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* 船舶辅机 Marine Auxiliary Machinery 第四章 离心泵 [ * ] 第一节 离心泵的工作原理和特点 Section 1 Principle and characteristics of centrifugal pump 一、离心泵的工作原理 单级蜗壳式离心泵(Single stage volute centrifugal pump) 1-叶轮(Impeller) 2-叶片(Blade) 3-泵壳(Shell) 4-吸入接管(Inlet connection) 5-扩压管(Diffuser) 6-泵轴(Shaft) 7-固定螺帽(Locking nut) 8-蜗室(Volute chamber) 船舶辅机 Marine Auxiliary Machinery 第四章 离心泵 [ * ] 立式离心泵(Vertical type) 卧式离心泵(Horizontal type) 船舶辅机 Marine Auxiliary Machinery 第四章 离心泵 [ * ] Impeller of centrifugal pump 船舶辅机 Marine Auxiliary Machinery 第四章 离心泵 [ * ] 二、离心泵的扬程方程式和特性曲线 1.液体在叶轮中的流动情况 假定(Hypothesis)：(1)轮叶片无限多、无限薄、形状相同-所有液体质点的流动轨迹都与叶片叶片断面相符，同半径处液体的压力和流速相同。(2)液体为无粘性的理想液体—流动时没有摩擦、撞击和涡流等水力损失。 圆周速度u 相对速度? 绝对速度c ? ? cu cr 船舶辅机 Marine Auxiliary Machinery 第四章 离心泵 [ * ] 圆周速度u 相对速度? 绝对速度c ? ? cu cr 速度三角形 cr 径向分速度 cu 周向分速度 u：方向一定 w：方向一定 c：方向一定 Qt-流过叶轮的理论流量 D-质点处的叶轮直径 B-质点处的叶轮宽度 ?-排挤系数,0.75-0.95 叶轮流量、转速、尺寸确定后，叶轮各处的速度三角形就确定。 船舶辅机 Marine Auxiliary Machinery 第四章 离心泵 [ * ] 2.扬程方程式 理论扬程即为进出叶轮的水头之差： 根据理论力学，在研究非惯性系统的运动物体时，加上惯性力来分析，就可以采用惯性系统的一切力学定律，有： W：离心力对单位液体所做的功。设角速度为?，则单位重液体在半径r处的离心力为r?2/g，从半径r1处至r2处的离心力对单位重量液体所作的功： 船舶辅机 Marine Auxiliary Machinery 第四章 离心泵 [ * ] 将上式所得结果代入，于是： 代入1式，即得离心泵扬程方程式： 由于多数离心泵都是径向吸入，即没有切向分速，c1u=0，而c2u=u2-c2rctg?2 ，于是扬程方程即可写成： 运用余弦定理，去掉?项，则： 船舶辅机 Marine Auxiliary Machinery 第四章 离心泵 [ * ] 叶片出口角对理论扬程的影响 前弯叶片?290? 径向叶片?2=90? 后弯叶片?290? Ht? Qt c a b 船舶辅机 Marine Auxiliary Machinery 第四章 离心泵 [ * ] (2)扬程随流量而变，并与叶片出口角?2有关。前弯叶片虽然能达到的扬程高，但能量损失大(水力效率低)而不采用。为了提高效率，一般采用后弯叶片。虽然扬程低，但能量损失低。 结论： (1)离心泵扬程主要取决于叶轮的直径及转速。提高离心泵扬程，必须采用叶轮串联的多级泵(例：锅炉给水泵)。 (3)理论扬程与所输送流体的性质无关，但实际扬程因容积损失和水力损失而不同。输送不同的流体，根据?p=pd-ps=?gH、P= ?gQH/η不同。如果起动时泵和吸入管内是空气，理论上在大气压下只能将水吸上约12.9cm。所以，离心泵无自吸能力。 船舶辅机 Marine Auxiliary Machinery 第四章 离心泵 [ * ] 3.定速特性曲线 (Constant revolution characteristic curves)： 在既定转速下，离心泵的扬程、功率、效率等性能参数与流量的函数关系。 (1)流量-扬程曲线 Qt-Ht? ：理论流量-理论扬程 实际扬程H低于Ht?因为： ①轴向旋涡(c)?同半径圆周上各点的相对速度不相等(b)。叶轮出口相对速度w2向叶轮旋转的反方向偏转，使?2比理论要小。叶片有限的理论扬程Ht=?Ht?，?称为涡旋系数。Qt-Ht??Qt-Ht 船舶辅机 Marine Auxiliary Machinery 第四章 离心泵 [ * ] 3.定速特性曲线 (Constant revoluti