第二章 流体输送机械 1/28
第二章 流体输送机械
2.1 液体输送机械 —— 泵
2.1.1 离心泵
一、离心泵的构造和工作原理
二、离心泵主要构件的结构及功能
三、离心泵的理论压头和实际压头
四、离心泵的主要性能参数和特性曲线
五、离心泵的工作点与流量调节
六、离心泵的组合操作 —— 串、并联
七、离心泵的安装高度
习题课
八、离心泵的类型和选用
第二章 流体输送机械 2/28
2,离心泵的实际压头
实际压头比理论压头要小。 具体原因如下,
（ 1）叶片间的环流 并非严格沿叶片表面流动而产生涡流。
主要取决于叶片数目, 装置角 ?2,叶轮大小, 液体粘度等因素, 而几
乎与流量大小无关 。
三．离心泵的理论压头和实际压头
c2? c2
第二章 流体输送机械 3/28
（ 2）水力损失
可近似视为与流速的平方呈正比
三．离心泵的理论压头和实际压头
摩擦损失 从泵入口到出口存在摩擦损失。
第二章 流体输送机械 4/28
冲击损失
液体以绝对速度 c2冲入沿泵壳流动的液体中, 产生涡流 。
在设计流量下, 此项损失最小 。 流量若偏离设计量越远,
冲击损失越大 。
三．离心泵的理论压头和实际压头
设计
流量
第二章 流体输送机械 5/28
四．离心泵的主要性能参数和特性曲线
1．离心泵的主要性能参数
?
?
?
?
?
?
?
?
?
轴功率
效率
压头
流量
转速
第二章 流体输送机械 6/28
H，又称扬程，泵对单位重量流体提供的有效能量,m。
可测量
qV，泵单位时间实际输出的液体量,m3/s或 m3/h。
可测量
流量计
真空表 c 压力表
h
0
b
在泵进口 b、泵出口 c间列机械能衡算式,
??? Hgugp bb 2
2
? f
cc hh
g
u
g
p ???
0
2
2?
???
g
ppH bc
? g
pp bc
?
)()( 真表 ?
转速
流量
压头
n，单位 r.p.s或 r.p.m
四．离心泵的主要性能参数和特性曲线
第二章 流体输送机械 7/28
轴功率 P轴,又称功率，单位 W 或 kW
??
轴P
Pe
?
轴P
gHqV ?
电机 泵
电功率
?电
P 电出 ?
传
传电出轴 ??? PP
?
?, 无量纲
P 轴
Pe
电电出 电功率 ???P ???
轴PPe
四．离心泵的主要性能参数和特性曲线
效率
Pe=HqV ρ g
第二章 流体输送机械 8/28
与效率 ?有关的各种能量损失,
（ 1 ）容积损失：
（ 2 ）水力损失：
环流损失、摩擦损失、冲击损失
（ 3 ）机械损失：
泵轴与轴承、密封圈等机械部件之间的摩擦
小型水泵,? 一般为 50 ? 7 0 %
大型泵,? 可达 9 0 % 以上
四．离心泵的主要性能参数和特性曲线
平衡孔，内漏
第二章 流体输送机械 9/28
包括, H~qV曲线 (平坦型、陡降型,
驼峰型 )
P轴 ~qV曲线,
?~qV曲线
2,离心泵特性曲线及其换算
用 20?C清水测定
轴P
gHqv?? ?
四．离心泵的主要性能参数和特性曲线
设计点
０ 2高效区
与最高效率相比，
效率下降 8％
由图可见,
qV ?,H ?,
P轴 ?,
?有最大值
第二章 流体输送机械 10/28
（ 1 ）液体性质的影响
? 对 H~ q V 曲线,? ~ q V 曲线无影响，但 ?
? gHqP V?
轴,
密度的影响：
粘度的影响,当 ? 比 20 ℃清水的大时,H ?, P 轴 ?, ? ?
实验表明，当 ? < 2 0 厘斯时,? 对特性曲
线的影响很小，可忽略不计。
1 厘斯 = 1 0 -6 m 2 /s, 20 ℃清水的粘度 =1 厘斯
四．离心泵的主要性能参数和特性曲线
2
,22
2
2
2
,603 6 0 0 gb
qn c t gn
g
DH TV
T
?? ??
?
故 ??,P轴 ~qV曲线上移,需要按上式校正。
第二章 流体输送机械 11/28
(2)叶轮转速的影响
当转速 n变化不大时（小于 20%），利用出口速度三角形相
似的近似假定，可推知,
2222
2
'
22
s i n2
s i n2'
2
??
??
cbr
cbr
q
q
v
v ??
四．离心泵的主要性能参数和特性曲线
222
2
''
c o s
c o s
22
?
?
uc
uc
H
H ???
2222 s i n2 ?? cbrq v ??
2
2
Dn
Dn
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2
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2
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c
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2
u
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g
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2
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n
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2
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u?
n
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第二章 流体输送机械 12/28
若 ? 不变，则
gHq
gHq
P
P
V
V
?
? '''
??
轴
轴
以上称为离心泵的比例定律 。适用于转速
n变化不大时（小于 20%），否则将有很大
误差，此时将由实验测定。
?
? gHqP V?
轴?
3
?
?
??
?
? ??
n
n
Hq
Hq
V
V
''
?
第二章 流体输送机械 13/28
当叶轮直径因切割而变小时,若变化程度小于 2 0 %,则
若 ? 不变，则
切割定律
（ 3 ）叶轮直径的影响
四．离心泵的主要性能参数和特性曲线
2
2
2
2
2 ??
?
?
???
? ??????
D
D
H
H
D
D
q
q
V
V
3
2
2
???
?
???
? ???
D
D
P
P
轴
轴
第二章 流体输送机械 14/28
H
n
0 qv
n?
四．离心泵的主要性能参数和特性曲线 思考,若泵在原转速 n 下的特性曲线方程为 2
Ve BqAH ??,则新转速
n ? 下泵的特性曲线方程表达式如何？
ee
VV
H
n
n
H
q
n
n
q
??
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
2
222 ?
?????? ?????????? ? Ve qnnBAHnn
22 ?
??????? ??? Ve BqnnAH
第二章 流体输送机械 15/28
五, 离心泵的工作点与流量调节
泵 ------供方
管路 ------需方 匹配：
泵提供的流量 = 管路所需的流量
泵提供的压头 H = 管路所需的压头 H e
H 泵的特性曲线
q v
1,管路特性曲线
------- 管路所需压头 H e 与流量关系曲线
? 工作点
第二章 流体输送机械 16/28
五, 离心泵的工作点与流量调节
H 泵的特性曲线
q
V
1,管路特性曲线 ------- 管路所需压头 He 与流量关系曲线
fhg
u
g
pzHe ????????
2
2
?
完全湍流时，
管路特性方程
K
? 工作点
? ?VqfK ??
? ? 2
52
2 8
2 Vf qgd
lel
g
u
d
lelh
?
?? ?????
2
VBqKHe ??
1 1
2 2
第二章 流体输送机械 17/28
H 泵的特性曲线
q
V
? 工作点
2,流量调节
两种方法
?
?
?
改变泵的特性曲线
改变管路特性曲线
——调节阀门
阀门开大
阀门关小
eH?
?
?
?
?
??
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
He
——改变 n,切割叶径
节流损失
五, 离心泵的工作点与流量调节
转速增大
第二章 流体输送机械 18/28
1、并联
H
并联泵
单台泵
q
V
对泵 来说, 在相同 H 下,
请思考,
在输送系统中，将单台泵用并联泵组替代，则管路中的
流量是否能达到原来的两倍？为什么？
六、离心泵的组合操作 —— 串、并联
单并 VV qq 2?
请思考,
若单台泵的特性曲线方程为
2
V
BqAH
单单
??,
则并联泵组的特性曲线方程
表达式如何？
2
2
qBAH
???
?
???
??? 并
并
V
第二章 流体输送机械 19/28
2、串联
H
串联泵
单台泵
0 Q
请思考：
在输送系统中，将单台泵用串联泵
组替代，则管路中的压头是否能达
到原来的两倍？为什么？
六、离心泵的组合操作 —— 串、并联
在相同 q V 下,单串 HH 2?
请思考,
若单台泵的特性曲线方程
为
2
V
BqAH
单单
??
,
则串联泵组的特性曲线方程
表达式如何？
2VBq2A2H 串串 ??
第二章 流体输送机械 20/28
1, 什么是安装高度？
泵的吸口与吸液方贮液
槽液面间的垂直高度，称为
安装高度，用 H表示。 H可
正可负。
其中，泵的吸口与吸液
方贮液槽液面 允许达到的最
大 垂直高度称为 允许安装高
度，用 Hg表示。
七, 离心泵的安装高度
第二章 流体输送机械 21/28
为什么会有安装高度问题？
汽蚀现象,
发生气蚀时，泵体震动，并发出
噪音，流量、压头、效率都明显
下降，严重时甚至吸不上液体。
)( 为饱和蒸气压时当泵中心处的压强等于 ?? pp该 处发生部分汽化现象
为避免汽蚀现象，安装高度必须加以
限制，即存在最大允许安装高度 Hg。
七, 离心泵的安装高度
汽泡随液体进入高压区后被压缩，汽泡突然凝结消失，在凝结
的瞬间，周围液体以极大的速度冲向气泡中心的空间，互相撞
击，产生高达几万 Kpa的撞击力，不断打击叶轮表面,叶片表面
产生蜂窝状腐蚀，称为, 气蚀, 。
第二章 流体输送机械 22/28
作业
P122
1,4
第二章 流体输送机械
2.1 液体输送机械 —— 泵
2.1.1 离心泵
一、离心泵的构造和工作原理
二、离心泵主要构件的结构及功能
三、离心泵的理论压头和实际压头
四、离心泵的主要性能参数和特性曲线
五、离心泵的工作点与流量调节
六、离心泵的组合操作 —— 串、并联
七、离心泵的安装高度
习题课
八、离心泵的类型和选用
第二章 流体输送机械 2/28
2,离心泵的实际压头
实际压头比理论压头要小。 具体原因如下,
（ 1）叶片间的环流 并非严格沿叶片表面流动而产生涡流。
主要取决于叶片数目, 装置角 ?2,叶轮大小, 液体粘度等因素, 而几
乎与流量大小无关 。
三．离心泵的理论压头和实际压头
c2? c2
第二章 流体输送机械 3/28
（ 2）水力损失
可近似视为与流速的平方呈正比
三．离心泵的理论压头和实际压头
摩擦损失 从泵入口到出口存在摩擦损失。
第二章 流体输送机械 4/28
冲击损失
液体以绝对速度 c2冲入沿泵壳流动的液体中, 产生涡流 。
在设计流量下, 此项损失最小 。 流量若偏离设计量越远,
冲击损失越大 。
三．离心泵的理论压头和实际压头
设计
流量
第二章 流体输送机械 5/28
四．离心泵的主要性能参数和特性曲线
1．离心泵的主要性能参数
?
?
?
?
?
?
?
?
?
轴功率
效率
压头
流量
转速
第二章 流体输送机械 6/28
H，又称扬程，泵对单位重量流体提供的有效能量,m。
可测量
qV，泵单位时间实际输出的液体量,m3/s或 m3/h。
可测量
流量计
真空表 c 压力表
h
0
b
在泵进口 b、泵出口 c间列机械能衡算式,
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转速
流量
压头
n，单位 r.p.s或 r.p.m
四．离心泵的主要性能参数和特性曲线
第二章 流体输送机械 7/28
轴功率 P轴,又称功率，单位 W 或 kW
??
轴P
Pe
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轴P
gHqV ?
电机 泵
电功率
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?, 无量纲
P 轴
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轴PPe
四．离心泵的主要性能参数和特性曲线
效率
Pe=HqV ρ g
第二章 流体输送机械 8/28
与效率 ?有关的各种能量损失,
（ 1 ）容积损失：
（ 2 ）水力损失：
环流损失、摩擦损失、冲击损失
（ 3 ）机械损失：
泵轴与轴承、密封圈等机械部件之间的摩擦
小型水泵,? 一般为 50 ? 7 0 %
大型泵,? 可达 9 0 % 以上
四．离心泵的主要性能参数和特性曲线
平衡孔，内漏
第二章 流体输送机械 9/28
包括, H~qV曲线 (平坦型、陡降型,
驼峰型 )
P轴 ~qV曲线,
?~qV曲线
2,离心泵特性曲线及其换算
用 20?C清水测定
轴P
gHqv?? ?
四．离心泵的主要性能参数和特性曲线
设计点
０ 2高效区
与最高效率相比，
效率下降 8％
由图可见,
qV ?,H ?,
P轴 ?,
?有最大值
第二章 流体输送机械 10/28
（ 1 ）液体性质的影响
? 对 H~ q V 曲线,? ~ q V 曲线无影响，但 ?
? gHqP V?
轴,
密度的影响：
粘度的影响,当 ? 比 20 ℃清水的大时,H ?, P 轴 ?, ? ?
实验表明，当 ? < 2 0 厘斯时,? 对特性曲
线的影响很小，可忽略不计。
1 厘斯 = 1 0 -6 m 2 /s, 20 ℃清水的粘度 =1 厘斯
四．离心泵的主要性能参数和特性曲线
2
,22
2
2
2
,603 6 0 0 gb
qn c t gn
g
DH TV
T
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?
故 ??,P轴 ~qV曲线上移,需要按上式校正。
第二章 流体输送机械 11/28
(2)叶轮转速的影响
当转速 n变化不大时（小于 20%），利用出口速度三角形相
似的近似假定，可推知,
2222
2
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四．离心泵的主要性能参数和特性曲线
222
2
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第二章 流体输送机械 12/28
若 ? 不变，则
gHq
gHq
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轴
轴
以上称为离心泵的比例定律 。适用于转速
n变化不大时（小于 20%），否则将有很大
误差，此时将由实验测定。
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?
第二章 流体输送机械 13/28
当叶轮直径因切割而变小时,若变化程度小于 2 0 %,则
若 ? 不变，则
切割定律
（ 3 ）叶轮直径的影响
四．离心泵的主要性能参数和特性曲线
2
2
2
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轴
第二章 流体输送机械 14/28
H
n
0 qv
n?
四．离心泵的主要性能参数和特性曲线 思考,若泵在原转速 n 下的特性曲线方程为 2
Ve BqAH ??,则新转速
n ? 下泵的特性曲线方程表达式如何？
ee
VV
H
n
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第二章 流体输送机械 15/28
五, 离心泵的工作点与流量调节
泵 ------供方
管路 ------需方 匹配：
泵提供的流量 = 管路所需的流量
泵提供的压头 H = 管路所需的压头 H e
H 泵的特性曲线
q v
1,管路特性曲线
------- 管路所需压头 H e 与流量关系曲线
? 工作点
第二章 流体输送机械 16/28
五, 离心泵的工作点与流量调节
H 泵的特性曲线
q
V
1,管路特性曲线 ------- 管路所需压头 He 与流量关系曲线
fhg
u
g
pzHe ????????
2
2
?
完全湍流时，
管路特性方程
K
? 工作点
? ?VqfK ??
? ? 2
52
2 8
2 Vf qgd
lel
g
u
d
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?
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2
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1 1
2 2
第二章 流体输送机械 17/28
H 泵的特性曲线
q
V
? 工作点
2,流量调节
两种方法
?
?
?
改变泵的特性曲线
改变管路特性曲线
——调节阀门
阀门开大
阀门关小
eH?
?
?
?
?
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——改变 n,切割叶径
节流损失
五, 离心泵的工作点与流量调节
转速增大
第二章 流体输送机械 18/28
1、并联
H
并联泵
单台泵
q
V
对泵 来说, 在相同 H 下,
请思考,
在输送系统中，将单台泵用并联泵组替代，则管路中的
流量是否能达到原来的两倍？为什么？
六、离心泵的组合操作 —— 串、并联
单并 VV qq 2?
请思考,
若单台泵的特性曲线方程为
2
V
BqAH
单单
??,
则并联泵组的特性曲线方程
表达式如何？
2
2
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???
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并
V
第二章 流体输送机械 19/28
2、串联
H
串联泵
单台泵
0 Q
请思考：
在输送系统中，将单台泵用串联泵
组替代，则管路中的压头是否能达
到原来的两倍？为什么？
六、离心泵的组合操作 —— 串、并联
在相同 q V 下,单串 HH 2?
请思考,
若单台泵的特性曲线方程
为
2
V
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单单
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则串联泵组的特性曲线方程
表达式如何？
2VBq2A2H 串串 ??
第二章 流体输送机械 20/28
1, 什么是安装高度？
泵的吸口与吸液方贮液
槽液面间的垂直高度，称为
安装高度，用 H表示。 H可
正可负。
其中，泵的吸口与吸液
方贮液槽液面 允许达到的最
大 垂直高度称为 允许安装高
度，用 Hg表示。
七, 离心泵的安装高度
第二章 流体输送机械 21/28
为什么会有安装高度问题？
汽蚀现象,
发生气蚀时，泵体震动，并发出
噪音，流量、压头、效率都明显
下降，严重时甚至吸不上液体。
)( 为饱和蒸气压时当泵中心处的压强等于 ?? pp该 处发生部分汽化现象
为避免汽蚀现象，安装高度必须加以
限制，即存在最大允许安装高度 Hg。
七, 离心泵的安装高度
汽泡随液体进入高压区后被压缩，汽泡突然凝结消失，在凝结
的瞬间，周围液体以极大的速度冲向气泡中心的空间，互相撞
击，产生高达几万 Kpa的撞击力，不断打击叶轮表面,叶片表面
产生蜂窝状腐蚀，称为, 气蚀, 。
第二章 流体输送机械 22/28
作业
P122
1,4
