第三节 叶片泵的性能参数
（2）扬程（水头）——水泵对单位重量 （1kg）液体所做的功，也即单位重量液体通过水泵 后其能量的增值。以字母H表示，常用液柱高度m表 示。 其它单位：Pa (kPa)、atm(1个工程大气压) 1atm=98.0665 kPa ≈0.1 MPa 扬程计算为H=E2-E1
扬程
• 效率——水泵的有效功率与轴功率的比值，以η 表示。
水泵铭牌上效率为对应于通过设计流量时的最高 效率。
• 四、效率(η ) 水泵内的能量损失分三部分：水力损失、容积损失、机 械损失:
1、水力损失与水力效率η
h
水流在水泵内摩擦、局部、冲击损失 水力损失的大小决定于过流部件的形状尺寸、壁面 粗糙度和泵的工作情况。水力损失越大，泵扬程越小。
多级高扬程水泵
第三节 叶片泵的性能参数 叶片泵的性能参数
水泵的基本性能，通常由6个性能参数来表示：
1. 2. 3. 4. 5. 6. 流量（Q） 扬程（H） 功率（P） 效率（η ） 允许吸上真空高度或必需气蚀余量(NPSH) 转速(抽水量)——水泵在单位时间内所 输送的液体的体积或质量。 以字母Q表示，常用单位是m3/s、L／s、t/h。 水泵铭牌上的流量是指设计流量，有称额定流 量，水泵在此流量下运行效率最高。
流量：684m3/h 转数：1450r/min 效率：78% 轴功率：28kW 允许吸上 真空高度：4.5m 总量：660kg
第四节 离心泵的基本方程式
• 离心泵是靠叶轮的旋转来抽送水的，那么，工作 水流在旋转的叶轮中究竟是如何运动的呢? • 一个旋转的叶轮能够产生多大的扬程? • 对于这些运动规律，我们将借助于离心泵的基本 方程式的推导和分析，逐一得到进一步的了解。 •
• 1 ．哪些参数能表达叶片泵性能？各参数表示什么含义？ 常用哪些字母表达？各自的单位是什么？
思考题
• 6 ．什么是叶片泵的速度平行四边形？四边形中 的Cm值为什么可以表达水泵叶轮的流量？ • 7 ．什么是动量矩定理？用它推导叶片泵基本方 程式时为什么要有三个假定？基本方程式为什么 能适用于所有叶片泵和所有流体？ • 8 ．离心泵的叶片形状为什么一律向后弯曲？而 轴流泵的叶片为什么一律是扭曲的？试用基本方 程式加以说明。
一、叶轮中液体的流动情况
二、基本方程式
• 1、推导基本理论：动量矩定理：
L t
M
• 2、基本假定： a．液流为理想液体 b.叶槽中，液流均匀一致，叶轮同半径处液流的同 名速度相等； 即叶轮有无限多且无限薄叶片组成； c.液体在叶轮内处于稳定的流动状态。
二、基本方程式
• 1、推导基本理论：动量矩定理：
2、容积损失与容积效率η
v
水流流经叶轮之后，有一小部分高压 水经过泵体内间隙（如减漏环）和轴向力 平衡装置（如平衡孔、平衡盘）泄漏到叶 轮的进口，以及从轴封处泄漏到泵外，因 而消耗了一部分能量。漏损流量 q 的大小 与泵的结构形式、比转速及泵的流量大小 有关。在吸入口径相同的情况下，比转速 大的泵漏损流量小。对给定的泵，要降低 漏损量 q ，关键在于控制密封环与叶轮间 的运转间隙量。漏损量 q 越大，泵的出水 量 Q 越小。
• 2．水流通过水泵时，比能的增值(HT)与圆 周速度u2有关。而u2=(nлD2)/60，因此，水 流在叶轮中所获得的比能与叶轮的转速(n)、 叶轮的外径(D2)有关。增加转速(n)和加大 轮径(D2)，可以提高水泵之扬程。 • • 3．基本方程式适用于各种理想流体。这表 明，离心泵的理论扬程与液体的容重无关。 （抽水和抽气时扬程是一样的）
压程
总扬程
实际扬程
吸程
扬程
压力表 的读数 总扬程
第三节 叶片泵的性能参数
功 率
（3）轴功率（输入功率） (P)—泵轴得自原动机
所传递过来的功率称为轴功率，以P表示，单位以 KW表示，水泵铭牌上为轴功率，即额定功率。
（4）有效功率（输出功率）——单位时间内 水泵对液体所做的功，以Pu表示。
• 四、效率(η )
H h
HT 1 p
本课教学内容基本要求
• 1. 叶片泵的基本性能参数：提出表征 叶片泵基本性能的六大基本参数的定 义与意义。 • 2. 离心泵的基本方程式：叶轮中的液 体运动，速度三角形，基本方程式的 推导、讨论、修正与其物理意义。
思考题
• 2、什么是叶片泵的有效功率和轴功率？它们之间有何 关系？ • 3、动力机的旋转机械能是如何传递给液体的？在能量 的传递过程中会产生哪些损失？ 如何将这些损失减至 最小程度？ • 4 ．离心泵装置上的真空表与压力表读数各表示什么意 义？ • 5 ．液体在叶轮内的运动是什么运动？各运动间有什么 关系？
•谢谢！
必需气蚀余量(HPSH)——指水泵进口处，单位重量 液体所具有超过饱和蒸气压力的富裕能量。水泵厂一般 常用汽蚀余量来反映轴流泵等的吸水性能。单位为m。 两者是从不同的角度来反映水泵吸水性能好坏的参 数 ，可以确定水泵的安装高程。
水泵型号
水泵型号
水泵的铭牌
型号:12SH-28A 扬程：10m
水泵的铭牌
( u 2 C 2 u u 1C u 1 )
离心泵的基本公式
三、基本方程式的讨论
• 1．为了提高水泵的扬程和改善吸水性能，大多数离心泵在水流进 入叶片时，使α1 ＝90’，也即C1u＝0，此时，基本方程式可写成：
HT
u 2C 2 u g
为了获得正值扬程，必须使a2=0°，a2愈小，水泵的理论扬程 愈大。在实际应用中，水泵厂一般选用a2 ＝6 ° ～15 °左右。
3、机械损失与机械效率η
m
• 叶轮在泵体内的液流中旋转时，叶轮盖板 外侧与液体产生摩擦，泵轴转动时轴和轴 封、轴承产生摩擦，因而消耗了一部分能 量。
(6)转速——水泵叶轮的转动速度，通常以每分 钟转动的次数来表示，以字母n表示。常用单 位r/min。 转速必须控制在一定范围之内。
如果为异步电动机作为动力机，则额定转速：
L t
M
• 2、基本假定： a．液流是恒定流； b.叶槽中，液流均匀一致，叶轮同半径处液流的同 名速度相等； 即叶轮有无限多且无限薄叶片组成； c.液流为理想液体。
• 叶槽内水流上的作用力
• 可以得到下式：
HT 1 g

g
( C 2 R 2 cosa 2 - C 1 R 1 cosa 1 )
n =2950 r/min、 n =1450 r/min、 n =730r/min
n =485 r/min等等 （如果为同步电动机作为动力机，则额定转速 为多少呢？）
六、允许吸上真空高度或必需气蚀余量(HPSH)：
允许吸上真空高度——指水泵在标准状况下(即水温为 20℃、一个标准大气压)运转时，水泵所允许的最大的 吸上真空高度。单位为mH2O。
• 4.水泵的扬程是由两部分能量所组成的，
势扬程和动扬程组成，由于动能转化 为压能过程中，伴有能量损失，因此， 希望动扬程在水泵总扬程中所占的百 分比愈小，泵壳内水力损失就愈小， 水泵效率提高。
四、基本方程式的修正
• • • • 由于假定与实际应用不符，必须进行修正： 1.叶槽中，液流实际不均匀一致； 2.考虑泵壳内水力损失。 修正公式为：水泵的实际扬程