第八讲离心泵特性曲线(第二章,2010)概述.ppt

第一节 概述 第二节 液体输送机械 一、离心泵 (1) 液体在叶轮中的运动及其简化假设 ① 简化假设（泵的理论压头的推导条件） （a）叶片数目无限多，且无限薄，严格将流体限定在叶轮流道内，无任何倒流现象； （b）流体为理想流体，无能量损失； ② 液体质点的运动 圆周运动——液体随叶轮一起旋转，圆周速度为u； 切向运动——相对于叶轮的运动，相对速度w； 合成运动——流体相对于壳体的运动，绝对速度c。 二 离心泵的理论压头和实际压头 1．理论压头 圆周速度 ： 切向速度； ? 相对速度 w ：相对速度的方向与叶片相切； ? 绝对速度 ： 符号说明： —叶轮半径； —绝对速度与圆周速度的夹角； —叶片装置角，相对速度与圆周速度反向延长线的夹角； —叶轮转速； —叶片宽度。 二 离心泵的理论压头和实际压头 1．理论压头 1．理论压头 二 离心泵的理论压头和实际压头 C2r=C2sinα 柏努利方程：（叶轮入口与出口截面） 静压头 动压头 Hc，叶片作功 叶片间通道截面积扩大， 部分动能转变为静压能 （2）离心泵基本方程的推导 离心泵理想压头方程的推导 c2 w2 u2 cu2 cr2 α2 β2 w1 c1 u1 ω L2 R2 R1 L1 离心力作的功： 离心力 某点离心力作的功 根据余弦定律： w2 c2 β2 α2 u2 一般设计流量下，α1=90° ——离心泵基本方程 （2）离心泵基本方程的推导 ∵ ∴ 离心泵的理论流量： ∴ ——离心泵基本方程 ∵ （2）离心泵基本方程的推导 ——离心泵基本方程 w2 c2 u2 β2 α2 w2 c2 u2 β2 α2 w2 c2 u2 β2 α2 （a）后向叶片 （b）径向叶片 （c）前向叶片 叶片三种形状 装置角 是叶片的一个重要设计参数。当其值小于90o时称为后向叶片；等于90o时称为径向叶片；大于90o时称为前向叶片。 ① 泵理论压头与叶片弯曲方向的关系 β 2 α 2 u 2 c 2 w 2 α 2 u 2 c 2 w 2 β 2 α 2 u 2 c 2 w 2 β 2 (a) (b) (c) 叶片弯曲方向及其速度三角形 径向叶片： 后向叶片： 前向叶片： （3）离心泵基本方程的讨论 离心泵的HT — QT关系 HT QT u22/g β2 90o β2 = 90o β2 90o 前向叶片 径向叶片 后向叶片 ① 前向叶片的理论压头最大，但由上式可知，u2、w2 相同时，前向叶片的c2最大，说明前向叶片产生的理论压头中，动能占的比例较大，所以阻力损失大，效率降低；而叶片后弯时可直接获得较大的静压头，且液体流动阻力损失小，所以一般为获得较高的效率，都采用后向叶片。 w2 c2 u2 β2 α2 w2 c2 u2 β2 α2 前向 后向 （3）离心泵基本方程的讨论 由于圆周速度u随叶轮的转速n和直径D的增加而增加，理论压头随叶轮直径、转速及叶轮周边宽度的增加而增加。 （3）离心泵基本方程的讨论 ②泵的理论压头与叶轮的转速和直径的关系 ③泵的理论压头与流体密度的关系 理论压头与流体的密度ρ无关。但同一压头下，泵进、出口的压力差（Δp)与流体密度成正比。 2.实际压头 实际压头 理论压头 实际操作中，液体在叶片间的流道内及泵壳中流动时，由于水利损失使得实际压头与离心泵的理论压头有一定的差距，造成水利损失的主要原因有： （A）叶片间环流；(与叶片形状和数目、流体粘度等有关，几乎与Q无关)（B）摩擦损失；（与Q2成正比）（C）冲击损失。（与安装角，导向装置有关，在设计状态下为零，在非设计状态下与流量的平方成正比。 采用后向叶片、安装导轮可减少冲击损失） 1．离心泵的主要性能参数 （1）流量Q ：单位时间内实际输送液体的体积，与叶轮结构、尺寸和转速有关， m3/s或m3/h。 （2） 压头（扬程）H ：离心泵对单位重量液体所提供的有效能量，与流量、叶轮结构、尺寸和转速有关，扬程并不代表升举高度 ，m。 三 离心泵的性能参数与特性曲线 （3）功率：单位时间所作的功，J/kg或W， kW a. 有效功率 Ne ：单位时间内泵对所输送的液体所作的功。 1．离心泵的主要性能参数 b. 轴功率 N：单位时间内电动机（原动机）输入泵轴的能量。 c. 电动机功率N电 ：单位时间内电动机（原动机）提供的能量。 连轴器直接传动，η传动=96% （4）效率η：表示轴功率转化为有效功率的程度。