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离心泵

离心泵结构简单，操作容易，流量易于调节，且能适用于多种特殊性质物料，因此在工业生产中普遍被采用。

离心泵的主要部件和工作原理

离心泵的主要部件

叶轮：叶轮是离心泵的核心部件，由4-8片的叶片组成，构成了数目相同的液体通道。按有无盖板分为开式、闭式和半开式（其作用见教材）。

泵壳：泵体的外壳，它包围叶轮，在叶轮四周开成一个截面积逐渐扩大的蜗牛壳形通道。此外，泵壳还设有与叶轮所在平面垂直的入口和切线出口。

泵轴：位于叶轮中心且与叶轮所在平面垂直的一根轴。它由电机带动旋转，以带动叶轮旋转。

离心泵的工作原理

叶轮被泵轴带动旋转，对位于叶片间的流体做功，流体受离心力的作用，由叶轮中心被抛向外围。当流体到达叶轮外周时，流速非常高。

泵壳汇集从各叶片间被抛出的液体，这些液体在壳内顺着蜗壳形通道逐渐扩大的

方向流动，使流体的动能转化为静压能，减小能量损失。所以泵壳的作用不仅在于汇集液体，它更是一个能量转换装置。

液体吸上原理：依靠叶轮高速旋转，迫

使叶轮中心的液体以很高的速度被抛开，从而在叶轮中心形成低压，低位槽中的液体因此被源源不断地吸上。

气缚现象：如果离心泵在启动前壳内充满的是气体，则启动后叶轮中心气体被抛时不能在该处形成足够大的真空度，这样槽内液体便不能被吸上。这一现象称为气缚。（通过第一章的一个例题加以类比说明）。

为防止气缚现象的发生，离心泵启动前要用外来的液体将泵壳内空间灌满。这一步操作称为灌

泵。为防止灌入泵壳内的液体因重力流入低位槽内，在泵吸入管路的入口处装有止逆阀（底阀）；如果泵的位置低于槽内液面，则启动时无需灌泵。

叶轮外周安装导轮，使泵内液体能量转换效率高。导轮是位于叶轮外周的固定的带叶片的环。这此叶片的弯曲方向与叶轮叶片的弯曲方向相反，其弯曲角度正好与液体从叶轮流出的方向相适应，引导液体在泵壳通道内平稳地改变方向，使能量损耗最小，动压能转换为静压能的效率高。

后盖板上的平衡孔消除轴向推力。离开叶轮周边的液体压力已经较高，有一部分会渗到叶轮后盖板后侧，而叶轮前侧液体入口处为低压，因而产生了将叶轮推向泵入口一侧的轴向推力。这容易引起叶轮与泵壳接触处的磨损，严重时还会产生振动。平衡孔使一部分高压液体泄露到低压区，减轻叶轮前后的压力差。但由此也会此起泵效率的降低。

轴封装置保证离心泵正常、高效运转。离心泵在工作是泵轴旋转而壳不动，其间

的环隙如果不加以密封或密封不好，则外界的空气会渗入叶轮中心的低压区，使泵的流量、效率下降。严重时流量为零——气缚。通常，可以采用机械密封或填料密封来实现轴与壳之间的密封。

二离心泵的性能参数与特性曲线

性能参数表征离心泵性能的好坏，其中最重要的性能参数是压头。离心泵的压头是指泵对单位重量流体提供的机械能。以下首先从理论上分析其影响因素。

0．离心泵的理论压头

离心泵的理论压头与如下几个假定条件相对应：①叶轮内叶片数目无限多，液体完全沿着叶片的弯曲表面流动，无任何环流现象；②液体为粘度等于零的理想流体，液体在流动中没有阻力。在这两个假定条件下，离心泵的理论压头可以表示为：

H ?1?r??2? Q?

bgg? 2?

b

g

g

2

ctg?

其中：r—叶轮半径；?—叶轮旋转角速度；Q—泵的体积流量；b2—叶片宽度；?——叶

片装置角。

讨论①装置角?是叶片的一个重要设计参数。当其值小于90度时称为后弯叶片；等于90

度时称为径向叶片；大于90度时称为前弯叶片。叶片后弯时液体流动能量损失小，所以一般都采用后弯叶片。

②当采用后弯片时，ctg?为正，可知理论压头随叶轮直径、转速及叶轮周边宽度的增

加而增加，随流量的增加呈线性规律下降。

③理论压头与流体的性质无关。

④前式给出的是理论压头的表达式。实际操作中，由于以下三方面的原因，使得单位重量液体实际获得的能量，即实际压头，与离心泵的理论压头有一定的差距：

（A）叶片间环流；（B）阻力损失；（C）冲击损失。

考虑以上三方面之后，压头与流量之间的线性关系也将发生变化。如图所示。

离心泵的主要性能参数

离心泵的性能参数是用以描述一台离心泵的一组物理量

（1）（叶轮）转速n：1000~3000rpm；2900rpm最常见。

流量Q：以体积流量来表示的泵的输液能力，与叶轮结构、尺寸和转速有关。

压头（扬程）H：泵向单位重量流体提供的机械能。与流量、叶轮结构、尺寸和转速有关。扬程并不代表升举高度。

功率：（A）有效功率N ：离心泵单位时间内对流体做的功——N ?HQ?g；

e e

（B）轴功率N：单位时间内由电机输入离心泵的能量。

H~Q??Q?NN

H~Q

??Q

?

N

N~Q

外加能量的利用程度：??N /N

e

（A）容积损失；（B）水力损失；（C）机