【正文】 – p1） /ρg的原因 ： ① 質(zhì)量為 1kg的液體因受離心力作用而接受的 外功 ： ② 質(zhì)量為 1kg的液體從點 1運(yùn)動到點 2由于通道的截面增大，一部分動能轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓能 2)(2dd2122212222c2121uurrrrrF rrrr????? ?? ??22221 ww ?質(zhì)量為 1kg的液體通過葉輪后其 靜壓能的增量 ： 222221212221 wwuupp ??????(23) c2 w2 u2 r2 β 2 c1 w1 u1 1 2 α 2 α 1 β 1 2022/5/30 第 2 章 流 體 輸 送 機(jī) 械 27 2 流體輸送機(jī)械 — 離心泵的理論壓頭與實際壓頭 gccgwwguuH222212222212122 ???????(24) 根據(jù)余弦定律 111212121 c o s2 ?ucucw ???(25) 222222222 c o s2 ?ucucw ???(26) gcucuH /)c o sc o s( 111222 ?? ???在離心泵設(shè)計中，一般都使設(shè)計流量下的 2/1 ?? ?(27) gcuH /c o s 222 ???離心泵的理論壓頭 2022/5/30 第 2 章 流 體 輸 送 機(jī) 械 28 2 流體輸送機(jī)械 — 離心泵的理論壓頭與實際壓頭 rcbDcbrQ 2222222 s in2 ??? ??泵的流量， m3/s 葉輪周邊的寬度， m 葉輪直徑， m 2222 2 2 2 22 2 2c o t11( ) ( ) c o tuQ QH u u r rg r b g b g? ?? ? ????? ? ? ?(210,11) gcuugcuH r /)c o t(/c o s 2222222 ?? ????(29) 葉片裝置角 c2 w2 u2 r2 β 2 c1 w1 u1 1 2 α 2 α 1 β 1 2022/5/30 第 2 章 流 體 輸 送 機(jī) 械 29 2 流體輸送機(jī)械 — 離心泵的理論壓頭與實際壓頭 根據(jù)裝置角 β2的大小，葉片形狀可分為三種： 2?2w 2c2u2?(a) (a)β2 90o為后彎葉片， cotβ2 0，Q↑， H∞ ↓ 2?2w 2c2u2?(b) (b)β2= 90o為徑向葉片， cotβ2 =0， H∞不隨 Q變化 2c2?2w2u2?(c) (c) β2 90o為前彎葉片， cotβ2 0， Q↑ ，H∞ ↑ 2022/5/30 第 2 章 流 體 輸 送 機(jī) 械 30 2 流體輸送機(jī)械 — 離心泵的理論壓頭與實際壓頭 ?? 902??? 902??? 902??HQgu /22圖 29 離心泵 H∞ Q圖 2222 2 2 2 22 2 2c o t11( ) ( ) c o tuQ QH u u r rg r b g b g? ?? ? ????? ? ? ?(210,11) 2022/5/30 第 2 章 流 體 輸 送 機(jī) 械 31 分析如下： =位頭（ ） +靜壓頭（ ） +動壓頭（ ） THz? pg?? 22ug? 而 的前彎葉片流體出口的絕對速度 很大 ， 此時增加的壓頭主要是動壓頭 ， 靜壓頭反而比后彎葉片小 。 故為獲得較多的能量利用率 ， 離心泵總是采用后彎葉片 （ ） 。故為獲得較高的能量利用率， 離心泵總是采用后彎葉片 。 （ 2） 阻力損失 ：實際流體從泵進(jìn)口到出口有阻力損失 。 a 理論壓頭 b 環(huán)流損失 d 沖擊損失 c 阻力損失 H Q 2022/5/30 第 2 章 流 體 輸 送 機(jī) 械 33 2 流體輸送機(jī)械 — 離心泵的理論壓頭與實際壓頭 實際壓頭的意義 ：泵提供的壓頭必須滿足流體輸送的需要，而流體輸送伴隨著 位壓頭 （升揚(yáng)高度）、 靜壓頭 、 動壓頭 的變化和 阻力損失 （管路阻力損失，不含有泵的流動阻力損失，泵的阻力損失計入泵的效率），因此 ????????? f2e 2 hguzgphH?2022/5/30 第 2 章 流 體 輸 送 機(jī) 械 34 2 流體輸送機(jī)械 — 離心泵的主要性能參數(shù) 離心泵的主要性能參數(shù) b c h0 真空表 壓力表 測定離心泵性能參數(shù)的裝置 ??????? bcf,2cc02bb 22 hgugphHgugp ????????? bcf,2b2cbc0 2 hg uug pphH ?由于兩截面間的管長很短，其阻力損失通?？梢?忽略 ，兩截面間的動壓頭差一般也可以 略去 ，則可得 gpphH?bc0???（ 1）壓頭和流量 由 b、 c兩截面間的柏努利方程： 2022/5/30 第 2 章 流 體 輸 送 機(jī) 械 35 2 流體輸送機(jī)械 — 離心泵的主要性能參數(shù) （ 2） 有效功率 Ne、軸功率 N 和效率 η 有效功率 Ne： 離心泵單位時間內(nèi)對流體做的功 Ne =HQρg， W 軸功率 N： 單位時間內(nèi)由電機(jī)輸入離心泵的能量 ， W。為什么？ 泵運(yùn)轉(zhuǎn)過程中存在以下 三種損失 ： ①容積損失 該損失是指葉輪出口處高壓液體因機(jī)械泄漏返回葉輪入口所造成的能量損失。 ②水力損失 該損失是由于實際流體在泵內(nèi)有限葉片作用下各種摩擦損失（即前述環(huán)流損失、摩擦損失、沖擊損失）。 2022/5/30 第 2 章 流 體 輸 送 機(jī) 械 36 2 流體輸送機(jī)械 — 離心泵的主要性能參數(shù) 離心泵的軸功率 N可直接用效率來計算： 一般 小型 離心泵的效率 50~70%， 大型 離心泵效率可達(dá) 90%。 泵在出廠前，必須確定其各項性能參數(shù)，即以上各參數(shù)值，并把它 標(biāo)在銘牌上 ；這些參數(shù)是在 最高效率條件下用 20℃ 的水 測定的。右圖所示為 4B20型離心泵在轉(zhuǎn)速 n＝ 2900r/min時的特性曲線 。 借助離心泵的特性曲線可以較完整地了解一臺離心泵的性能 ， 供合理選用和指導(dǎo)操作 。 當(dāng) Q＝ 0時 ， H也只能達(dá)到一定值 ，這是離心泵的一個重要特性 。當(dāng) Q＝ 0時， N最小。 （ 3） η～ Q曲線 ：有極值點 (最大值 )， 于此點下操作效率最高 ， 能量損失最小 。 泵的銘牌上 即標(biāo)注額定值 ， 泵在管路上操作時 ， 應(yīng)在此點附近操作 ， 一般不應(yīng)低于 92％ ηmax 。 ② 理論 H∞ = u2c2cosα2/g與 ρ無關(guān) ， 實際 H也與 ρ無關(guān) 。 教材附錄泵性能表上列出的軸功率是指輸送 20℃ 清水時的 N 。 ??? ???? NHQ 002022/5/30 第 2 章 流 體 輸 送 機(jī) 械 42 2 流體輸送機(jī)械 — 離心泵特性曲線的影響因素 （ 2） 流體粘度 μ 對特性曲線的影響 μ ↑ 、 ∑ hf↑ 、 Q↓ 、 H↓ 、 η↓ 、 N↑ (η↓ 的幅度超過 Q H↓ 的幅度 ， N↑ )。 校正方法可參閱有關(guān)書刊 。 （ 3）轉(zhuǎn)速 n對特性曲線的影響 2r2w 2c2u2??239。c239。c不同轉(zhuǎn)速下的速度三角形 泵的特性曲線是在一定轉(zhuǎn)速下測得的 ， 實際使用時會遇到 n改變的情況 ， 若 n變化 20％ ， 可認(rèn)為液體離開葉輪時的 速度三角形相似 ， α2不變（ 如圖所示 )， 則泵的效率 η不變 （ 等效率 ） 。一個過大的泵，若將其葉輪略加切削而使 D2變小，可以降低 Q和 H而節(jié)省 N。39。39。39。 ② 注意 ： ①也有用 形式表示的，等于上式 evph H q Q B zg??? ? ? ? ?， ，3v ( / ) , ( )q m s H m33v ( / / m i n )q m h m或 ③ 閥門關(guān)小 ， ， 管路特性曲線變陡 ， 在同樣流量 下所需補(bǔ)加能量 。在工作點處泵的輸液量即為管路的流量 Q， 泵提供的壓頭 （ 揚(yáng)程 ）H必恰等于管路所要求的壓頭 he。 O Q Q H H 1 管路 he～ Q 圖 213 離心泵的工作點 泵 H～ Q 泵 ～ Q ?gPzA?????A 2022/5/30 第 2 章 流 體 輸 送 機(jī) 械 48 2 流體輸送機(jī)械 — 離心泵的工作點與流量調(diào)節(jié) 注意： ① 管路特性曲線 he=A+BQ2為開口向上的拋物線 ， 它在縱軸截距反映了管路上下游總勢能差； B反映了管路阻力的大??； B↑ ， 同樣流量下管路的阻力越大 。 O Q Q H H 1 管路 he～ Q 圖 213 離心泵的工作點 泵 H～ Q 泵 ～ Q ?gPzA ?????A 2022/5/30 第 2 章 流 體 輸 送 機(jī) 械 49 2 流體輸送機(jī)械 — 離心泵的工作點與流量調(diào)節(jié) （ 3） 流量調(diào)節(jié) 流量調(diào)節(jié)就是設(shè)法改變工作點的位置，有以下 兩種方法 ： ①改變管路特性曲線 在離心泵出口處的管路上 安裝調(diào)節(jié)閥 。 O Q2 Q1 Q he2 H2 2 1 低阻 gpzA ?????高阻 H1 優(yōu)點 ：操作簡便 、 靈活 ， 應(yīng)用范圍廣 。 缺點 ：不僅增加了管路阻力損失 （ 在閥門關(guān)小時 ） ， 且使泵在低效率點工作 ， 在經(jīng)濟(jì)上很不合理 。如圖 2－ 14所示 ， 泵的轉(zhuǎn)速由 n1減小至 n2時 ， 泵的 H～ Q線下移 ， 工作點由點 A1移至點 A2， 流量由 Q1減小至 Q2。 缺點 ：調(diào)節(jié)不方便，一般只有在調(diào)節(jié)幅度大、時間又長的季節(jié)性調(diào)節(jié)中才使用。 當(dāng)并聯(lián)泵置于管路中時，由于流量加大使管路流動阻力加大，則并聯(lián)后的總流量必低于單臺泵流量的兩倍，而并聯(lián)壓頭也高于單泵壓頭但小于兩倍壓頭。 ② 對于管路特性曲線較平坦的低阻型管路，采用 并聯(lián) 組合方式可獲得較高的流量和壓頭 ； 反之，對于管路特性曲線較陡的高阻型管路，則宜采用 串聯(lián) 組合方式。 現(xiàn)在的 問題 是離心泵的安裝高度 zs（ zs即葉輪進(jìn)口與液面間的垂直距離 ） 是否可以取任意值 ？ 2022/5/30 第 2 章 流 體 輸 送 機(jī) 械 57 2 流體輸送機(jī)械 — 離心泵的安裝高度 汽蝕（ Cavitation）現(xiàn)象 在液面 s與泵內(nèi)壓強(qiáng)最低處即葉輪中心進(jìn)口處 KK面之間列機(jī)械能衡算式并整理得： ? ?? ????? ksf2kk2 hguzgpgpss??zs ps K e 圖 215 離心泵的安裝高度 s 若液面壓強(qiáng) ps一定 ， 吸入管路流量一定 （ 即 uk一定 ） ， 安裝高度 zs↑ ，∑ hf(sk)↑ ， pk↓ ， 當(dāng) pk↓ 至等于操作溫度下被輸送 液體的飽和蒸汽壓 pv時（ 即 pk＝ pv） ， 液體將發(fā)生什么現(xiàn)象 ？又會使泵產(chǎn)生什么現(xiàn)象 ？ 2022/5/30 第 2 章 流 體 輸 送 機(jī) 械 58 2 流體輸送機(jī)械 — 離心泵的安裝高度 液體將發(fā)生 部分汽化現(xiàn)象 ， 所生成的大量蒸汽泡在隨液體從葉輪進(jìn)口向葉輪外周流動時 ， 又因壓強(qiáng)升高 ， 氣泡立即凝聚， 氣泡的消失產(chǎn)生局部真空 ， 周圍的液體以極大的速度沖向氣泡原來所在的空間 ，在沖擊點處產(chǎn)生很高的局部壓強(qiáng) （ 高達(dá)幾百個大氣壓 ） ， 沖擊頻率高達(dá)每秒幾萬次之多 。 泵在這種狀態(tài)下長期運(yùn)轉(zhuǎn) ， 將導(dǎo)致葉片過早損壞。 zs ps K e 圖 215 離心泵的安裝高度 s 離心泵在產(chǎn)生汽蝕條件下運(yùn)轉(zhuǎn)，會產(chǎn)生什么樣的后果呢？ 2022/