流体输送机械1-2

管路------需方匹配：泵提供的流量

＝

管路所需流量

泵提供的压头H泵＝管路所需压头H管

p1up2u2z1Hz2Hfg2gg2gpuHzHfg2g2212u可略去，2g2uqV12d42lleHfd8lle2u2qV54d2ggdp8lle2Hz2qV54ggdd完全湍流时，HH0kqV2管路特性方程(抛物线)

1——低阻管路2——高阻管路

（二）工作点

泵的特性

H~ qV线

H 泵的特性曲线 与所在管路的特性曲线H~ qV线的交点①工作点由泵的特性和管路的特性共同决定管路所需要的；

工作点  qV ②工作点对应的qV和H既是泵能够提供的，也是

③工作点反映了一台泵的实际工作状态。

（三）流量调节

即改变泵的工作点。可通过改变泵的特性和管路特性实现

1.改变阀门开度

以增加阻力损失为代价，并且还有可能使离心泵转入低效率区工作，所以经济上不合算。但这种调节方法非常方便，所以常用于经常性，小范围调节流

量的场合。

2．改变泵的转数

价高（因为常需要采用微机控制）。

这对大型泵的节能尤为重要。

*改变泵的叶轮直径

如果单台离心泵不能满足要求，可采用泵的组合操作（串联与并联）。为简便，采用同型号的泵。3．离心泵的并联操作两台泵并联特性H’ = H，qV' =2qV以此来换算特性曲线

结合管路特性曲线，比较工作点：

H 并联泵 单台泵 *虽然流量增加，但qV‘ <2qV ；*压头也有增加;

*并联的泵越多，流量的增加幅度就越小；

*管路特性曲线越陡，增幅越小。

0 qV ．离心泵的串联操作

两台泵并联特性H’ =2 H，qV' =qV

H 以此来换算特性曲线

串联泵 结合管路特性曲线，比较工作点： *虽然压头增加，但H ' <2H； *流量也有增加;

*串联的泵越多，压头的增加幅度就越小；

0 单台泵 qV *管路特性曲线越陡，增幅越大。

p①压头不够Hz，必须采用串联操作；

g②压头合格，但流量不够；应根据管路的特性来决定如图所示，对于高阻管

路，串联比并联组合获得的qV增值大；但对于低阻管路，则是并联比串联获得的qV增量多

*组合泵的台数不宜过多。

qV

例】将20℃的清水从贮水池送至水塔，已知塔内水面高于贮水池水面13m。水塔及贮水池水面恒定不变，且均与大气相通。输水管为

φ140×4.5mm的钢管，总长为200m（包括局部阻力的当量

长度）。现拟选用4B20型水泵，当转速为2900r/min时，其特性曲线见附图，试分别求泵在运转时的流量、轴功率及效率。摩擦系数λ可按0.02计算。

1）管路特性曲线方程

在贮水池水面与水塔水面间列柏努利方程

pHeZHfg式中ΔZ=13m

Δp=0

由于离心泵特性曲线中Q的单位为L/s，故输送流量qV的

单位也为L/s，输送管内流速为：

u4qVd10002210000.1314qVe20.0742qV22000.0742qVlleuHf0.02d2g0.13129.81＝0.00857qV2本题的管路特性方程为：

H130.00857qV2（2）标绘管路特性曲线根据管路特性方程，可计算不

同流量所需的压头值，现将计算结果列表如下：

qV/L·s－1H/m

013

413.14

813.55

1214.23

1615.2

2016.43

2417.94

2819.72

由上表数据可在4B20型水泵的特性曲线图上标绘出管路特性曲线H－qV。

（3）流量、轴功率及效率

泵的流量

泵的效率

qV附图中泵的特性曲线与管路特性

曲线的交点就是泵的工作点，从图中点M读得：

=27L/s=97.2m3/hP=6.6kWη=77%

泵的轴功率

六、离心泵的汽蚀现象与安装高度

六、离心泵的汽蚀现象与安装高度（一）汽蚀

（录像）21 p0p1uHgHfgg2g

当Hg增加到使p1pv时,有:

①叶轮中心处发生汽化，产生大量汽泡；

②汽泡在由叶中心向周边运动时，由于压力增加而急剧凝结，产生局部真空，周围液体以很高的流速冲向真空区域；

③当汽泡的冷凝发生在叶片表面附近时，众多液滴尤如细小的高频水锤撞击叶片

离心泵在汽蚀状态下工作：

①泵体振动并发出噪音；

②压头、流量在幅度下降，严重时不能输送液体；③时间长久,在水锤冲击和液体中微量溶解氧对金属化学腐蚀的双重作用下,叶片表面出现斑痕和裂缝,甚至呈海绵状逐渐脱落。

为避免

轮入口处最低压强应高于所输送液体的饱和蒸汽压,即存在最大安装高度。

（二）有效汽蚀余量与必需汽蚀余量1.有效汽蚀余量

ha为防止气蚀现象的发生，在离心泵的入口处液体的静压头和动压头之和必须大于操作温度下的液体饱和蒸汽压头某一数值，此数值即定义为离心泵的有效汽蚀余量：

haha的物理意义：

p1upvhag2gg21越小,表明叶轮入口处的

压力越低，离心泵的操作状态越接近汽蚀。

2.必需汽蚀余量的的全部压头损失.

hr实际上就是离心泵从泵入口处流到叶轮压力最低处

ha＞hr时，不发生汽蚀；

hahr时，开始发生汽蚀

ha＜hr时，发生严重汽蚀．

＝

、离心泵的最大安装高度

p0p1uuHggg2g2gHf2021 p1u12pvhag2ggp0pvHghaHfggha＝hr时，开始发

生汽蚀，此时可以计算出离心泵的最大安装高度：

Hgmaxp0pvhrHfgg、允许汽蚀余量与最大允许安装高度

为了保证离心泵的正常操作，不发生汽蚀现象，在必需汽蚀余量的基础上再加上一个安全量0.3ｍ，作为允许汽蚀余量h。由允许汽蚀余量再得到最大允许安装高度Hg允许。

hhr0.3Hg允许p0pvhHfgg为保证离心泵不发生汽蚀现象，需使HgHg允许Δh是离心泵的性能参数，与流量qV有关．与qV的关系曲线出厂前通过实验测定将数据列入泵产品样本性能表中（测定条件与特性曲线测定时的条件一样）。在一些离心泵的特性曲线图上，也绘出Δh－qV曲线。

:

汽蚀现象的产生可以有以下三方面的原因：

①离心泵的安装高度太高；

②被输送流体的温度太高，液体蒸气压过高；③吸入管路的阻力或压头损失太高。

Hg正是综合了以上三个因素对汽蚀的贡献。

一个原先操作正常的泵也可能由于操作条件的变化

而产生汽蚀

最大允许安装高度为负值，这说明该泵应该安装在

液体贮槽液面以下。

Hg的大小与qV有关。

qV越大，计算出的Hg越小。因

此用可能使用的最大qV来计算Hg最保险

实际安装高度比最大允许安装高度还要小0.5至1米应注意尽量减小吸入管路的压头损失(吸入管经常

比排现管粗, 吸入管要尽量短, 少转弯, 少设管件,

尽可能不设阀门)，或将离心泵安装在贮槽液面以下，使液体利用位差自动流入泵体内。

例2－4】选用某台离心泵，从样本上查得其允

许汽蚀余量Δh=２m，现将该泵安装在离水面４m高处。已知吸入管的压头损失为1mH2O，当地环境大气压为100kPa，夏季平均水温为40℃，问该泵安装高度是否合适？解：40℃时

pv=7.377kPa,ρ=998.2kg/m3

p0pvHg允许= hHf=......=6.51m>4mg故泵安装高度合适。

例2－5】将上例中的液面上方的压力P0改为30kPa,其它条件相同则:

p0pvHg允许= hHf=......=0.676mg即离心泵必须安装在液面下方.

类型：不下百种

清水泵油泵耐腐蚀泵按用途分杂质泵锅炉给水泵冷凝水泵单级泵按叶轮级数分多级泵单吸泵按吸入方式分双吸泵卧式

按转轴的位置分

立式

一、离心泵的类型清水泵

用于输送物理、化学性质类似于水的清洁液体。最简单的清水泵为单级单吸式，系列代号为“IS”，结构

简图如图，若需要的扬程较高，则可选D系列多级离心泵。若需要流量很大，则可选用双吸式离心泵，其系

列代号为“Sh”。

清水泵型号IS50-32-250（字母表示泵类型，数

字表示泵的主要结构尺寸）

1-泵体；2-泵盖；3-叶轮；4-轴；5-密封环；6-叶轮螺母；7-止动垫圈；8-轴盖；9-填料压盖；10-填料环；11-填料；12-悬架轴承部件

耐腐蚀泵

当输送酸、碱等腐蚀性液体时应采用耐腐蚀泵。耐腐蚀泵所有与液体介质接触的部件都采用耐腐蚀材料制作。离心耐腐蚀泵有多种系列，其中常用的系列代号为F,F后面再加一个材料号,如FH,FG,FM,FS等。F

系列泵对密封要求高,常采用机械密封。

另外还有IH系列单级单吸式耐腐蚀离心泵，用于

低粘度清洁腐蚀性液体，效率比F系列高。CZ系列耐腐蚀离心泵，用各种耐腐蚀合金制造，适用于各种腐蚀性液体。

3.油泵（Y型）:输送石油产品，要求有良好的密封性和冷却系统。

4.杂质泵(P型)：输送含固体颗粒的液体、稠厚的浆液，叶轮流道宽，叶片数少。不易堵、耐磨、易拆洗。如污水泵（PW）、砂浆泵（PS）泥浆泵（PN）等。

5.其它离心泵：如液下泵、屏蔽泵等.

液下泵经常安装在液体贮槽内, 对轴的密封要求不高, 适于输送各种腐蚀性液体, 既节省了空间又改善了操作环境。其缺点是效率不高。液下泵系列代号为“FY”。

屏敝泵是一种无泄漏泵, 它的叶轮和电机联为一个整体并密封在同一泵壳内, 不需要轴封装置, 又称无密封泵。常用以输送易燃、易爆、剧毒以及具有放射性的液体。其缺点是效率较低。

（二）选择

选用原则：

定类型-----根据流体性质及操作条件定规格-----根据流量、压头大小，高效

选择泵的型号的步骤如下:

①确定输送系统的流量和所需压头（第一章）②根据液体的性质和操作条件，确定了泵的类型，按所需流量和压头确定泵的型号,列出所选泵的性能参数。* 几点注意:

A、查性能表或特性曲线，要求流量和压头

与管路所需相适应

B、若生产中流量有变动，以最大流量为准

来查找，H也应以最大流量对应值查找C、若压头和流量与所需要不符，则应在邻

近型号中找压头和流量都稍大一点的。

、若几个型号都满足，应选一个在操作条件下效率最好的

E、为保险，所选泵可以稍大；但若太大，

工作点离最高效率点太远，则能量利用程度低

③核算泵的特性参数。若被输送液体的性质与标准流体相差较大，则应对所选泵的特性曲线和参

数进行校正，看是否能满足要求。若输送液体的密度大于水的密度时，则要核算泵的轴功率，重新配置电动机。

离心泵的安装与操作1．安装：

（1）安装高度不能太高，应小于允许安装高度（2）尽量设法减小吸入管路的阻力，以减少发

生汽蚀的可能性

2．操作：

（1）启动前应灌泵，关闭出口阀

（2）停泵前先关闭出口阀，以免损坏叶轮。（4）泵运转中应定时检查、维修等

例2-6】p81

20C下水的998.2kg/m;1.00510Pas解：

qV45m/hr第一步确定输送系统所需的流量和压头。流量已知，

333确定压头为第一章内容。按qv=45m3/h、He=18.4m选泵泵的型号。

第二步选择泵的类型和型号。由于输送的是水，故选用IS型水泵。按qV45m/hr,H18.4m查p383

3附录,选泵泵的型号为IS80-65-125。

IS80-65-125型水泵最高效率

点的性能数据：Q=50m3/h

H=20mP=3.63kW

η=75%Δh=3m

根据所选吸入管,可计算出吸入管压头损失:

Hf4.47mp0pvHg允许= hHf=......=2.13mg这里Δh按最大流量取3.5m。最大安装高度为2.13m,实际安装高度应低于此值，这里可取1.5m。

本节小

掌握离心泵的结构、工作原理、性能参数和

流量调节;

正确地确定离心泵的安装高度，避免汽蚀现

象发生;

合理地选择和操作离心泵。