汽车发动机水泵设计
——叶海见
一、水泵分类
1、根据泵的工作原理和结构分:
叶片式泵、容积式泵( 和其他类型的泵 ) 如 : 喷射泵、空气升液泵、电磁泵等叶片式泵如 : 离心泵、旋涡泵、混流泵、轴流泵等
容积式泵如 : 往复泵、转子泵两种
往复泵 : 电动泵、蒸气泵
电动泵 : 柱塞 ( 活塞 ) 泵、隔膜泵、计量泵
转子泵 : 齿轮泵、螺杆泵、罗茨泵、滑片泵等
2、根据介质上分 :
清水泵、污水 ( 污物 ) 泵、油泵、耐腐蚀泵等 ;
3、从使用安装方式上分 :
管道式泵、液下式泵、潜水式泵等。

二、结构
三、性能参数
1、流量 Q
流量是泵在单位时间内输送出去的液体量( 体积或质量 ) 。

体积流量用 Q表示，单位是 :m3/s ， m3/h， l/s等。

质量流量用 Qm表示，单位是 :t/h ， kg/s 等。

质量流量和体积流量的关系为:
Qm=ρQ
式中ρ——液体的密度 (kg/m3 ，t/m3) ，常温清水ρ=1000kg/m3。

2、扬程 H
扬程是泵所抽送的单位重量液体从泵进口处( 泵进口法兰 ) 到泵出口处 ( 泵出口法兰 ) 能量的增值。

也就是一牛顿液体通过泵获得的有效能量。

其单位是
N?m/N=m，即泵抽送液体的液柱高度，习惯简称为米。

3、转速 n
转速是泵轴单位时间的转数，用符号n 表示，单位是 r/min 。

4、汽蚀余量 NPSH
汽蚀余量又叫净正吸头，是表示汽蚀性能的主要参数。

汽蚀余量国内曾用Δh 表示。

5、功率和效率
泵的功率通常是指输入功率，即原动机传支泵轴上的功率，故又称为轴功率，
用 P表示;
泵的有效功率又称输出功率，用Pe 表示。

它是单位时间内从泵中输送出去的
液体在泵中获得的有效能量。

因为扬程是指泵输出的单位重液体从泵中所获得的有效能量，所以，扬程和质
量流量及重力加速度的乘积，就是单位时间内从泵中输出的液体所获得的有效能量——即泵的有效功率 :
Pe=ρgQH(W)=γQH(W)
式中ρ——泵输送液体的密度(kg/m3);
γ——泵输送液体的重度(N/m3);
Q——泵的流量 (m3/s);
H——泵的扬程 (m);
g——重力加速度 (m/s2) 。

功率 P 和有效功率 Pe 之差内的失功率，其大小用的效率来量。

的效率有效功率和
功率之比，用η 表示。

四、汽机水
理 1:
( 一) 、水量
根据机所需的散量，利用能算
⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯? ,,cm(t,t)ww w21
⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯? m,q, ，3600wVww
由 ?、 ?式可得
⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯? ,,cq,(t,t)，
3600wwVw21w
比困，一般按下式估算:要精确的算,w
⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯? ,,q Pww
考水叶与外壳隙的泄露量，水的水量:
1⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯?
q,,qVVPw,V
由以上得水的水量:
qPwq,⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯? VP,c,(t,t)，3600Vww21
式中 :,——冷却系每小散量，KJ/h; w
c ——冷却液的比热， KJ/(kg?K) ，水为 4.187 KJ/(kg?K); w m
——冷却液每小时流量， kg/h; w
t——发动机进水温度，?，为防止气缸腐蚀，一般不低于75?; 1
t(t,t)——发动机出水温度， ?; 一般取 85,90? ，为保证冷却均匀，一般为
5,7? 221
c——冷却液的比热， KJ/(kg?K) ，水为 4.187 KJ/(kg?K); w
3q ——循环水量， m/S Vw
33 ——冷却液的密度， kg/m，水为 1000 kg/m; ,w
——发动机额定功率， kJ/kW?h qw
P ——发动机功率， kW
1 ——水泵容积效率，一般取 1.2,1.5 ,V,V
其中，可按下列范围取值: qw
分开式燃烧室 :
非增压发动机 3100,3700
增压发动机 2500,3100直接喷射式柴油机
非增压发动机 2200,2850
增压发动机 1650,2200汽油机4500,5700
理论 2:
1、冷却系统散走的热量按下式估算:
AgNheenQ, (kJ/S) w3600
式中 :
A ——传给冷却系统的热量占燃料热能的百分比，汽油机0.23,0.30 ，柴油机
0.18,0.25;
g ——内燃机燃料消耗率， kg/kW.h; e
N ——内燃机功率， kW; e
——燃料低热值， kJ/kg 。

hn
其中 :
Q——如有机油散热器，且为水油散热器，另曾 5,10,; w A
——汽油机 0.23,0.30 ，柴油机 0.18,0.25;
NNM——取 ( 最大功率，额定工况 ) 为计算值， ( 最大扭矩工况 ) 为验算值 ; e maxe maxe
g ——额定工况时，汽油机取 0.21,0.27kg/kW.h ，柴油机取 0.30,0.34
kg/kW.h 。

e
由以上可得简化公式 :
Q,(0.85,1.10)N 汽油机 we
柴油机 Q,(0.50,0.78)Nwe
其中 :
低压缩比 ( ε,8) 的汽油机，冷却系统分配热量多，取上限，
即 ;QQ,(1.00,1.10)Nwwe
高压缩比 ( ε,8) 、燃烧室布置紧密的汽油机，取下限，即;
QQ,(0.85,0.95)Nwwe
车用柴油机取，增压直喷取。

Q,(0.60,0.75)NQ,(0.50,0.60)Nwewe
2、根据比热容计算冷却液循环量:
Q,c,m,,twwww
m,V,www
由上式得 :
Qw V,wc,t,www
式中 :
——内燃机温升， 6,12?; ,tw
3——冷却液比重，水为1000kg/m; ,w
——冷却液比热，水为 4.187kJ/kg.? cw
3、冷却空气需要量 :
Q,c,m,,t wpaa
m,V, aaa
由上式得 :
QwV, ac,,tpaa
式中 :
,t ——冷却空气温升， 10,30?; a
3, ——冷却空气比重，水为 1.01kg/m; a c——冷却空气比热，水为 1.047kJ/kg.?。

p 理论 1、2 比较 :。