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1、化工原理-流体输送机械/11.离心泵特性 1,Fuluid moving machinery 11.Outline/Performance of centrifugal pump,A.Outline of fluid-moving machineryB.Performance of centrifugal pumpC.Example,化工原理-流体输送机械/11.离心泵特性 2,流体输送机械,第11讲 概述/离心泵特性,A.流体输送机械概述,为克服流体摩擦损失和能位差，需外界提供能量通过流体输送机械传送给流体。,输送机械,液体气体,离心泵、往复泵、.,通风机、鼓风机、.,主要讨论离心泵的工作原
2、理、特性及其应用。,化工原理-流体输送机械/11.离心泵特性 3,a.离心泵特性参数,离心泵,满足一定流量要求（V）,向管系提供所需能量heH，m（扬程）,关系,VH（离心泵扬程）VN（轴功率）V（离心泵效率）,由离心泵本身结构决定,b.管路特性,对一定管系（含有离心泵），可以列出：,化工原理-流体输送机械/11.离心泵特性 4,则有：,管路特性曲线为一抛物线的右半支。如加大K(管系阻力增大)，该曲线上翘：。,化工原理-流体输送机械/11.离心泵特性 5,B.离心泵特性,a.结构及工作原理,结构,泵壳叶轮,涡 壳，固定,转动，4-8个 叶片(后弯)，1000-3000r/m,工作原理,排液作用
3、.吸液作用.,化工原理-流体输送机械/11.离心泵特性 6,b.理论特性方程,液体在叶片间的流动,流体在叶轮内,切向速度u相对速度w绝对速度c,余弦定律：(w,c,u关系),(w2w1),如不计叶片厚度，则泵的流量：,化工原理-流体输送机械/11.离心泵特性 7,理论扬程,假设：理想流体，无摩擦；叶片无穷多，无厚度，流径与叶片吻合；稳态流动。,最大扬程理论扬程，H,在叶片进出口列机械能衡算方程：,动能、静压能均提高,化工原理-流体输送机械/11.离心泵特性 8,pg,离心力作功动能静压能,则：,代入前面余弦定律,整理可得：,泵设计中，流体从径向进入叶片，1=90(H大)，则：,化工原理-流体输
4、送机械/11.离心泵特性 9,VH关系,由速度三角形知：,c2cos2=u2-w2cos2,以及：,代入离心泵基本方程式：,或,=A-KV,化工原理-流体输送机械/11.离心泵特性 10,上式称离心泵基本方程或理论特性方程式。此式对离心泵设计及影响因素分析具有指导意义。,c.实际特性曲线,实际泵内损失,容积损失水力损失机械损失,叶轮高压向低压处漏液,V实,V,摩擦冲击损失,h,机械摩擦,m,使泵总效率=Ne/N=V h m降低,实际HV、N V、V关系只能靠实验测定。通常离心泵出厂时，以20水测定其特性曲线，并附在样本中。,如图所示，。,化工原理-流体输送机械/11.离心泵特性 11,H随V增
5、加而降低。,N随V增加而增加，V=0时N最低，为 减小启动功率，启 动泵时，应关闭出 口阀门。,有极值点，在此 点下操作损失最小，对应流量称额定流 量，操作应在 0.92max进行。,具体测试方法在实验中体会。(实验装置如下图所示),化工原理-流体输送机械/11.离心泵特性 12,离心泵特性曲线测定实验装置,化工原理-流体输送机械/11.离心泵特性 13,d.影响因素分析,影响因素,物性泵,，,n，D,的影响,叶轮、泵壳内流动阻力 VH线随V增加而下降幅度增加。,当运动粘度=/2010-6 m2/s时，则应对特性曲线进行校正：,V=cVV H=cHH=c,校正系数cV、cH、c通常小于1，可在
6、手册中查出。,与max对应的V、H、都下降，而N。,化工原理-流体输送机械/11.离心泵特性 14,的影响,由式：,可知：离心泵的V、H与无关 一台泵输送任一流体的 V、H是一样的。,但此时有：,所以不同时应重新标绘NV曲线。,因p=gH，离心泵启动前应注满水(或其他液 体)，以避免产生“气缚”现象。,化工原理-流体输送机械/11.离心泵特性 15,n，D的影响,由离心泵特性方程可知：泵的n、D不同，则特性不一样。,当 n、D的变化小于20%；改变前后速度三角形相似，不变，且D2b2=D2b2，则可推出下面的比例定律：,推导思路,化工原理-流体输送机械/11.离心泵特性 16,管路中设置流体输
7、送机械的目的是向流体补加能量，以使流体克服摩擦阻力，由低能位向高能位输送。,【本讲要点】,管路系统特性（关系）是对该管系所列机械能衡算方程式的变形，对一定的管路系统，关系为抛物线的右半支，低阻力管路较平缓，高阻力管路较陡峭。,离心泵的基本方程式或理论特性（关系）是一理想化的数学模型，在一定尺寸的叶轮及一定转数下，关系为一斜率为负值的直线。该方程式对离心泵制造及影响因素分析有指导意义。,化工原理-流体输送机械/11.离心泵特性 17,由于泵内损失难以估计，离心泵的实际特性是用实验测定的。一般在泵样本中提供、a、三条曲线。,流体密度对泵的扬程无影响，即一台泵输送任何流体，在一定条件下所能提供的为定
8、值，但泵进出口的压差与成正比，这提示：离心泵操作时，应先灌泵后启动，以避免“气缚”现象发生。,化工原理-流体输送机械/11.离心泵特性 18,如附图所示的输水系统，管路直径为802mm，当流量为36m3/h时，吸入管路的能量损失为6J/kg，排出管的压头损失为0.8m，压强表读数为245kPa，吸入管轴线到U形管汞面的垂直距离h=0.5m，当地大气压强为98.1kPa，试计算：泵的升扬高度与扬程；泵的轴功率(=70%)；泵吸入口压差计读数R。,C.例,a.,化工原理-流体输送机械/11.离心泵特性 19,解：泵的升扬高度与扬程,截面与基准面选择如图所示。,在1-1、2-2截面间列柏努利方程，计
9、算扬程，即,式中,化工原理-流体输送机械/11.离心泵特性 20,得扬程：,H=5+2.2042/(29.807)+24.98+0.6118=30.84m,在1-1、3-3截面间列式，得泵的升扬高度，即,Z3=H-hf1-3=30.84-(0.6118+0.8)=29.4m,泵的轴功率(=70%),泵吸入口压差计读数R,先在1-1、4-4截面间列式求出泵入口处压强 p4,可得：,化工原理-流体输送机械/11.离心泵特性 21,对U形管压差计列静力学方程，得：,pa=RAg+gh+p4,R=(pa-gh-p4)/Ag=(98100-10009.8070.5-45540)/(136009.807=
10、0.3573m,应从概念上搞清，泵的扬程是1N流体从输送机械获得的有效能量，而升扬高度是柏努利方程中Z项,化工原理-流体输送机械/11.离心泵特性 22,用离心泵向水洗塔送水。在规定转速下，泵的送水量为0.013m3/s，压头为45m。当泵的出口阀全开时，管路特性方程为：He=20+1.1105V2（V的单位为m3/s）为了适应泵的特性，将泵的出口阀关小以改变管路特性。试求：因关小阀门而损失的压头；关小阀门后的管路特性方程。,b.,化工原理-流体输送机械/11.离心泵特性 23,泵的压头与管路要求压头的差值。,解：因关小阀门而损失的压头,因关小阀门而损失的压头,当流量V=0.013m3/s时，
11、泵提供的压头H=45m，而管路要求的压头为：,He=20+1.1105(0.013)2=38.59m,损失的压头为：,Hf=H-He=45-38.95=6.41m,关小阀门后，局部阻力增加管路特性方程中的系数K。,关小阀门前后管路特性曲线如图示，A、B两点之间的垂直距离为Hf。,化工原理-流体输送机械/11.离心泵特性 24,关小阀门后应满足下面关系：,45=20+K(0.013)2,则 K=1.479105s2/m5,关小阀门后的管路特性方程为：,He=20+1.479105V2（V的单位为m3/s）,关小阀门后的管路特性方程,管路特性方程的通式为：,He=A+KV2,在本例条件下，A=Z+p/g不变，而K值则因关小阀门而变大。,
