管路系統(tǒng)有關(guān)。*管路系統(tǒng)的特性曲線

泵的管路系統(tǒng)：指系統(tǒng)中除泵以外的全部附件、吸入管路、壓出管路、以及吸入容器和壓出容器的總和。管路系統(tǒng)性能曲線：管路系統(tǒng)能頭與通過(guò)管路中流體流量的關(guān)系。管路系統(tǒng)能頭：把單位重量流體自吸入容器表面輸送至壓出容器表面所需做的功。如圖：管路系統(tǒng)能頭Hc為下列各項(xiàng)之和：

①流體位能的增加值；

②流體壓能的增加值：；

③流體自吸入容器表面至壓出容器表面途中

各項(xiàng)損失的總和：包括：管路進(jìn)、出口損失，流淌摩擦損失，管路附件（閥門等）。設(shè)系統(tǒng)由n段管道m(xù)個(gè)局部阻力件組成，則：所以：假定：吸入容器和壓出容器中壓強(qiáng)不變，則，對(duì)于給定的系統(tǒng)：總的流淌損失一般與流量的平方成正比：綜上所述，管路系統(tǒng)的能頭可表示為：

管路系統(tǒng)性能曲線方程，管路性能方程（為二次拋物線）*泵的運(yùn)行工況點(diǎn)3.3.2.2離心泵運(yùn)行工況的調(diào)節(jié)泵的調(diào)節(jié)

——

轉(zhuǎn)變運(yùn)行工況點(diǎn)：*轉(zhuǎn)變泵的特性曲線；*轉(zhuǎn)變裝置的特性曲線；*同時(shí)轉(zhuǎn)變泵和裝置的特性曲線。（1）轉(zhuǎn)變泵的特性曲線的調(diào)節(jié)①轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)②切割（加長(zhǎng)）葉輪外徑③轉(zhuǎn)變前置導(dǎo)葉葉片角度的調(diào)節(jié)④泵的并聯(lián)或串聯(lián)調(diào)節(jié)⑤轉(zhuǎn)變半開(kāi)式葉輪葉片端部間隙的調(diào)節(jié)間隙↑→流量↓

→葉片壓力面和吸力面壓差↓

→H,N,η↓（2）轉(zhuǎn)變裝置特性曲線的調(diào)節(jié)①閘閥調(diào)節(jié)（節(jié)流調(diào)節(jié)）轉(zhuǎn)速不變，轉(zhuǎn)變安裝在管路上的閥門、擋板等節(jié)流部件開(kāi)度，→轉(zhuǎn)變管路系統(tǒng)流量→轉(zhuǎn)變工況點(diǎn)。分為出口端節(jié)流調(diào)節(jié)和進(jìn)口端節(jié)流調(diào)節(jié)*出口端節(jié)流調(diào)節(jié)：

相應(yīng)的節(jié)流損失功率：M’點(diǎn)泵的有效功率：

軸功率：泵在系統(tǒng)中的可用功率

=有效功率

–

節(jié)流損失功率泵在M’點(diǎn)的運(yùn)行效率：故節(jié)流調(diào)節(jié)任一點(diǎn)的運(yùn)行效率：出口節(jié)流調(diào)節(jié)的優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)潔、牢靠、便利、調(diào)節(jié)裝置初投資很低。過(guò)去泵與風(fēng)機(jī)普遍采納此調(diào)節(jié)方式（現(xiàn)調(diào)節(jié)量較小的小容量離心泵，實(shí)驗(yàn)）。

缺點(diǎn)：節(jié)流能量損失很大，且隨調(diào)節(jié)量的↑而↑；并只能向小于額定流量的方向進(jìn)行調(diào)節(jié)。

軸流式泵（與風(fēng)機(jī)）不能采納該調(diào)節(jié)方式。*進(jìn)口端節(jié)流調(diào)節(jié)：（僅在風(fēng)機(jī)上使用）②液位調(diào)節(jié)（出口管路）壓水池液位↑→揚(yáng)程↑流量↓→液位↓壓水池液位↓

→揚(yáng)程↓流量↑→液位↑→壓水池液位保持在肯定范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié)。③旁路分流調(diào)節(jié)（回流調(diào)節(jié)）通過(guò)轉(zhuǎn)變分流管路上閥門的開(kāi)度，來(lái)轉(zhuǎn)變

泵出口

輸出流量的調(diào)節(jié)方式。泵本身性能曲線不變*泵的性能曲線：H-qv→H’-q’v

將管段AB作為泵的組成部分：即在H-qv曲線上每一個(gè)qv對(duì)應(yīng)的H—∑hAB

→H’-q’v）*輸出管路BC的性能曲線：HC1-qv分流管路閥門全關(guān)時(shí)的管路性能曲線。*分流管路BD的性能曲線：HC2-qv分流管路閥門全開(kāi)時(shí)的管路性能曲線。*泵的管路性能曲線：HC-qvHC1-qv和HC2-qv，在相同的裝置揚(yáng)程Hc下流量相加。*泵分流調(diào)節(jié)時(shí)的運(yùn)行工況點(diǎn)為P’（確定流量）*分流調(diào)節(jié)時(shí)運(yùn)行工況點(diǎn)的變化范圍：沿性能曲線H’-q’v從分流管路閥門全關(guān)時(shí)的M’點(diǎn)→

分流管路閥門全開(kāi)時(shí)的P’點(diǎn)*泵本身（不包括管段AB時(shí)）的運(yùn)行工況為P自P’點(diǎn)引水平線交于P1、P2*實(shí)際流經(jīng)輸出管路BC的輸出流量為：qVP1*流經(jīng)分流管路BD的分流流量為：qVP2*水泵可用的有效功率：軸功率：*水泵系統(tǒng)在P點(diǎn)的實(shí)際運(yùn)行效率：適用于:

流量減小，揚(yáng)程也要減小的場(chǎng)合。(3)汽蝕調(diào)節(jié)

凝結(jié)水泵汽蝕調(diào)節(jié)；使汽輪機(jī)的排汽量

與凝結(jié)水泵的輸出流量

保持動(dòng)態(tài)平衡。汽蝕調(diào)節(jié)原理：*凝結(jié)水泵正常工作時(shí)的運(yùn)行工況M點(diǎn)：

熱井水位最高（不發(fā)生汽蝕的最低高度）。*汽輪機(jī)負(fù)荷↓→

排汽量↓

+

而凝結(jié)水泵輸出流量還尚未↓→

熱井水位↓至Ⅰ，泵開(kāi)頭汽蝕，性能下降為Ⅰ曲線

+管路性能曲線幾乎不變→泵的運(yùn)行工況點(diǎn)為M1點(diǎn)流量削減到與倒灌熱井水位Ⅰ高度相對(duì)應(yīng)。隨著熱井水位的↓

→凝結(jié)水泵的輸出流量自動(dòng)↓反之亦然。動(dòng)態(tài)平衡。注：①汽蝕調(diào)節(jié)如果使用恰當(dāng)，對(duì)泵通流部件的損壞并不嚴(yán)重。確保凝結(jié)水泵長(zhǎng)期

低負(fù)荷平安運(yùn)行，應(yīng)采納耐汽蝕材料。可考慮同時(shí)應(yīng)用分流調(diào)節(jié)（再循環(huán)閥A）→熱井水位不致過(guò)低

→↓汽蝕調(diào)節(jié)程度。②可自動(dòng)調(diào)節(jié)流量，↓泵的耗電量。一般多在中、小型火力發(fā)電廠的凝結(jié)水泵上采納，大型機(jī)組不宜采納。3.3.3離心泵的啟動(dòng)與運(yùn)行3.3.3.1啟動(dòng)前的籌備工作（1）啟動(dòng)前檢查①潤(rùn)滑油②軸承潤(rùn)滑、密封和冷卻系統(tǒng)③轉(zhuǎn)子是否摩擦或卡?、苈?lián)軸器、皮帶防護(hù)裝置的檢查⑤泵、軸承座、電動(dòng)機(jī)的基礎(chǔ)地腳螺栓檢查⑥泵系統(tǒng)處于負(fù)荷最小的狀態(tài)，關(guān)閉出口調(diào)節(jié)閥⑦啟動(dòng)泵，觀察葉輪轉(zhuǎn)向與設(shè)計(jì)方向全都；使葉輪完全停轉(zhuǎn)后，再啟動(dòng)。（2）充水水泵啟動(dòng)前，泵殼和吸水管內(nèi)布滿水。（3）暖泵輸送高溫液體的泵，應(yīng)事先暖泵，否則，泵各處膨脹不均，造成泵體各部分變形、磨損、振動(dòng)和軸承抱軸事故。3.3.3.2啟動(dòng)程序①離心泵腔和吸水管內(nèi)全部布滿水；出口閥關(guān)閉；給水泵暖泵完畢；②強(qiáng)制潤(rùn)滑的泵，啟動(dòng)油泵向各軸承供油；③啟動(dòng)冷卻水泵或打開(kāi)冷卻水閥；④啟動(dòng)后空轉(zhuǎn)時(shí)間不允許超過(guò)2～4min；

轉(zhuǎn)速達(dá)到額定值后，逐漸打開(kāi)離心泵出口閥，↑流量，并達(dá)到要求的負(fù)荷。3.3.3.3運(yùn)行中的注意事項(xiàng)滾動(dòng)軸承溫升＜40℃，表面溫度＜70℃。運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，測(cè)振器檢查，避開(kāi)振動(dòng)過(guò)大。避開(kāi)葉輪徑向跳動(dòng)和端面跳動(dòng)過(guò)大。3.3.4相像理論在泵中的應(yīng)用3.3.4.1泵流淌相像準(zhǔn)則3.3.4.2葉片式泵的相像定律3.3.4.3通用性能曲線（1）通用性能曲線實(shí)際工作過(guò)程中，泵與風(fēng)機(jī)需要在不同工況條件下運(yùn)行。采納調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速（如應(yīng)用變頻器或其他變速機(jī)構(gòu)）轉(zhuǎn)變運(yùn)行工況，是比較容易實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的調(diào)節(jié)方式之一，得到了廣泛應(yīng)用。人們可以通過(guò)做出“泵與風(fēng)機(jī)通用性能曲線”，簡(jiǎn)便、快捷、直觀地?fù)Q算出泵與風(fēng)機(jī)在各種不同轉(zhuǎn)速（有時(shí)是無(wú)級(jí)變速）條件下的性能參數(shù)，從而保證所設(shè)計(jì)或選用的產(chǎn)品能夠在不同轉(zhuǎn)速條件下均處于高效、節(jié)能運(yùn)行區(qū)域。

不同轉(zhuǎn)速下的性能曲線繪制在同一圖上，并繪制等效率曲線，稱為通用性能曲線。*（2）通用性能曲線的繪制①試驗(yàn)繪制通用性能曲線

將泵在一系列不同的轉(zhuǎn)速下進(jìn)行試驗(yàn)，測(cè)出不同轉(zhuǎn)速下，在不同工況下的qv,H,N，然后在一張圖上作出一系列相應(yīng)的H-qv等效曲線。精準(zhǔn)牢靠，試驗(yàn)工作量大。開(kāi)式試驗(yàn)裝置

閉式試驗(yàn)裝置

*流量測(cè)量孔板流量計(jì)，噴嘴流量計(jì)，文丘里流量計(jì)，蝸輪流量計(jì)。*功率測(cè)量電能表，功率表，電流、電壓表。*轉(zhuǎn)速測(cè)量轉(zhuǎn)速表，頻閃測(cè)速儀*揚(yáng)程的測(cè)量及計(jì)算

②理論繪制通用性能曲線*比例定律*已知某臺(tái)泵在轉(zhuǎn)速n0時(shí)的性能曲線，求轉(zhuǎn)速n時(shí)的性能曲線。如：已知轉(zhuǎn)速為n0時(shí)性能曲線上的任一工況點(diǎn)A，則轉(zhuǎn)速為n時(shí)與之對(duì)應(yīng)的相像工況點(diǎn)B可由比例定律確定：又：相像工況點(diǎn)的效率相等，則由轉(zhuǎn)速n0時(shí)的效率曲線η0-qv0→轉(zhuǎn)速n時(shí)的效率曲線η-qv。*相像工況點(diǎn)的（參數(shù)）變化規(guī)律由以上兩式得：上式表明：當(dāng)轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)變時(shí)，工況相像的一系列點(diǎn)，其揚(yáng)程與流量的平方之比為一常數(shù)。即，轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)變時(shí)，工況相像的一系列點(diǎn)是按二次拋物線規(guī)律變化的，且拋物線的頂點(diǎn)位于坐標(biāo)原點(diǎn)。注：a.

相像拋物線、等效率曲線相像拋物線上的點(diǎn)是相像工況點(diǎn)，且認(rèn)為相像工況點(diǎn)的效率是相等的，相像拋物線又稱為等效率曲線。

轉(zhuǎn)速變化不大（或轉(zhuǎn)速較高）時(shí)，該結(jié)論正確。轉(zhuǎn)速較低或變速范圍較大時(shí)，等效曲線偏離相像拋物線而成橢圓。

b.

只有同一條

相像拋物線

上的點(diǎn)存在相像關(guān)系

A，B——泵的不同工況點(diǎn)

A，M——泵變速運(yùn)行時(shí)的不同運(yùn)行工況點(diǎn)

B，M——相像工況點(diǎn)例：某臺(tái)可變速運(yùn)行的離心泵，在轉(zhuǎn)速n0下的運(yùn)行工況點(diǎn)為A（qVA，HA），現(xiàn)盼望通過(guò)降低轉(zhuǎn)速的方式，將流量減小至qVM，試確定此時(shí)泵的轉(zhuǎn)速。已知管路性能曲線、轉(zhuǎn)速n0時(shí)泵的性能曲線由于運(yùn)行工況點(diǎn)必定位于管路性能曲線上HC-qV+轉(zhuǎn)速降低后的流量值qVM→定出M點(diǎn)將qVM，HM代入→確定K值→作出過(guò)M點(diǎn)的相像拋物線OB

與泵的性能曲線H-qV交于B點(diǎn)

B點(diǎn)與M點(diǎn)是對(duì)應(yīng)的相像工況點(diǎn)+比例定律→n3.3.4.4比轉(zhuǎn)數(shù)汽蝕相像定律和汽蝕比轉(zhuǎn)數(shù)

①汽蝕相像定律

*用于解決水泵NPSHr的模擬換算；

*同一臺(tái)泵在非額定轉(zhuǎn)速運(yùn)行時(shí)NPSHr的換算問(wèn)題。在泵進(jìn)口

幾何相像，流淌相像（即相像工況）條件下，阻力系數(shù)相等，相應(yīng)流速比值相等，即：由以上，得汽蝕相像定律公式：

注：因汽蝕現(xiàn)象的簡(jiǎn)潔性，采納汽蝕定律公式換算的結(jié)果只能是

近似值②汽蝕比轉(zhuǎn)速汽蝕比轉(zhuǎn)速是衡量水泵抗汽蝕性能的參數(shù)：既可作為水泵汽蝕相似的判據(jù)，又可以其數(shù)值的大小表明水泵汽蝕性能的好壞。同一系列

幾何相像泵，在進(jìn)口過(guò)流斷面水流運(yùn)動(dòng)相像條件下，由汽蝕相像定律得：由相像定律得：聯(lián)立以上二式，并消去線性尺寸D，得：

S稱為吸入比轉(zhuǎn)速。美、英、日等國(guó)均采納S作為水泵汽蝕性能相像的判據(jù)，我國(guó)、俄羅斯等習(xí)慣使用汽蝕比轉(zhuǎn)速

C：*C或S的值越大，泵的吸水性能（抗汽蝕性能）越好：吸水性能較差的泵，C=600~700；

~中等的泵，C=800~1000；

~較好的泵，C=1000~1500；~格外好的泵，C=1600~3000；

*汽蝕比轉(zhuǎn)速公式（魯?shù)履?，前蘇聯(lián)，1934）表明：葉片泵的汽蝕性能，是由進(jìn)水側(cè)的幾何外形、水流運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力

條件決定的；而與出水側(cè)幾何外形、水流運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力條件基本無(wú)關(guān)。*汽蝕比轉(zhuǎn)速

C是葉片泵進(jìn)水條件相像的判據(jù)；

比轉(zhuǎn)速ns是出水條件相像的判據(jù)。若兩臺(tái)泵完全相像，則其C和ns值必定分別相等。

3.3.4.5葉輪的切割與加長(zhǎng)

*由相像定律導(dǎo)出切割前后性能參數(shù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系：①對(duì)于中、高比轉(zhuǎn)速的離心泵（ns=80～350）（及葉輪前盤為錐形或弧形的離心式通風(fēng)機(jī)）可認(rèn)為葉輪切割前后的出口過(guò)流面積不變，即：D2b2=D2’b2’,則由相像定律，有：②

對(duì)于低比轉(zhuǎn)速的離心泵（ns=30～80）（及葉輪出口四周的前盤為平直形的離心式通風(fēng)機(jī)）可認(rèn)為切割前后葉輪出口的寬度不變，即：b2=b2’,則由相像定律，有：以上各式稱為離心式泵（與風(fēng)機(jī)）的切割定律，表示切割前后對(duì)應(yīng)工況點(diǎn)之間的關(guān)系。

*切割前后對(duì)應(yīng)工況遵循的規(guī)律：①對(duì)于中、高比轉(zhuǎn)速的離心泵（ns=80～350）：上式稱為切割拋物線，表明：切割前后的對(duì)應(yīng)工況均在同一條過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的切割拋物線上。②對(duì)于低比轉(zhuǎn)速的離心泵（ns=30～80）：表明：切割前后對(duì)應(yīng)工況點(diǎn)均在同一條過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的直線上。例：輸送常溫清水的單級(jí)單吸離心泵在轉(zhuǎn)速n=2900r/min時(shí)的性能參數(shù)見(jiàn)表。管路性能曲線方程為：Hc=20+78000qV2(m，qV的單位為m3/s)。泵的葉輪外徑D2=162mm，水的密度=1000kg/m3。求：（1）此泵系統(tǒng)的最大流量及相應(yīng)的軸功率；（2）若擬通過(guò)切割葉輪方式達(dá)到實(shí)際所需的最大流量qV=6×10-3

m3/s，問(wèn)切割后葉輪直徑D2’為多少？（3）若設(shè)切割后的對(duì)應(yīng)工況效率不變，問(wèn)采納切割葉輪方式比采用出口節(jié)流調(diào)節(jié)能節(jié)省多少軸功率？解：①

把泵的性能曲線+管路性能曲線按相同的比例尺畫在同一坐標(biāo)軸上（如圖）。交點(diǎn)M為運(yùn)行工況點(diǎn)。運(yùn)行工況點(diǎn)的流量即為泵系統(tǒng)最大流量，查圖：qVmax=7.9×10-3

m3/sH=24.8mη=64.5%

軸功率為：②

葉輪切割，管路性能曲線不變→切割葉輪后的運(yùn)行工況點(diǎn)在管路性能曲線上流量為qV’=6×10-3

m3/s的點(diǎn)（圖中M’點(diǎn)）

未切割時(shí)工況點(diǎn)M對(duì)應(yīng)的離心泵的比轉(zhuǎn)速：

為中、高比轉(zhuǎn)速離心泵，對(duì)應(yīng)工況點(diǎn)在切割拋物線上，過(guò)M’點(diǎn)的切割拋物線為：

做切割拋物線與泵性能曲線交于A點(diǎn)，M’點(diǎn)與A點(diǎn)為切割前后的對(duì)應(yīng)點(diǎn)，由圖得出A點(diǎn)參數(shù)：qV=6.7×10-3

m3/s，H=28m由關(guān)系式：取D2’=146mm③

比較切割葉輪法和出口節(jié)流法使qV’=6×10-3

m3/s時(shí)各自的軸功率值：*切割后的運(yùn)行工況M’點(diǎn)的參數(shù)：H’=22.8m,qV’=6×10-3

m3/s,η’=ηA=65%（切割后效率不變）其軸功率為：*節(jié)流調(diào)節(jié)時(shí)，泵的性能曲線不變，管路性能曲線變陡，運(yùn)行工況

點(diǎn)M’’的參數(shù)：H’’=29.8m,qV’’=6×10-3

m3/s,η’’=64.5%節(jié)流調(diào)節(jié)時(shí)軸功率：得切割葉輪法比出口節(jié)流調(diào)節(jié)法節(jié)省軸功率：若考慮到時(shí)，效率下降1%，η’=64%，則：*泵的高效工作范圍*（高效）工作范圍最高效率點(diǎn)下降Δη，Δη=5%—8%。*離心泵工作范圍的調(diào)整①轉(zhuǎn)變轉(zhuǎn)速②切割葉輪外徑③更換葉輪曲線AB：未切割葉輪外徑D2時(shí)的揚(yáng)程性能曲線。曲線DC：允許最大相對(duì)切割量D2min時(shí)的揚(yáng)程性能曲線。（或葉輪外徑不變而轉(zhuǎn)速降低為n2的揚(yáng)程性能曲線。）AD&BC：近似為等效率拋物線。ABCD：轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)變時(shí)的高效工作區(qū)。3.3.4.6泵的系列型譜*系列：同類結(jié)構(gòu)或某種用途的泵稱為一個(gè)系列。*規(guī)格：同一系列中，尺寸和性能不同的泵。*型譜：將很多同類結(jié)構(gòu)、規(guī)格不同的泵的工作范圍繪在同一坐標(biāo)圖中，稱為型譜。（Fig.4-17atpage167）*系列型譜的用途：供用戶選泵；指動(dòng)身展新產(chǎn)品的方向。*系列型譜的編制：①選擇模型泵。②依據(jù)相像原理，依據(jù)肯定流量間隔和揚(yáng)程間隔，確定與模型泵幾何相像，比轉(zhuǎn)數(shù)相等的泵。③確定高效工作區(qū)。3.4其他泵概述3.4.1軸流泵3.4.1.1典型結(jié)構(gòu)*主要過(guò)流部件：葉輪、導(dǎo)葉、吸入管、排出管、外殼。*主要類型：立式、臥式、斜式固定葉片式、半調(diào)節(jié)葉片式、全調(diào)節(jié)葉片式。3.4.1.2工作原理討論軸流泵葉輪內(nèi)的能量轉(zhuǎn)換的方法：*采納離心式葉輪內(nèi)的能量轉(zhuǎn)換關(guān)系（無(wú)離心力而引起

揚(yáng)程的增加作用）*依據(jù)機(jī)翼理論分析軸流泵內(nèi)流淌情況翼型及葉柵的主要幾何參數(shù)1.翼型的主要幾何參數(shù)①翼型骨線（中線）：翼型兩面間內(nèi)切圓

中心的連線。②前、后緣點(diǎn)：骨線

與型線

的交點(diǎn)。③翼弦、弦長(zhǎng)b：連接前、后緣點(diǎn)的直線。④翼展l：機(jī)翼的長(zhǎng)度。⑤彎度（撓度）f：翼型中線

與翼弦

的距離

相對(duì)撓度：f/b⑥厚度δ：在弦長(zhǎng)的法線方向上翼型面之間的距離

相對(duì)厚度：δ/b⑦沖角α：來(lái)流速度方向與翼弦的夾角。正、負(fù)沖角⑧前駐點(diǎn)：來(lái)流接觸

翼型后開(kāi)頭分離的點(diǎn)（速度為0）。后駐點(diǎn)：流體繞流翼型后匯合的點(diǎn)（速度為0）。2.葉柵的主要幾何參數(shù)①列線（額線）：翼型各對(duì)應(yīng)點(diǎn)

的連線。②柵距t：葉柵中相鄰翼型

在葉柵列線方向上

的距離。③柵軸：與葉柵列線垂直

的直線，即葉輪的軸線方向。④葉柵稠密度（實(shí)度）σ：弦長(zhǎng)/柵距，σ=b/t。⑤安裝角βa：翼弦與列線之間的夾角。u—圓周速度va—忽視葉片厚度時(shí)肯定速度的軸向重量。l—弦長(zhǎng)（翼弦長(zhǎng)度，

中線兩端點(diǎn)的連線）t—柵距Cy—升力系數(shù)（升力、沖角）w∞—單個(gè)翼型時(shí)無(wú)窮遠(yuǎn)處的來(lái)流速度β∞—w∞與圓周方向的夾角λ—總作用力與升力的夾角，稱為滑翔角（滑動(dòng)角）3.4.1.3工作特性*揚(yáng)程曲線在小流量消滅“馬鞍形”。*功率曲線與揚(yáng)程曲線外形大體相像。*高效率區(qū)比較窄。*流量為0時(shí)（關(guān)死工況），揚(yáng)程、功率最大。（啟動(dòng)時(shí)，排液管閘閥應(yīng)全開(kāi)）3.4.1.4特點(diǎn)及應(yīng)用*特點(diǎn)：流量大揚(yáng)程低效率高*應(yīng)用：化工、水利、城市給排水等。3.4.2旋渦泵3.4.2.1典型結(jié)構(gòu)主要部件：葉輪、泵蓋、泵體、吸入口、排出口、隔板。

3.4.2.2工作原理3.4.2.3工作特性具有陡降的揚(yáng)程特性曲線。（揚(yáng)程的變化對(duì)流量的影響較離心泵為小，因此，對(duì)系統(tǒng)小的壓力波動(dòng)不敏感。）

3.4.2.4特點(diǎn)及應(yīng)用場(chǎng)合*特點(diǎn)：①

高H單級(jí)可達(dá)300m。與尺寸、轉(zhuǎn)速相同的離心泵相比，揚(yáng)程要高3~9倍；與同揚(yáng)程的容積式泵相比，尺寸小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔。

小qV

（0.05L/s~12L/s）；ns

＜40。②結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔。體積小，重量輕，在船舶裝置中具有極大的優(yōu)越性。③具有自吸能力，或借助于簡(jiǎn)潔裝置進(jìn)行自吸。④可實(shí)現(xiàn)氣液混輸。對(duì)于抽送含有氣體的易揮發(fā)的液體和氣化壓力很高的高溫液體具有重要的意義。⑤效率較低，一般為20%~40%，＜50%。⑥

抗汽蝕性能

較差。⑦

不宜輸送粘度大的液體。Re=Ru/ν>20000（葉輪半徑和圓周速度）。抽送介質(zhì)只限于純潔液體（輸送液體含有雜質(zhì)時(shí)，泵性能↓）⑧加工、裝配精度要求高。*應(yīng)用場(chǎng)合：化工、醫(yī)藥、消防、醫(yī)藥、以及一般增壓泵等。3.4.3雜質(zhì)泵3.4.3.1固液兩相流泵的分類一般可分成兩類：雜質(zhì)泵、無(wú)堵塞泵

①

雜質(zhì)泵（也稱為灰渣泵、礦漿泵）包括：泥漿泵、砂泵、挖沙泵等，主要用于：冶金、礦山、電力、煤炭、水泥等行業(yè)抽送尾礦、精礦、灰渣、煤泥、水泥等；也用于：江、河、湖、海的挖泥疏浚。這類泵主要應(yīng)考慮磨損問(wèn)題。②

無(wú)堵塞泵

包括：旋流泵、單流道泵、多流道泵，螺旋離心泵和開(kāi)式、半開(kāi)式離心泵等；主要用于：抽送污水、糞便、紙漿、工業(yè)廢水、纖維等。這類泵考慮的主要問(wèn)題是防止流道堵塞。*雜質(zhì)泵按工作原理可分為：

離心式泵、往復(fù)式泵、隔膜泵和螺桿泵，其中離心式泵約占雜質(zhì)泵總用量的70％。3.4.3.2典型結(jié)構(gòu)3.4.4往復(fù)活塞泵3.4.4.1典型結(jié)構(gòu)與工作原理*往復(fù)活塞泵由液力端+動(dòng)力端組成：動(dòng)力端：曲軸、連桿、十字頭、軸承、機(jī)架等組成。液力端：液缸、活塞（或柱塞）、吸入閥、排出閥、填料函等。*種類：?jiǎn)胃讍巫饔帽谩胃纂p作用泵、三缸單作用泵。qqq3.4.4.2工作特性及調(diào)節(jié)*性能曲線qV-H：平行于H軸的直線，

高壓下，泄漏→qV↓η-H：大部分為直線，

高壓時(shí)，泄漏→η↓

低壓時(shí)，接近空轉(zhuǎn)狀況

N-H：H↑，N↑*汽蝕現(xiàn)象

吸液行程易產(chǎn)生氣泡→限制了活塞泵轉(zhuǎn)速↑*工況調(diào)節(jié)

轉(zhuǎn)變H——調(diào)節(jié)排出閥開(kāi)啟度：小開(kāi)啟度，排出壓力大；

大開(kāi)啟度，排出壓力小。

轉(zhuǎn)變qV——旁路調(diào)節(jié)、行程調(diào)節(jié)、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)。3.4.4.3特點(diǎn)及應(yīng)用場(chǎng)合*特點(diǎn)①qV與H

無(wú)關(guān)，只取決于活塞直徑D、活塞行程S、曲軸轉(zhuǎn)速n。

由于，無(wú)論在多少H下工作，只要?jiǎng)幼饕淮危涂梢耘懦龉ぷ魅莘e那么多的液體。②

H只取決于泵在其中工作的水力裝置的特性，與泵本身無(wú)關(guān)。

由于：在水力裝置中，無(wú)論對(duì)活塞產(chǎn)生多大的壓力，只要原動(dòng)機(jī)有足夠的功率，活塞泵本身有足夠的強(qiáng)度，那么就可以推動(dòng)活塞將液體排出。

因此，同一臺(tái)活塞泵可以產(chǎn)生不同的H：在高壓水力裝置中可以產(chǎn)生高H，在低壓裝置中只能產(chǎn)生低H。

以上兩點(diǎn)，是活塞泵（容積式泵）與葉片式泵的根本區(qū)分。③

自吸性能好。④

排出流量和壓力產(chǎn)生脈動(dòng)。*應(yīng)用場(chǎng)合

①適用于輸送壓力高（＞10MPa），流量小（＜100m3/h）的各種介質(zhì)。（小qV，高H下工作時(shí)，離心泵工作輪直徑很大，流道很窄，工作葉輪外表面與周圍液體的摩擦損失和水流在葉輪內(nèi)部流道的水力摩擦損失都很大，η較低。）

②適用于輸送粘性流體。

③

計(jì)量泵（定量泵、比例泵）用于精確計(jì)量，通常要求計(jì)量泵的穩(wěn)定性精度＜±1%。3.4.5螺桿泵3.4.5.1典型結(jié)構(gòu)及工作原理主要類型有：?jiǎn)温輻U泵、雙螺桿泵、三螺桿泵。單螺桿泵（Fig.）：1-壓出管；2-襯套；3-螺桿；4-萬(wàn)向聯(lián)軸器；5-吸入管；6-傳動(dòng)軸；7-軸封；8-托架；9-軸承；10-泵軸Fig.單螺桿泵外形圖和剖面圖轉(zhuǎn)子外形：假設(shè)有一半徑為R、圓心為O1的大圓和一個(gè)半徑為e、圓心為O2的小圓，如果大圓以均勻角速度繞小圓圓心O2旋轉(zhuǎn)，同時(shí)又沿穿經(jīng)小圓圓心O2的軸線O2-O2作勻速直線移動(dòng)，則大圓運(yùn)動(dòng)所形成的軌跡，就是轉(zhuǎn)子的外形。大圓圓心O1的軌跡：是一條以e為半徑，以O(shè)2-O2為軸線的螺旋線（虛線所示），其螺距為t單螺桿的中心線：軸線O2-O2螺桿的偏心距：O2-O2與單螺桿斷面圓圓心O1的距離e泵單螺桿泵

潛水電動(dòng)式井用單螺桿泵

1.電纜2.輸水管3.泵體

4.進(jìn)水口（濾水網(wǎng)）

5.潛水電動(dòng)機(jī)。。3.4.5.2工作特性與特點(diǎn)*特性：

隨揚(yáng)程↑，體積流量↓*特點(diǎn)：

①

損失小，效率高。

②

壓力高而均勻、流量均勻；轉(zhuǎn)速高，能與原動(dòng)機(jī)直聯(lián)。

③

結(jié)構(gòu)緊湊，傳動(dòng)平穩(wěn)，經(jīng)久耐用，工作平安牢靠。*適用場(chǎng)合幾乎適用于任何粘度的液體；液壓傳動(dòng)和調(diào)節(jié)（精密、牢靠）；

計(jì)量泵。類型壓力流量m3/h溫度℃應(yīng)用舉例單螺桿泵1－10MPa0.2-4080－150化工泵，污水泵，污油泵，粘膠泵雙螺桿泵1－8MPa0.4-100080－400化工泵，輕油泵，輸油泵，膠液泵三螺桿泵12-21MPa0.2-60080-300液壓泵，燃油泵，滑油泵，輸油泵五螺桿泵1MPa100-40080滑油泵，輸油泵3.4.5.3型號(hào)

G40×4－8/103G36×6－2.4/40三螺桿螺桿直徑螺桿螺距數(shù)泵的流量泵的排出壓力（mm）（m3/h）（0.4MPa）3.4.6滑片泵（自學(xué)）3.4.7齒輪泵3.4.7.1典型結(jié)構(gòu)及工作原理齒輪泵分為外嚙合齒輪泵、內(nèi)嚙合齒輪泵兩種。*外嚙合齒輪泵：相互嚙合的主動(dòng)齒輪＋從動(dòng)齒輪一般具有相同的外形和大小兩齒輪按相反的方向等速回轉(zhuǎn)工作過(guò)程：由于兩齒輪的齒頂外圓及兩端面都被泵體和泵端蓋所密封，且由嚙合著的牙齒a、b、c將泵腔分成兩個(gè)密閉的腔室A和B，而這兩個(gè)腔室又分別和各自的吸入管口及排出管口相通。當(dāng)主動(dòng)軸帶動(dòng)兩齒輪按圖示箭頭的方向作相反方向回轉(zhuǎn)時(shí)，原來(lái)嚙合的牙齒a就逐漸遲出嚙合，于是密閉的腔室A容積逐漸增大，腔室內(nèi)的壓力降低，產(chǎn)生局部真空，將吸入管內(nèi)的油液吸入到腔室A，因此腔室A稱為吸入腔。被吸入到齒間的油液將隨著齒輪的回轉(zhuǎn)，沿著泵體3的內(nèi)側(cè)壁帶動(dòng)到腔室B，在腔室B內(nèi)；由于牙齒c的逐漸進(jìn)入嚙合，插入到另一齒輪的齒谷空間，將齒間的油液擠出，腔室B的容積逐漸變小，壓力增高，達(dá)到排出壓力時(shí)，油液就從腔室B經(jīng)排出口排出，因此腔室B就稱為排出腔。*內(nèi)嚙合齒輪泵：泵體2＋外齒輪1＋內(nèi)齒圈3＋月牙形隔塊4＋泵軸5等兩齒輪可互為主動(dòng)輪工作過(guò)程：當(dāng)內(nèi)齒圈3按圖示的逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，它帶動(dòng)外齒輪l作相同方向回轉(zhuǎn)。泵的工作腔被兩相互嚙合的齒輪及月牙形隔塊4分隔成兩個(gè)密封腔室A和B，并產(chǎn)生容積的變化。左側(cè)腔室A由于兩齒輪的牙齒退出嚙合，容積↑，壓力↓，產(chǎn)生吸入過(guò)程，直到牙齒轉(zhuǎn)到月牙形隔塊左側(cè)尖端時(shí)，齒間容積全部布滿油液，并由此分為兩路，當(dāng)牙齒轉(zhuǎn)過(guò)月牙形隔塊右側(cè)尖端后，牙齒又開(kāi)頭進(jìn)入嚙合，容積↓，壓力↑，將油液擠壓到排出腔B排出。3.4.7.2工作特性*流量公式：*性能曲線

高效工作范圍較寬

3.4.7.3特點(diǎn)及應(yīng)用場(chǎng)合*特點(diǎn)容積式泵；結(jié)構(gòu)輕松、緊湊；構(gòu)造、制造簡(jiǎn)潔，工作牢靠，維修保養(yǎng)便利；

流量小、均勻；輸出壓力高。*應(yīng)用場(chǎng)合輸送粘性較大的液體，如燃油、潤(rùn)滑油，可作為潤(rùn)滑系統(tǒng)油泵和液壓系統(tǒng)油泵。不宜輸送含有顆粒雜質(zhì)的液體。3.4.7.4型號(hào)及名稱（自學(xué)）3.5泵的選用從現(xiàn)有的泵系列產(chǎn)品中選擇；新設(shè)計(jì)制造。3.5.1泵的選用原則及分類3.5.1.1選用原則總原則：所選擇的設(shè)備在系統(tǒng)中能夠平安（牢靠）、經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行。主要內(nèi)容：確定泵的型式（型號(hào)）、臺(tái)數(shù)、規(guī)格、轉(zhuǎn)速以及相配套的傳動(dòng)部件和原動(dòng)機(jī)（功率、轉(zhuǎn)速等）。選擇程序：①充分了解整個(gè)裝置的用途，管路布置，地形條件，被輸送流體的性質(zhì)及狀況（如清水、粘性流體、含雜質(zhì)的流體、特殊要求的流體，被輸送流體的溫度、密度、及當(dāng)?shù)卮髿鈮海?，運(yùn)行條件等原始資料。②

依據(jù)實(shí)際要求，確定最大流量和最大揚(yáng)程。然后視不同用途分別加上適當(dāng)?shù)钠桨苍Ａ?，作為選擇泵的依據(jù)。額定流量:取最大流量，或正常流量的1.1～1.15（1.05～1.1）倍額定揚(yáng)程:取所需揚(yáng)程的1.05～1.1倍。③

依據(jù)已知條件，選擇適當(dāng)?shù)谋玫念愋停⑼瑫r(shí)考慮流量調(diào)節(jié)方式。如給水泵、凝結(jié)水泵等均有專用的產(chǎn)品類型可供選擇。④節(jié)能要求。選擇高效率的泵（泵長(zhǎng)期運(yùn)行工況點(diǎn)位于高效區(qū)）⑤汽蝕。例⑥泵的類型確定后，依據(jù)已知的計(jì)算流量、揚(yáng)程確定其規(guī)格。⑦對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行全面的經(jīng)濟(jì)和技術(shù)比較。例：一臺(tái)吸入口直徑為600mm的單吸單級(jí)泵，輸送常溫清水，其工作參數(shù)為Q=880l/s，允許（最大）吸上真空高度為3.5m，吸管段的阻力估量為0.4m，求：（1）若幾何安裝高度為3.0m時(shí)，該泵能否正常工作？（2）若該泵安裝在海拔為1000m的地區(qū)（大氣壓為9.2m），抽送40℃的清水（汽化壓力為0.75m），允許的幾何安裝高度為多少？注：允許吸上真空高度是制造廠在大氣壓101.325kPa和20℃

清水條件下試驗(yàn)得出，與使用條件不符時(shí)，應(yīng)修正：（1）泵入口處的流速：相應(yīng)的速度水頭為：計(jì)算允許的幾何安裝高度：該泵不能正常工作。（2）則允許的幾何安裝高度為：3.5.1.2各種泵的適用范圍（Fig.4-41atpage182）3.5.1.3選用分類①按性能要求選用

揚(yáng)程變化大——混流泵、軸流泵（揚(yáng)程曲線傾斜大）。

流量變化大——離心泵（揚(yáng)程曲線平緩、壓力變化?。?。

吸水性能——雙吸泵。

汽蝕性能——立式泵，且葉輪位于水下。②按工作介質(zhì)選用a.粘性介質(zhì)輸送

葉片式泵：液體粘度↑→功耗↑，流量↓，揚(yáng)程↓。

清水泵輸送高粘度介質(zhì)時(shí)需性能換算。

容積式泵：液體粘度↑→泄漏量↓→容積效率↑，流量↑；泵功耗↑，總效率↓。不同類型泵的適用粘度范圍見(jiàn)：Table4-5atpage183.b.含氣液體的輸送b.含氣液體的輸送含氣量↑→流量、揚(yáng)程、效率均↓。

且消滅噪聲、振動(dòng)、斷流、腐蝕加劇、斷軸現(xiàn)象。各類泵含氣量允許極限見(jiàn)：Table4-6atpage183.c.低溫液化氣的輸送介質(zhì)溫度范圍：-196℃~-30℃，低溫泵或深冷泵，低溫材料。防止泄漏，機(jī)械密封。d.含固體顆粒液體的輸送

固體顆粒的磨蝕作用。磨蝕性和腐蝕性共同作用。e.不允許泄漏液體的輸送密封。f.腐蝕性介質(zhì)的輸送金屬泵、非金屬泵。3.5.2泵的選用方法及步驟3.5.2.1選用方法在泵的類型

確定后，進(jìn)一步選用一般兩種方法：①利用泵性能表選擇水泵

a.依據(jù)計(jì)算流量和揚(yáng)程，在某一類型水泵性能中，查找某一規(guī)格的泵，使其與性能表中列出的具有代表性的流量、揚(yáng)程相等或相像（一般為中間一行）。若有兩種以上規(guī)格的泵都能同時(shí)滿意計(jì)算流量和揚(yáng)程，則優(yōu)先選用比轉(zhuǎn)數(shù)高、結(jié)構(gòu)尺寸小、重量輕者。若在該類型的泵中查不到合適的規(guī)格，則可考慮選定與計(jì)算相近的規(guī)格；必要時(shí)還可通過(guò)變徑

或變速

使之符合要求。

b.選定泵的規(guī)格后，應(yīng)檢查泵在系統(tǒng)中的運(yùn)行情況，即在流量、揚(yáng)程變化范圍內(nèi)，是否處于高效區(qū)。若工況點(diǎn)偏離，應(yīng)考慮重選。

②利用泵的系列型譜圖選擇水泵a.確定計(jì)算流量

和計(jì)算揚(yáng)程；b.選定轉(zhuǎn)速，計(jì)算比轉(zhuǎn)速；c.依據(jù)比轉(zhuǎn)速的大小，決定所選泵的類型（包括級(jí)數(shù)）；d.依據(jù)所選規(guī)格，從“泵類產(chǎn)品樣本”中找到相應(yīng)的泵性能曲線。e.依據(jù)泵在系統(tǒng)中的運(yùn)行方式，以及系統(tǒng)的管路性能，檢查泵是否處于高效區(qū)，若在，泵的規(guī)格即可確定。若不在，重復(fù)。f.對(duì)于運(yùn)行中需要常常進(jìn)行流量調(diào)節(jié)的大型泵，在泵的規(guī)格確定后，應(yīng)通過(guò)經(jīng)濟(jì)性比較，選定合適的流量調(diào)節(jié)方式。Example1atpage185①選定管道直徑

流量公式

設(shè)定吸水管、出水管流速選定工業(yè)用管道②計(jì)算水泵所需揚(yáng)程

吸水管沿程阻力損失、局部阻力損失

壓水管沿程阻力損失、局部阻力損失

揚(yáng)程＝吸水管損失＋壓水管損失＋吸水高度＋壓送高度③

依據(jù)考慮裕量后的揚(yáng)程、流量；在單級(jí)離心泵系列型譜圖查找適合的泵④

吸程（汲程）校正

允許（最大）吸上真空高度HSmaxExample2atpage186①選擇最大流量工況進(jìn)行計(jì)算（NPSHr最大，NPSHa最?。谟?jì)算NPSHa③

查得NPSHr④

比較NPSHa

與

NPSHr

Example3

乙烯生產(chǎn)過(guò)程中的小流量高揚(yáng)程泵（atpage187）高速部分流泵：結(jié)構(gòu)：分立式和臥式。原理：高速泵屬離心泵范疇，作用原理與離心泵相同，泵內(nèi)流淌的液體只有一部分通過(guò)圓形泵殼的切線方向由錐形集中管排出，其余液體隨葉輪作強(qiáng)制回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，故稱為切線泵

或部分流泵。性能曲線與一般離心泵不完全相像，揚(yáng)程－流量曲線為一稍向下傾斜的直線，很適用于流量變化、壓力穩(wěn)定之處。特點(diǎn)(Table4-7atpage187)：①轉(zhuǎn)速很高(14000~25000rpm)；②可增加揚(yáng)程、削減葉輪直徑或削減一般離心泵需要的級(jí)數(shù)、縮小體積；③一般為單級(jí)

開(kāi)式

徑向

直葉片葉輪；④可輸送高粘度或含有固體顆粒的液體；⑤幾乎沒(méi)有軸向力，軸徑較粗，振動(dòng)??；⑥效率低；⑦

機(jī)械密封和增速齒輪箱等要求高。Example4-8尿素生產(chǎn)過(guò)程中柱塞泵、高速部分流泵、多級(jí)泵比較例：有一臺(tái)輸送冷水的離心泵，當(dāng)轉(zhuǎn)速為1450rpm時(shí)，Q=1.24m3/s，H=70m，此時(shí)泵的軸功率N=1100kW，容積效率ηv=0.93，機(jī)械效率ηm=0.94，求流淌效率ηh。水的重度γ=9810N/m3。解：泵的總效率：例：現(xiàn)有一臺(tái)蝸殼式離心泵，轉(zhuǎn)速n=1450r/min，qvt=0.09m3/s，D2=400mm，D1=140mm，b2=20mm，β2A=25°，Z=7，

流體沿徑向流入葉片，試計(jì)算無(wú)限多葉片葉輪的理論揚(yáng)程Ht∞

（不計(jì)葉片厚度影響）及有限葉片葉輪的理論揚(yáng)程。①無(wú)限多葉片葉輪的理論揚(yáng)程：②由斯陀道拉公式計(jì)算有限葉片的理論揚(yáng)程：補(bǔ)充：泵的串聯(lián)、并聯(lián)運(yùn)行*不同性能泵的并聯(lián)運(yùn)行

當(dāng)非共用管段的阻力損失不行忽視時(shí)，可把非共用管段EO、FO分別作為泵Ⅰ、Ⅱ的組成部分。Fig.曲線Ⅰ’、Ⅱ’—包括非共用管段在內(nèi)的泵的性能曲線，即將相應(yīng)泵的性能曲線分別減去其對(duì)應(yīng)流量下非共用段EO、FO的阻力損失hEO、hFO。曲線Ⅲ（H-qV）b—并聯(lián)后的性能曲線。M—兩臺(tái)不同性能的泵并聯(lián)后的聯(lián)合運(yùn)行工況點(diǎn)。M1’

、M2’—并聯(lián)后包括非共用管段的泵Ⅰ、Ⅱ的運(yùn)行工況點(diǎn)。

M1、M2—并聯(lián)后泵Ⅰ、Ⅱ的實(shí)際運(yùn)行工況點(diǎn)（減去的管路阻力再加回）。

B1、B2—當(dāng)并聯(lián)泵中只有一臺(tái)運(yùn)行時(shí)，其單獨(dú)運(yùn)行的工況點(diǎn)。作業(yè)：2/3Fantheoryinstruction

風(fēng)機(jī)葉片式風(fēng)機(jī)離心風(fēng)機(jī)軸流風(fēng)機(jī)容積式風(fēng)機(jī)往復(fù)風(fēng)機(jī)回轉(zhuǎn)風(fēng)機(jī)葉氏風(fēng)機(jī)羅茨風(fēng)機(jī)螺桿風(fēng)機(jī)按工作原理分類離心軸流羅茨往復(fù)螺桿葉氏風(fēng)機(jī)按產(chǎn)生的風(fēng)壓分為：通風(fēng)機(jī)：風(fēng)壓小于15kPa；鼓風(fēng)機(jī)：風(fēng)壓在15～340kPa以內(nèi)；壓氣機(jī)：風(fēng)壓在340kPa以上。通風(fēng)機(jī)中最常用的是離心通風(fēng)機(jī)及軸流通風(fēng)機(jī)，按其壓力大小又可分為：低壓離心通風(fēng)機(jī)：風(fēng)壓在1kPa以下；中壓離心通風(fēng)機(jī)：風(fēng)壓在1～3kPa；高壓離心通風(fēng)機(jī)：風(fēng)壓在3～15kPa；低壓軸流通風(fēng)機(jī)：風(fēng)壓在0．5kPa以下；高壓軸流通風(fēng)機(jī)：風(fēng)壓在0．5～5kPa。按工作壓力分類

離心風(fēng)機(jī)工作原理

離心式風(fēng)機(jī)的工作原理是，葉輪高速旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的離心力使流體獲得能量，即流體通過(guò)葉輪后，壓能和動(dòng)能都得到提高，從而能夠被輸送到高處或遠(yuǎn)處。葉輪裝在一個(gè)螺旋形的外殼內(nèi)當(dāng)葉輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，流體軸向流人，然后轉(zhuǎn)90°進(jìn)入葉輪流道并徑向流出。葉輪連續(xù)轉(zhuǎn)，在葉輪人口處不斷形成真空，從而使流體連續(xù)不斷地被吸人和排出。風(fēng)機(jī)的工作原理軸流風(fēng)機(jī)工作原理軸流式風(fēng)機(jī)的工作原理是，旋轉(zhuǎn)葉片的擠壓推動(dòng)力使流體獲得能量升高其壓能和動(dòng)能，葉輪安裝在圓筒形(風(fēng)機(jī)為圓錐形)泵殼內(nèi)，當(dāng)葉輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，流體軸向流人，在葉片葉道內(nèi)獲得能量后，沿軸向流出。軸流式風(fēng)機(jī)適用于大流量、低壓力。風(fēng)機(jī)的工作原理風(fēng)機(jī)的工作原理往復(fù)風(fēng)機(jī)工作原理往復(fù)風(fēng)機(jī)主要