泵基础理论iversonzwl

泵的基础理论泵的定义泵是一种将能量传送给被抽送的液体，使其能量增加，从而达到抽送液体的目的的机器。原动机通过泵轴带动叶轮旋转，对液体作功，使其能量增加，从而使需要的液体数量，由吸水池经泵的过流部件送到要求的高处或压力高的地方。泵的分类叶片式泵离心泵单级（单吸、双吸、自吸、非自吸）多级（阶段式、蜗壳式）混流泵蜗壳泵、导叶式（固定叶片、可调叶片）轴流泵固定叶片、可调叶片旋涡泵单吸、双吸、自吸、非自吸容积式泵往复泵（活塞式、柱塞式）蒸汽双作用（单缸、双缸），电动往复式转子泵环流活塞式；滑片式；凸轮式；轴向柱塞式；径向柱塞式其它类型泵射流泵；气体扬水泵；水锤泵；电磁泵；水轮泵等泵的用途泵是一种通用机械，种类甚多，应用极广，可以说在有液体需要流动的地方，就有泵在工作。泵主要应用范围（1）农业灌溉和排涝用泵（2）工业及城市供水用泵（3）电力工业用泵，如锅炉给水泵、渣浆泵、冷凝泵、循环水泵等（4）化学工业用泵（5）石油工业用泵（6）矿山用泵（7）船舶工业用泵（8）轻纺、食品用泵（9）水利建设用泵（10）尖端科技方面用泵。离心泵的工作原理水泵也可叫抽水机，离心泵的工作原理是依靠泵体内叶轮回转产生离心力的作用，使旋转着的水产生动能和压力，连续吸水或排水。下面详细介绍离心泵的吸水与排水原理离心泵的排水原理任何物体在运转时，只要围绕某个中心转动，它都会产生离心力。叶轮在泵体内高速旋转时，在离心力的作用下，叶轮里的水以很快速度被甩离叶轮，向四周射去。射出的高速水流具有很大能量，汇集在泵壳里，互相拥挤，速度减慢，压力增加。根据水流总要从高压向低压流动的道理，泵壳内的高压水就沿着水管路被压到低压处去。影响排水高低的因素离心泵排水的高低，与泵内压力的大小有关，而压力的大小与叶轮直径和转速有关。在相同转速下，叶轮直径大的离心泵，产生的压力大，排出的高度就高。反之，叶轮直径小，产生的压力也小，排出的高度就低。同一水泵，当转速不同时，出水高度也不同，转速大，出水高。反之，出水就低。离心泵的吸入原理旋涡运动试验当叶轮旋转时，泵壳内的水由于离心力的缘故，在叶轮的中心部位处形成一个旋涡，成为压区（此区内的压力小于大气压）。而进水池水面上却有大气压力作用。在大气压作用下，进水池的水通过进水管路压入泵内，填补叶轮中心部位处的低压区，达到吸水的目的。叶轮中心部位的压力越低，水泵吸力也越大。离心泵的工作原理，主要是叶轮在充满水的泵壳内旋转时产生了离心力，由于离心力的作用，使泵内叶轮中心部位处形成低压区，为填补该区的低压。水就从进水池通过进水管路上升到泵的低压区。水到了低压区后，立即被叶轮的离心力向叶轮的四周甩出。在泵壳内拥挤汇集后，向高压区送出去。这样，叶轮不停的转动，水就源源不断地由进水池被抽送到出水池。注意：离心泵在起动前，一定要将泵壳内灌满水！离心泵的主要过流部件吸水室叶轮压水室吸水室吸水室的功能是将液体从吸入管路引入叶轮的进口处，为了使泵有较好的能量性能和汽蚀性能，要求液体流过吸入室时，水力损失最小和液体流入叶轮进口时速度分布均匀。叶轮叶轮是将能量传递给液体的部件，液体流过叶轮时，从叶轮处得到能量，于是液体的动能与压能均增大。我们希望叶轮是在规定数量的液体通过叶轮时，每一单位重量的液体从叶轮处得到规定数量的能量，并且在叶轮中水力损失最小。压出室压出室的功能是把叶轮出口处流出来的液体收集起来，并且把它送入压水管路，液体从叶轮中流出时速度是很大的，为了减小压水管路中的水力损失，将液体送入压水管以前，必须将液体的速度降低，将部分动能转化为压能，这个任务也要在压出室中完成，并且要求水压损失最小。叶片泵的结构形式叶片泵的结构型式甚多，下面根据分类标准的不同详细介绍按主轴方向1、卧式2、立式3、斜式按叶轮种类1、离心式：装离心式叶轮2、混流式：装混流式叶轮3、轴流式：装轴流式叶轮按吸入方式1、单吸：装单吸叶轮2、双吸：装双吸叶轮按级数1、单级：装一个叶轮2、多级：装多个叶轮按叶片安装方法1、可调叶片：叶轮叶片安放角可以调节的结构2、固定叶片：叶轮叶片安放角是固定的结构按泵体剖分形式1、节段式：每一级壳体都是分开式的2、中开式：壳体在通过轴中心线的平面上分开，又细分水平中开式垂直中开式按泵体形式1、涡壳式：叶轮排出侧具有带涡室的壳体2、双涡壳式：叶轮排出侧具有双涡室的壳体3、透平式：带导叶的离心泵4、筒袋式：内壳体外装有圆筒状的耐压壳体5、双层壳体式：指筒袋式之外的双层壳体泵按泵体的支承方式1、悬架式：泵体下有泵脚，固定在底座上，轴承体悬在一端2、托架式：轴承体下部固定在底座上，泵体被轴承体托起悬在一端3、中心支承式泵体两侧在通过轴心的水平面上固定在底座上特殊结构的叶片泵1、潜水电泵：驱动泵的电动机与泵一起放在水中使用的泵2、屏蔽泵：泵与电机直联（共用一根轴），电动机定子内侧装有屏蔽套，以防液体进入定子3、磁力泵：电动机带动外磁钢旋转，通过磁感应使和泵叶轮连在一起的内磁钢旋转，内外磁钢间有隔离套，完全杜绝液体外漏4、自吸式泵：泵再次起动时无需灌水的泵5、管道泵：泵作为管道的一部分，无需特别改变管路即可安装6、无堵塞泵：泵抽送液体中所含固体物质不会在泵内造成堵塞。泵的基本参数为了正确、合理地选用水泵，除了它的结构原理外，还必须了解它的性能。每一台泵上都有一个铭牌，在上面注着一些数据，可以使我们了解泵的具体性能规格，这对正确使用水泵很有用处。表征泵性能的基本参数有：流量、扬程、转速、功率、效率、必需汽蚀余量。流量Q流量是泵在单位时间内输送出去的液体量（体积或重量）。体积流量用Q表示，单位是：m³/h、L/s等。)/(6.3136001000/13slhm质量流量用Qm表示，单位是：t/h、kg/s等。Qm=ρQρ----液体的密度扬程H扬程是泵所抽送的单位重量液体从泵进口处（泵进口法兰）到泵出口处（泵出口法兰）能量的增值。扬程的单位是：“米”，即泵抽送液体的液柱高度。在一般情况下，泵的扬程以泵轴线为界，可分为两段，一段是以吸水管把水吸上来，一段通过出水管把水压出去。如图所示。水泵能把水吸上来的高度叫吸水扬程，简称吸程H吸，水泵把水压出去的高度称为压水扬程H压，用公式表示为：H总=H吸+H压。转速n转速是泵轴单位时间内的转数，用n表示。单位是r/min。在水泵行业一般用：2极（2900r/min）4极（1450r/min）6极（970r/min）8极（750r/min）功率功率是表示机组在单位时间内所做“功”的大小，用“N”表示，单位为KW。水泵的功率可分为：有效功率、轴功率和配用功率三种。有效功率是指水泵水流得到的净功率，即N效，它可以用水泵的扬程和流量计算出来。即：hmQKWgQHN/)(360010003其中效轴功率是指在一定的流量和扬程下，动力机传给水泵轴上的功率，又称为水泵的输入功率。它和有效功率之间的关系是相差一个泵内损失。即水泵的有效功率和泵内损失功率之和为水泵的轴功率。hmQKWgQHN/)(360010003其中轴泵内损失功率主要包括水流在泵体内摩阻、积压、回流以及水泵转子与轴承、填料等零件的摩擦消耗。配用功率又称配套功率，是指一台泵应选配动力机的功率数。用N配表示。配用功率与轴功率之间也有区别，它主要考虑比轴功率多一个因传动而损失的功率，为了保证机组安全运行，配用功率还要留有余地，一般为：N配=（1.1～1.2）N轴效率效率反映了水泵对动力利用的情况，它是一个技术经济指标，用η表示，单位为％％＝轴效100NNm:机械损失（轴承损失、密封损失、圆盘摩擦损失）v:容积损失（泵出口处一部分液体流回进口处所产生的损失）h：水力损失（沿程阻力损失、局部阻力损失）泵的必需汽蚀余量ＮＰＳＨr表征泵进口部分的压力降，即为了不使泵发生汽蚀，要求在泵进口处单位重量液体具有超过汽化压力水头的富余能量。单位为：m特性曲线泵内运动参数之间存在着一定的联系，如果用曲线的形式表示泵性能参数之间的关系，称为泵的特性曲线，也叫泵的性能曲线。通常用横坐标表示流量Q、纵坐标表示扬程H、效率η、轴功率N、必需汽蚀余量NPSHr。泵的性能曲线包括扬程曲线、效率曲线、功率曲线、泵必需汽蚀余量曲线。HEPNPSHrQ流量(m3/h)扬程(m)H泵特性曲线的形式1、单调下降的特性曲线：QH这种曲线中Q=0时，扬程最大Hmax，随着流量增加，扬程逐渐下降，每一个扬程对应一个流量，这是一种稳定的曲线。2、平坦的特性曲线QH这种曲线流量变化很大，而扬程变化很小。消防用泵最希望能有这种性能曲线3、驼峰特性曲线QH在流量为0时，扬程为H0，称为关死点扬程。随着流量增加，扬程达到最大值Hmax,而后随流量增加，扬程下降。这是一种不稳定的特性曲线。标准规定当Hmax/H0≤1.02时，才符合要求。几何参数对泵特性曲线的影响1、叶片出口安放角2在其它参数不变的情况下，2越大，泵的扬程越高。一般情况下15240。290时，功率曲线是一条有极值的曲线。2、叶轮外径D2当Q=0时关死点的扬程随D2增加而增加。3、叶轮出口宽度b2b2越大，曲线越平。我们知道，理论扬程曲线平，实际扬程曲线容易出现驼峰，因此，为了消除驼峰或增加曲线的斜度，应减小出口宽度b2。4、修削叶片进出口部分A：修磨叶片出口部分背面，在相同流量情况下，可使泵的效率提高约2%～5%；在相同扬程下，泵的流量增加约5%～10%。B:修磨叶片进口工作面，能增加叶片进口角，增加叶片间进口的开口面积，从而改善泵的汽蚀性能。泵的相似定律相似理论在泵的设计和实验中广泛应用。通常所说的按模型换算进行相似设计和进行模型实验就是在相似理论指导下进行。用小的模型进行试验要比真机试验经济得多，由于受到条件的限制，当真机尺寸过大时，很难进行真机实验，只能用模型试验代替。当实型泵和模型泵满足几何相似、运动相似时，尺寸、转速有以下泵的相似定律：32152232222322mmmmmmmmmmDDnnPPDDnnHHDDnnQQ式中：m代表模型泵。实型泵和模型泵尺寸、转速相差较大时，效率将有明显差别，泵尺寸越大，转速越高，泵效率就越高。比转数泵的相似定律建立了几何相似的泵，在相似工况下，性能参数之间的关系。也就是说，如果泵性能参数之间存在着上述关系，泵是几何相似和运动相似的。但是用相似定律来判别泵是否几何相似和运动相似既不方便，也不直观。在相似定律的基础上，可以推出一系列几何相似的泵性能之间的综合数据。如果这些数据相等，则这些泵是几何相似和运动相似的，可以用相似定律换算性能之间的关系，这个综合数据就是比转数ns。4365.3HQnnsmin23rnmHQsmQ程扬级单取泵级多对取泵吸双对关于比转数的几点说明1、同一台泵在不同工况下具有不同的比转数，作为相似准则的ns是指对应最高效率点工况下的值。一般指设计点的比转数。2、比转数是根据相似理论推得的，可以作为相似判据，即是说几何相似的泵在相似工况下ns值相等。反之，一般说来ns值相等的泵是几何相似和运动相似的，但不能说ns相等的泵一定几何形状相似。根据比转数对泵的分类泵的类型离心泵混流泵轴流泵低比转数中比转数高比转数比转数30ns8080ns150150ns300300ns500500ns15001、低比转数的泵意味着高扬程小流量，高比转数的泵意味着低扬程大流量。2、低比转数叶轮窄而长，高比转数叶轮宽而短。3、低比转数泵容易出现驼峰。4、低比转数的泵，流量为零时轴功率小，所以要关阀起动。高比转数泵（混流泵、轴流泵）零流量时轴功率大，所以要开阀起动。泵的相似理论应用对于同一台泵相似定律可简化为：2121nnQQ22121nnHH32121nnPP切割定律若用户要求的性能低于已有泵的性能，或泵出厂试验结果流量、扬程偏高以及同一台泵装几种不同直径的叶轮以提高产品的通用性，可以用