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流体输送机械 * 第十一讲 流体输送机械概述 离心泵特性 Chapter 11 Introduction of Fluid moving Machinery the Character of Centrifugal Pump Keywords: Fluid Moving, Machinery, Centrifugal pump, Positive-displacement pump, Reciprocating pump, Rotary pump, Theoritical head, Actual head. 主要内容 一.流体输送机械概述 二. 离心泵特性 1. 流体输送机械的主要性能参数 2. 管路特性 1. 工作原理和主要构件 2. 离心泵的基本方程 3. 实际特性曲线 4. 离心泵特性的影响因素 本 节 小 结 作业：11-1、11-2 一.流体输送机械概述 流体输送机械： 给流体增加机械能的设备 工作原理 动力式（叶轮式）－离心式、轴流式 容积式（正位移式）－往复式、旋转式 其它形式→喷射式 输送对象 液体→泵 气体→压缩机、鼓风机、通气机 机械能 使液体p? 转换为其它形式 u2/2 ? 克服磨擦阻力 掌握要求 选择、计算功率 确定安装位置 基本原理 主要结构 性能参数 1. 流体输送机械的主要性能参数 扬程：离心泵对单位重量液体所提供的能量，又称为离心泵的压头，以H表示，单位为m。 注意：扬程不等于升扬高度。 流量：以体积流量表示的送液能力，以V或Q表示，单位为m3/s，或m3/h。 轴功率：电机输入离心泵的功率N，kW。 有效功率： 离心泵的效率： Δ Z 1 2 1 2 依据右图，列伯努利方程，有： Δ Z : 升扬高度, 两水槽液面之间的高度差; H: 扬程, 泵提供能量的表示方法. 2. 管路特性 对于一定的管路系统，流量V与所补充的能量H之间的关系，称为管路特性。 依据右图，列伯努利方程，有： 若忽略动能项，有： 又有： Δ Z 1 2 1 2 整理得，管路特性方程为： 当管路系统和技术要求一定时，有： 均为定值，有： 二. 离心泵特性 1. 工作原理和主要构件 原理 1) 汲入管注满水 2) 给液体以动能、静压能, 15－25m/s 流道扩大 p↑→管路 3) 叶轮中心形成真空 po－pa 气缚：气体?小、离心力作用小、不足以吸入。 动画 主要构件 叶轮 开式 加速，p↑ 半开式 沿叶片间隙，p↑ 闭式 泵壳 封闭叶轮 排出汲入液体，转换能量 ( 避免阻力损失，导向叶轮） 轴密封：填料密封、机械密封 动画 2. 离心泵的基本方程 从理论上分析离心泵中液体质点的运动状况，获得离心泵压头和流量关系。 基本方程的导出： 假设 1) 叶片无限多，液体完全沿叶片弯曲表面流动 2) ?＝0，理想液体，无磨擦阻力损失 u1 ，u2 随叶轮转动速度； W1 ，W2 沿叶片运动速度；c1 ， c2合速度 对于进出口（Z不考虑） Hp 静压能↑ 离心力作功 流道扩大 动能→静压能 1） 离心力所做功－单位质量流体所接受的功 2） 流道扩大，部分动能转化为静压能： 泵给单位重量液体的机械能（ｍ） 因此，流体经过离心泵所增加的静压能为： 则有： 根据速度三角形的关系，有： 有： 在离心泵的设计中，为提高理论压头，使 离心泵的基本方程 为推导理论压头和流量的关系，需要进一步变换。 由点2处的速度三角形，有： 整理得： 将速度表示为半径和角速度的乘积，有： 对于一定的泵：r2，b2，?2一定 ；当角速度一定时： 讨论： 后弯片：ctg?2 0 （?2 90°)， VT↑，HT↓ 径向片：ctg?2 =0 （?2 =90°) ，HT与VT无关 前弯片：ctg?2 0 （?2 90°) ，VT↑. HT↑ 选用后弯片原因： ① 静压能比例↑ ②前弯片流速过大，冲击损失大 3. 实际特性曲线 ① 容积损失：回漏，平衡孔 0.85~0.95 ② 压头损失：磨擦，边界层 0.8 ~ 0.9 叶片间环流（并非无限多）u２， c２比实际小 磨擦损失 Friction 与u2成正比。 冲击损失 ?2：设计值 ③ 机械损失：Ne/N=? 有效功率 / 轴功率 轴功率： N=QH?g/?或N=QH?/102?(kw) 离心泵的特性曲线（必须标明转速） ①Q↑ H ↓ ②Q↑ N↑ 开启时关出口