离心泵（ Centrifugal Pumps）
? 离心泵占化工用泵的 80~90％
?离心泵种类很多，但工作原理相同，结构大同小异。
离心泵的结构和工作原理
泵壳 （ Volute ）,固
定的泵壳 (蜗形壳 )
叶轮 （ Impeller）,直
接接对液体作功的
部件, 上面有 4—8
片后弯叶片
离
心
泵
原
理
? 泵运行时，叶轮高速带动叶轮间的液体
旋转，借离心力作用使液体沿径向运动，
获得较大能量 (主要为动能 )。
? 流体进入蜗壳时，流道逐渐扩大，使
部分动能又转化为静压能，最后使流体
沿切向压出出口管路。
? 在流体受迫向叶轮外缘运动的同时，叶
轮中心形成低压，在供液点液面与叶轮
中心处的压差作用下，使液体源源吸入
泵内。
泵壳
叶片
叶轮
2
关
心
离
心
泵
什
么
？
? 主要性能指标
– 扬程 (压头 ):输送机械提供的能
量，以 H 表示，单位为 m液柱
– 流量 Q
? 主要特性
– Q— H关系
? 对管路中离心泵特性的理解，
是本章的核心问题
– 输送机械特性与所在管路的特
性密切相关 ……
电路与管路的类比
? 概念
– 电流与水流
– 电位与能位
– 电阻于流动阻力
–电源与离心泵
? 分析方法
有
关
电
源
的
回
忆……
? 电源电势,?
? 电源输出电压,U
?
U
主
要
指
标
的
理
解
? 泵的“扬程”对应 电路电源的输出电压
? 理论扬程是 ……
? 两种扬程的差异
– ? or U?
– 有效功率与轴功率
? 有效功率与轴功率的差别
– 容积损失,由叶轮高压向低压处漏液导致实际流量减小
– 水力损失,叶片间涡流、流体入泵时的水力冲击、流体与泵
件的摩擦
– 机械损失,运动部件之间的机械摩擦
? 机械效率 ?
? ＝ N? / N
? 值一般约为 0.6一 0,85，大型泵可达 0.90
Q—
H
关
系
（
中
心
问
题
）
? 不同型号泵 Q~HQ曲线形状差别很大；
? 在泵出厂时实验标定，出厂时列在产品样本中
影响离心泵理论压头的因素
根据叶片的离角或流动角 ?2, 可将叶片分为三类,
上述 ?2 与 H? 的关系是对叶轮向液体传递的总能量的影响 。
( a ) 径向叶片
2
?
2
?
w
?
2
u
?
2
c
?
2
( b ) 后弯叶片
2
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2
( c ) 前弯叶片
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（ 1） 径向叶片,?2 = 90o,ctg?2 = 0,H? 与 Q? 无关；
（ 2） 后弯叶片,?2 < 90o,ctg?2 > 0,H? 随 Q? 增加而减少；
（ 3） 前弯叶片,?2 > 90o,ctg?2 < 0,H? 随 Q? 增加而增加 。
影响离心泵理论压头的因素
总压头 H? = 动压头 Hdyn + 势压头 Hpot
离心泵作为液体输送机械其目的是提高势压头以克服输送阻
力, 因此设置蜗壳使流体的动压头转换成势压头 。 但转换过
程必然有机械能损耗, 因此应尽量提高叶轮直接提供给液体
的势压头 Hpot 在总压头 H? 中所占的比例 。
以 ?R （ 又称为反作用度 ） 代表该比例
1p o t d y n d y nR H H H HH H H? ?
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由叶轮进出口处速度三角形可知
影响离心泵理论压头的因素
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由于无预旋进液 a 1= 90o,且大部分情况下叶轮进, 出口径
向速度分量 cr2 ? cr1,所以
（ 1） 径向叶片,?2 = 90o,cos?2 = 0,?R = 1/2；
（ 2） 后弯叶片,?2 < 90o,cos?2 > 0,?R > 1/2 ；
（ 3） 前弯叶片,?2 > 90o,cos?2 < 0,?R < 1/2 。
故制造中多选用后弯叶片
对
管
路
中
离
心
泵
特
性
的
理
解
，
是
本
章
的
核
心
问
题
? 主要性能指标
–, 扬程 (压头 )”，输送机械提供的能
量，以 H 表示，单位为 m液柱。
– 流量 Q
– 轴功率 N?
– 和输送机械效率 ?,
? 特性
– Q— H关系（ 中心问题）
– Q-N?关系
– Q—?关系
? 输送机械特性与所在管路的特性
密切相关 ……
离
心
泵
特
性
曲
线 ? 轴功率随流量增大而增加。这要求离心泵在启动时应关闭泵的
出口阀门，以减小启动功率；
? Q—? 曲线有极值点，与此点对应的流量称额定流量 (泵铭牌上
的标注值 )，泵在管路上操作时，应在此点附近操作,
1
2
离心泵的特性曲线 （ Characteristic curves）
离心泵主要性能参数,
流量 Q,压头 (扬程 )H,轴功率 N 和效率 ?
离心泵特性曲线,
描述压头, 轴功率, 效率
与流量关系 （ H—Q,N—Q、
?—V） 的曲线 。 对实际流
体, 这些曲线尚难以理论
推导, 而是由实验测定 。
离心泵的特性曲线反映了泵的基本性能, 由制造厂附于产品
样本中, 是指导正确选择和操作离心泵的主要依据 。
0 20 40 60 80 100 120 140
0
4
8
12
16
20
24
28
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30
40
50
60
70
80
90
0
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12
n =2900r/m in
IS00-80- 160B à? D? ±?
H
[
m
]
Q / m
3
/h
?
[%]
N
[
kW
]
?
H
N
离心泵的特性曲线 （ Characteristic curves）
H—Q 曲线
离心泵扬程 H（ 压头 ）, 是指泵在实际工作条件下对单位重
量的流体所能提供的机械能, 单位为 m。
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[%]
N
[
kW
]
扬程 H 随流量 Q 的增加而下降 （ 流量极小时不明显 ）, 这是
因为采用了能量损失较小的后弯叶片 。
同一流量下, 由于实际叶轮与理想叶轮的差异以及机械能损
失, 泵实际提供的扬程小于理论扬程 。
H—Q曲线代表的是在一
定转速 下流体 流经 离心
泵所获 得的能 量与 流量
的关系, 是最 为重 要的
一条特性曲线 。
离心泵的特性曲线 （ Characteristic curves）
在一定转速下, 泵的轴功
率随输送流量的增加而增
大, 流量为零时, 轴功率
最小 。 关闭出口阀启动离
心泵, 启动电流最小 。
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]
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[%]
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[
kW
]
随流量增大, 泵的效率曲线出现一极大值即最高效率点, 在
与之对应的流量下工作, 泵的能量损失最小 。
离心泵铭牌上标出的 H,Q,N 性能参数即为最高效率时的
数据 。 一般将最高效率值的 92% 的范围称为泵的高效区, 泵
应尽量在该范围内操作 。
特性曲线的变换
由制造厂提供的离心泵的特性曲线是在一定转速下用 20℃ 的
清水为工质实验测定的 。 若输送的液体性质与此相差较大时,
泵的特性曲线将发生变化, 应加以修正 。
液体密度的影响
离心泵的理论流量和理论压头与液体密度无关, 说明 H—Q
曲线不随液体密度而变, 由此 ?—Q 曲线也不随液体密度而
变 。 离心泵所需的轴功率则随液体密度的增加而增加, 即
N—Q 曲线要变 。
注意：叶轮进, 出口的压差 ?p 正比于液体密度 。
气缚现象（ airbound）
泵启动前空气未排尽或运转中有空气漏入, 使泵内流体平均
密度下降, 导致叶轮进, 出口压差减小 。 或者当与泵相连的
出口管路系统势压头一定时, 会使泵入口处的真空度减小,
吸入流量下降 。 严重时泵将无法吸上液体 。
解决方法：离心泵工作时, 尤其是启动时一定要保证液体连
续 的 条 件 。 可 采 用 设 置 底 阀, 启 动 前 灌 泵 （ pump
priming）, 使泵的安装位置低于吸入液面等措施 。
? 离心泵占化工用泵的 80~90％
?离心泵种类很多，但工作原理相同，结构大同小异。
离心泵的结构和工作原理
泵壳 （ Volute ）,固
定的泵壳 (蜗形壳 )
叶轮 （ Impeller）,直
接接对液体作功的
部件, 上面有 4—8
片后弯叶片
离
心
泵
原
理
? 泵运行时，叶轮高速带动叶轮间的液体
旋转，借离心力作用使液体沿径向运动，
获得较大能量 (主要为动能 )。
? 流体进入蜗壳时，流道逐渐扩大，使
部分动能又转化为静压能，最后使流体
沿切向压出出口管路。
? 在流体受迫向叶轮外缘运动的同时，叶
轮中心形成低压，在供液点液面与叶轮
中心处的压差作用下，使液体源源吸入
泵内。
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? 主要性能指标
– 扬程 (压头 ):输送机械提供的能
量，以 H 表示，单位为 m液柱
– 流量 Q
? 主要特性
– Q— H关系
? 对管路中离心泵特性的理解，
是本章的核心问题
– 输送机械特性与所在管路的特
性密切相关 ……
电路与管路的类比
? 概念
– 电流与水流
– 电位与能位
– 电阻于流动阻力
–电源与离心泵
? 分析方法
有
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忆……
? 电源电势,?
? 电源输出电压,U
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理
解
? 泵的“扬程”对应 电路电源的输出电压
? 理论扬程是 ……
? 两种扬程的差异
– ? or U?
– 有效功率与轴功率
? 有效功率与轴功率的差别
– 容积损失,由叶轮高压向低压处漏液导致实际流量减小
– 水力损失,叶片间涡流、流体入泵时的水力冲击、流体与泵
件的摩擦
– 机械损失,运动部件之间的机械摩擦
? 机械效率 ?
? ＝ N? / N
? 值一般约为 0.6一 0,85，大型泵可达 0.90
Q—
H
关
系
（
中
心
问
题
）
? 不同型号泵 Q~HQ曲线形状差别很大；
? 在泵出厂时实验标定，出厂时列在产品样本中
影响离心泵理论压头的因素
根据叶片的离角或流动角 ?2, 可将叶片分为三类,
上述 ?2 与 H? 的关系是对叶轮向液体传递的总能量的影响 。
( a ) 径向叶片
2
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（ 2） 后弯叶片,?2 < 90o,ctg?2 > 0,H? 随 Q? 增加而减少；
（ 3） 前弯叶片,?2 > 90o,ctg?2 < 0,H? 随 Q? 增加而增加 。
影响离心泵理论压头的因素
总压头 H? = 动压头 Hdyn + 势压头 Hpot
离心泵作为液体输送机械其目的是提高势压头以克服输送阻
力, 因此设置蜗壳使流体的动压头转换成势压头 。 但转换过
程必然有机械能损耗, 因此应尽量提高叶轮直接提供给液体
的势压头 Hpot 在总压头 H? 中所占的比例 。
以 ?R （ 又称为反作用度 ） 代表该比例
1p o t d y n d y nR H H H HH H H? ?
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由叶轮进出口处速度三角形可知
影响离心泵理论压头的因素
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由于无预旋进液 a 1= 90o,且大部分情况下叶轮进, 出口径
向速度分量 cr2 ? cr1,所以
（ 1） 径向叶片,?2 = 90o,cos?2 = 0,?R = 1/2；
（ 2） 后弯叶片,?2 < 90o,cos?2 > 0,?R > 1/2 ；
（ 3） 前弯叶片,?2 > 90o,cos?2 < 0,?R < 1/2 。
故制造中多选用后弯叶片
对
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的
理
解
，
是
本
章
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核
心
问
题
? 主要性能指标
–, 扬程 (压头 )”，输送机械提供的能
量，以 H 表示，单位为 m液柱。
– 流量 Q
– 轴功率 N?
– 和输送机械效率 ?,
? 特性
– Q— H关系（ 中心问题）
– Q-N?关系
– Q—?关系
? 输送机械特性与所在管路的特性
密切相关 ……
离
心
泵
特
性
曲
线 ? 轴功率随流量增大而增加。这要求离心泵在启动时应关闭泵的
出口阀门，以减小启动功率；
? Q—? 曲线有极值点，与此点对应的流量称额定流量 (泵铭牌上
的标注值 )，泵在管路上操作时，应在此点附近操作,
1
2
离心泵的特性曲线 （ Characteristic curves）
离心泵主要性能参数,
流量 Q,压头 (扬程 )H,轴功率 N 和效率 ?
离心泵特性曲线,
描述压头, 轴功率, 效率
与流量关系 （ H—Q,N—Q、
?—V） 的曲线 。 对实际流
体, 这些曲线尚难以理论
推导, 而是由实验测定 。
离心泵的特性曲线反映了泵的基本性能, 由制造厂附于产品
样本中, 是指导正确选择和操作离心泵的主要依据 。
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H—Q 曲线
离心泵扬程 H（ 压头 ）, 是指泵在实际工作条件下对单位重
量的流体所能提供的机械能, 单位为 m。
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扬程 H 随流量 Q 的增加而下降 （ 流量极小时不明显 ）, 这是
因为采用了能量损失较小的后弯叶片 。
同一流量下, 由于实际叶轮与理想叶轮的差异以及机械能损
失, 泵实际提供的扬程小于理论扬程 。
H—Q曲线代表的是在一
定转速 下流体 流经 离心
泵所获 得的能 量与 流量
的关系, 是最 为重 要的
一条特性曲线 。
离心泵的特性曲线 （ Characteristic curves）
在一定转速下, 泵的轴功
率随输送流量的增加而增
大, 流量为零时, 轴功率
最小 。 关闭出口阀启动离
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随流量增大, 泵的效率曲线出现一极大值即最高效率点, 在
与之对应的流量下工作, 泵的能量损失最小 。
离心泵铭牌上标出的 H,Q,N 性能参数即为最高效率时的
数据 。 一般将最高效率值的 92% 的范围称为泵的高效区, 泵
应尽量在该范围内操作 。
特性曲线的变换
由制造厂提供的离心泵的特性曲线是在一定转速下用 20℃ 的
清水为工质实验测定的 。 若输送的液体性质与此相差较大时,
泵的特性曲线将发生变化, 应加以修正 。
液体密度的影响
离心泵的理论流量和理论压头与液体密度无关, 说明 H—Q
曲线不随液体密度而变, 由此 ?—Q 曲线也不随液体密度而
变 。 离心泵所需的轴功率则随液体密度的增加而增加, 即
N—Q 曲线要变 。
注意：叶轮进, 出口的压差 ?p 正比于液体密度 。
气缚现象（ airbound）
泵启动前空气未排尽或运转中有空气漏入, 使泵内流体平均
密度下降, 导致叶轮进, 出口压差减小 。 或者当与泵相连的
出口管路系统势压头一定时, 会使泵入口处的真空度减小,
吸入流量下降 。 严重时泵将无法吸上液体 。
解决方法：离心泵工作时, 尤其是启动时一定要保证液体连
续 的 条 件 。 可 采 用 设 置 底 阀, 启 动 前 灌 泵 （ pump
priming）, 使泵的安装位置低于吸入液面等措施 。
