N
N
电
电功率
N 电出
传
N
N N电出 传 电机 N电出 电功率 电
《化工原理》电子教案/第二章

Ne
Ne N
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泵
三．离心泵的主要性能参数
轴功率和效率 与效率有关的各种能量损失： （1）容积损失：
内漏
转 速 流 量 压 头 轴 功 率 和 效 率 允 许 汽 蚀 余 量
c1
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理论压头H
1 1 2 Qu2 Q 2 H u2 cot 2 r2 cot 2 g 2r2 b2 2b2 g
r2
c2r c2
c2u b2
思考：与H有关的因素有哪些？分别是怎样 的关系？ w2 讨论： （ 1 ） H 与流量 Q 、叶轮转速 、叶 2 2 轮的尺寸和构造（r2、b2、2）有关；
理论压头H
似乎泵设计时应取前弯叶片，因其H 为最高。但实际 上泵的设计都采用后弯叶片。Why？ w2 w2 w2 c2小，泵内流动阻力损失小
回忆： 思考： 为什么叶片弯曲？ 泵壳呈蜗壳状？ 思考： 为什么导轮的弯曲 方向与叶片弯曲方向 相反？
c2 c2
c2
u2 u2 u2
后弯叶片 径向叶片 前弯叶片
w2

c2
2
c 2 u2 cos 2 c1 u1 cos 1 H g
u2
w1
1
《化工原理》电子教案/第二章
c1
u1
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理论压头H
r2
c2r c2
c 2 u2 cos 2 c1 u1 cos 1 H g
离心泵设计中，一般都使设计流量下的1=90 则cos1=0。于是
2 2 u u 1 2 2 1 r2 r12 2 2 2


1
c1
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《化工原理》电子教案/第二章
理论压头H
H
2 p 2 p1 c 2 c12 g 2g
2 p2 p1 u2 u12 原因一：离心力作功 2 1 原因二：液体由1流到2时，由于流动通道逐渐扩大， w逐渐变小，这部分能量将转化为静压能。 c 2 2 2 p 2 p1 w1 w2 2 g 2g 2
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《化工原理》电子教案/第二章
实际压头H 实际压头比理论压头要小。具体原因如下：
（1）叶片间的环流运动 请点击观看动画 此损失只与叶片数、液 体黏度等有关，与流量几 乎无关。 考虑这一因素后，图中 理论压头线a变为直线b 。
b
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《化工原理》电子教案/第二章
实际压头H （2）阻力损失 此损失可近似视为与流 速的平方呈正比。
（2）水力损失
环流损失、阻力损失和冲击损失
（3）机械损失
泵轴与轴承、密封圈等机械部件之间的摩擦
机械 容积 损失 损失
水力 损失
小型水泵：一般为5070% 大型泵：可达90%以上
N
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Ne
《化工原理》电子教案/第二章
三．离心泵的主要性能参数
转 速 流 量 压 头 轴 功 率 和 效 率 允 许 汽 蚀 余 量
叶片后弯，2<90，cot2>0， 即H随流量增大而减小； 叶片径向，2=90，cot2=0， 即H不随流量而变化； 叶片前弯，2>90，cot2<0， 即H随流量增大而增大。
w2 2 w2 2 2 w2
2>90
2=90

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后弯叶片
径向叶片 《化工原理》电子教案/第二章前弯叶片
3．导轮
请点击观看动画
固定不动
思考：为什么导轮的弯曲方向与叶片 弯曲方向相反？
答案见后面的内容
《化工原理》电子教案/第二章
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二．离心泵主要构件的结构及功能
4. 轴封装置 ----减少泵内高压液体外流，或防止空气侵入泵内。
填料密封请点击观看动画 填料如浸油或渗涂石墨的石棉带、碳纤维、氟纤维和膨胀石墨等， 填料不能压得过紧，也不能压得过松，应以压盖调节到有液体成滴 状向外渗透。 请点击观看动画 机械密封
由(2) 流体与叶片的相对运动的运动轨迹 可视为与叶片形状相同。
《化工原理》电子教案/第二章
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理论压头H
液体在高速旋转的叶轮中的运动分为2种:
周向运动：
u r
w2

沿叶片表面的运动：处处与叶片相切，速度w
思考：u1、u2孰大？ w1 、w2孰大？
c2
2
u2
w1
1
《化工原理》电子教案/第二章
第三节 通风机、鼓风机、压缩机和真空泵
一、离心通风机 二、往复压缩机
2
《化工原理》电子教案/目录
第二章 流体输送机械
液体输送机械 泵 流体输送机械 通风机 鼓风机 气体压送机械 压缩机 真空泵
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《化工原理》电子教案/第二章
离心泵特性曲线的影响因素 液体性质 密度:
对H~Q曲线、~Q曲线无影响，但 N 故，N~Q曲线上移。 Why？ 黏度: 当比20℃清水的大时，H，N， 实验表明，当<20倍清水的黏度（ 20℃ ）时，对特 性曲线的影响很小，可忽略不计。
铭 牌
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《化工原理》电子教案/第二章
转速 流量
转 速 流 量 压 头 轴 功 率 和 效 率 n，单位r.p.s或r.p.m 允 许 汽 蚀 余 量 Q，泵单位时间实际输出的液体量，m3/s或m3/h。
三．离心泵的主要性能参数
可测量。 压头 H，又称扬程，泵对单位重量流体提供的有效能 量，m。可用如图装置测量。
c1
u1
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理论压头H
在1与2之间列伯努利方程式，得：
2 p 2 p1 c 2 c12 g 2g
H
p2 p1 g 产生的原因：
原因一：离心力作功
1 kg液体受到的离心力为：Fc
r2 r
2r
c2

2
2 p2 p1 2 F dr c rdr 1 r1 r1
目录
第二章 流体输送机械
第一节 离心泵
一、离心泵的构造和工作原理 二、离心泵主要构件的结构及功能 三、离心泵的主要性能参数 四、离心泵的特性曲线 五、离心泵的工作点与流量调节 习题课 六、离心泵的安装高度 七、离心泵的类型、选用、安装与操作
1
《化工原理》电子教案/目录
目录
第二节 其它类型泵
一、其它叶片式泵 二、容积式泵 三、各类泵在化工生产中的应用
c2u b2
c 2 u2 cos 2 c 2 u u2 H g g
w2

又 Q 2r2 b2 c 2r u2 c 2 u cot 2 c2r
c2 u
2 2
2
c2
c2r
c2u
u2
Q u2 cot 2 2r2 b2
《化工原理》电子教案/第二章
w1
1
1
u1
u1
《化工原理》电子教案/第二章
三．离心泵的主要性能参数
轴功率和效率 有效功率Ne=mswe＝QgH，单位W 或kW 轴功率， 用N表示，单位W 或kW 效率，无量纲 三者关系（如图）： N e QgH
转 速 流 量 压 头 轴 功 率 和 效 率 允 许 汽 蚀 余 量
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《化工原理》电子教案/第二章
四．离心泵的特性曲线
由图可见： Q，H ，N，有最大值（设计点）。
思考： 离心泵启动时出 口阀门应关闭还 是打开，why？ 为什么Q＝0时 ， N 0 ？
《化工原理》电子教案/第二章
０2
高效区
最高效率5％～8％ 区域为泵高效区
设计点
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《化工原理》电子教案/第二章
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1 Qu2 1 2 Q 2 H u2 cot g 2 r2 cot 2 理论压头 H g 2r2 b2 g 2b2
（4）理论压头H与液体密度无关。 这就是说，同一台泵无论输送何种密度的液 体，对单位重量流体所能提供的能量是相同的。
第二章 流体输送机械
按泵的工作原理分:
叶片式：如 离心式、轴流式、混流式等 特点：依靠旋转的叶片向液体传送机械能 泵容积式：如 往复式、回转式等 特点：机械内部的工作容积不断发生变化。 其它式：射流式、旋涡 泵等。
特点：工作原理无法归到上述两者的泵
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《化工原理》电子教案/第二章
允许汽蚀余量将在后面介绍。
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《化工原理》电子教案/第二章
四．离心泵的特性曲线
上述这些主要性能参数间的关系无法理论推得，一般由 厂家测定，并用曲线表示出来，称为离心泵特性曲线。常 用的共有三条线，如图。
平坦型 H~Q曲线 陡降型 驼峰型
N~Q曲线 ~Q曲线 测定条件： 固定转速， 20C清水
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《化工原理》电子教案/第二章
c1
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理论压头H
2 2 2 2 2 2 u2 u1 w1 w2 c2 c1 H 2g 2g
根据余弦定理可知：
w c u 2c1 u1 cos 1
2 1 2 1 2 1
2 2 2 w2 c2 u2 2c 2 u2 cos 2
在泵进口b 、泵出口 c 间列机械能衡算式：
2 2 p b ub p c uc H h0 h f g 2 g g 2 g