学习目标:
掌握离心泵的操作原理、基本方程式、构造与性能,合理地选择其类型,计算功率消耗,正确选择安装在管路系统中的位置;了解其它常用的液体和气体输运设备。
学习指南:
基本要求:
掌握离心泵的性能参数及影响因素、泵的特性曲线、工作点和流量调节;掌握离心泵安装高度的确定原则;正确选用离心泵的型号。
重 点:
离心泵的特性曲线及其影响因素 ; 管路特性曲线方程式及其应用。
难 点:
离心泵的基本方程式 ;离心泵的工作点的改变 ; 离心泵安装高度的计算。
知识内容:
2.1 概述了泵的概念与作用
2.2 液体输送机械
以离心泵为例,主要介绍了离心泵的操作原理、构造与类型,离心泵的基本方程式、主要性能参数、特性曲线、气蚀现象与允许吸上高度以及离心泵的工作点与流量调节;
2.3 气体输送和压缩设备
简要介绍了气体输送和压缩的相关设备,如离心通风机、离心鼓风机、离心压缩机和旋转鼓风机、旋转压缩机、旋转真空泵
2.4 其它类型泵
简要介绍了往复泵、计量泵和旋转泵。
实践内容
1.熟悉离心泵的结构与操作方法。
2.测定某型号离心泵在一定转速下的特性曲线。
3.测定流量调节阀某一开度下管路特性曲线。
实践原理
1.离心泵特性曲线测定:
离心泵是最常见的液体输送设备。在一定的型号和转速下,离心泵的扬程H、轴功率N及效率η均随流量Q而改变。通常通过实验测出H—Q、N—Q及η—Q 关系,并用曲线表示之,称为特性曲线。特性曲线是确定泵的适宜操作条件和选用泵的重要依据。泵特性曲线的具体测定方法如下:
(1) H 的测定:
在泵的吸入口和排出5之间列柏努利方程
(1)
(2)
上式中
是泵的吸入口和压出口之间管路内的流体流动阻力,与柏努力方程中其它项比较,
值很小,故可忽略。于是上式变为:
(3)
将测得的
和
的值以及计算所得的
代入上式,即可求得H。
(2) N 测定:
功率表测得的功率为电动机的输入功率。由于泵由电动机直接带动,传动效率可视为1,所以电动机的输出功率等于泵的轴功率。即:
泵的轴功率 N=电动机的输出功率,Kw
电动机输出功率=电动机输入功率×电动机效率。
泵的轴功率=功率表读数×电动机效率,Kw。
(3)
测定:
(4)
(5)
式中:
—泵的效率; N—泵的轴功率,Kw;
Ne-泵的有效功率Kw; H—泵的扬程,m;
Q—泵的流量,m3/s;
-水的密度,Kg/m3。
2.管路特性曲线:
当离心泵安装在特定的管路系统中工作时,实际的工作压头和流量不仅与离心泵本身的性能有关,还与管路特性有关,也就是说,在液体输送过程中,泵和管路二者相互制约的。
管路特性曲线是指流体流经管路系统的流量与所需压头之间的关系。若将泵的特性曲线与管路特性曲线在同一坐标图上,两曲线交点即为泵的在该管路的工作点。因此,如同通过改变阀门开度来改变管路特性曲线,求出泵的特性曲线一样,可通过改变泵转速来改变泵的特性曲线,从而得出管路特性曲线。泵的压头H计算同上。
实践装置及参数
1.离心泵性能测定流程示意图见图一、仪表面板示意图见图二:

图一 离心泵性能测定流程示意图
1-水箱;2-泵入口真空表控制阀;3-离心泵;4-流量调节阀;5-泵出口压力表控制阀;6-泵入口真空表;7-泵出口压力表;8-涡轮流量计;9-灌泵入口; 10-灌水控制阀门;11-排水阀;12-底阀
2.实验设备主要技术参数:
离心泵:型号WB70/055 电机效率为60% 实验管路d=0.043m
真空表测压位置管内径d入=0.036m
压强表测压位置管内径d出=0.043m
真空表与压强表测压口之间垂直距离h0=0.25m
流量测量:涡轮流量计 型号LWY—40C 量程0—20m3/h 数字仪表显示;
功率测量:功率表 型号PS-139 精度1.0级 数字仪表显示;
泵入口真空度测量:真空表表盘真径100mm 测量范围-0.1-0MPa;
泵出口压力的测量: 压力表表盘直径100mm 测量范围0-0.25MPa ;
(6)温度计:Pt100 数字仪表显示。

图二 设备仪表面板示意图
常见问题
(1)什么是“气缚”,什么是“汽蚀”?
答:气缚:因泵壳内存在气体而吸不上液的现象;
汽蚀:叶片入口附近K的压强等于或小于输送温度下液体的饱和蒸气压,使液体以很大的速度从周围冲向气泡的中心,产生频率很高、瞬间压力很大的冲击的现象。
(2)为什么泵壳要做成蜗壳形?
答:因为愈靠近出口,壳内所接受的液体量愈大,所以通道的截面积必须逐渐增大,更为重要的是以高速从叶轮四周抛出的液体在通道内逐渐降低速度,使大部分动能转化为静压能,既提高流体的出口压力,又减少了因流速过大而引起的机械能损耗。