?第三节
?离心泵的相似理论和比转数
3-3 离心泵的相似理论和比转数
?对泵设计、研究和使用有重要意义
?新产品设计时
? 需要在其指导下进行模型试验，以便验证和改
进设计
? 在现有的产品资料基础上，利用相似关系来设
计新泵，是快捷、可靠的设计方法
?根据相似理论，可以了解泵在改变转速或
线性尺寸时性能参数的变化关系。
?用相似理论可推导出离心泵的相似准则
数 — 比转数，以作为离心泵进行分类的依
据
3-3-1离心泵的相似条件
? 确定两台泵液体流动相似，必须满足三个条件：
1,几何相似
? 两泵过流部分各相应的几何尺寸比值相等，
2,运动相似
? 两泵各对应点的相应速度方向相同，比值相等
? 几何相似是运动相似的前提
? 几何相似不一定运动相似,而运动相似则必定几何相似
? 如果几何相似，又运动相似，即两泵工况相似
CDDDDDDDD ???????? '
4
4
'
3
3
'
2
2
'
1
1
nD
nD
u
u
u
u
w
w
w
w
c
c
c
c
'
1
1
'
2
2
'
1
1
'
2
2
'
1
1
'
2
2
'
1
1 ??????
3-3-1离心泵的相似条件
3·动力相似
? 两台泵在对应流体质点上同名力方向相同，比值相等。
? 流体主要受惯性力、粘性力、重力和压力的作用
? 只要前两种力相似就认为满足了动力相似的要求
? 由流体力学，惯性力和粘性力的相似准则是雷诺数 Re。
? 离心泵的 Re=D2u2／ ?。
? 试验证明，在输送水或粘度不是特别大的油时，一般
Re>105,阻力系数与 Re无关。
? 两台泵只要几何相似和运动相似一般都认为能满足动
力相似的要求。
3-3-2离心泵的相似定律
?两台满足相似三条件的离心泵，存在以下
关系。
1，流量相似关系
?几何相似的泵叶轮出口排挤系数相等
?如果尺寸比值不是很大，满足相似三条件
的离心泵 ηv = η’v
?即可得：
vr
vr
cBD
cBD
Q
Q
'''''' 2222
2222
???
????
''
3
2
2
n
n
D
D
Q
Q ?
???
?
???
??
3-3-2离心泵的相似定律
? 2,扬程相似关系
? 3,功率相似关系
?上式表达了满足相似三条件的离心泵各主
要性能参数间的关系，称为相似三定律。
2
2
2
2
2
2
''' ???
?
???
??
???
?
???
??
n
n
D
D
H
H
3
2
2
5
2
2
''' ???
?
???
??
???
?
???
??
n
n
D
D
P
P
考虑题
47,离心泵阻漏环有哪几种常用形式?使用时有何要
求?磨损后应如何修理
48．两台离心泵串、并联使用时应满足什么基本条
件?
49．离心泵的扬程与哪些因素有关?
50．离心泵常见的引水方法有哪几种?
51．离心泵汽蚀的原因是什么?说出几种减小离心泵
汽蚀的措施?
52．离心泵的轴向推力是怎样产生的?与哪些因素有
关?有哪几种平衡方法?
选择题
? 离心泵调节流量方法中经济性最差的是 调节 。
A 节流 B回流 C 变速 D 视具体情况而定
? 离心泵理论上径向力不平衡的是 _____:
A.导轮非设计工况 B.蜗壳泵流量大于设计工况
C.蜗壳泵流量小于设计工况 D,B和 C
? 会使离心泵流量增大的是 。
A 排出容器液面升高 B 排出压力增大
C 输油温度适当升高 D 输水温度升高
? 离心泵输油时油温下降不会导致
A 流量减小 B 效率降低 C 吸入压力降低 D 功率明显增大
? 下列泵中适合采用节流调节的泵是 。
A 水环泵 B 喷射泵 C 旋涡泵 D 离心泵
3-3-2离心泵的比转数
? 我们推导出一个只包含泵的设计参数 Q,H,n，
而不包括几何尺寸 D2的相似准则，称为比转数 ns，
即,
?
? 可知，满足相似三条件的离心泵，比转数 ns相等
? 比转数通常指其额定工况的比转数。
? 我国所用的单位是：
? 转速 n— r／ min；
? 流量 Q — m3／ s:
? 扬程 H — m
4/365.3 H
Qnn
s ?
表 3-2 叶轮式泵比转数的分类表
3-3-3 叶轮式泵比转数的分类
? ns不同的泵从叶轮形状到泵性能都有较大变化。
(1) 小 ns的泵叶轮径向剖面叶型较“窄长”
? 即 D2/D。 及 D2/B的比值较大
? 叶片呈圆柱形
? 中等 ns的泵叶片进口扭曲
? 高 ns泵叶轮叶型比较“宽短”
? 即 D2/D。 及 D2/B的比值较小，叶片进、出口都扭曲
? 根据叶片形状和 D2／ D。 比值，可大致判断泵的 ns范围。
(2)转速相同时
? ns小的泵 H／ Q比值较大，即 H相对较高,Q相对较小
? ns大的泵 H／ Q比值较小。
3-3-3 叶轮式泵比转数的分类
(3) ns相同的泵特性曲线形状相似
? 低 ns的泵 H一 Q曲线较平坦,P— Q曲线则较陡
? 适合节流调速，适合要求 Q变化大而 H变化小的场合，
如锅炉给水泵、凝水泵
? 适合封闭起动，敞口运行容易过载。
? 随 ns增大,H一 Q线下降变陡,P一 Q线上升变缓
? 混流泵和轴流泵的 P一 Q曲线甚至向下倾斜
? 随着 ns增大，高效率工作区变窄。
? 知道 ns, 其叶轮叶型和性能曲线的特点也可知
? 窄长叶型。 ns小,Q不大 H高,H线平,P陡，高效区宽
宜节流。
?离心泵的相似理论和比转数
3-3 离心泵的相似理论和比转数
?对泵设计、研究和使用有重要意义
?新产品设计时
? 需要在其指导下进行模型试验，以便验证和改
进设计
? 在现有的产品资料基础上，利用相似关系来设
计新泵，是快捷、可靠的设计方法
?根据相似理论，可以了解泵在改变转速或
线性尺寸时性能参数的变化关系。
?用相似理论可推导出离心泵的相似准则
数 — 比转数，以作为离心泵进行分类的依
据
3-3-1离心泵的相似条件
? 确定两台泵液体流动相似，必须满足三个条件：
1,几何相似
? 两泵过流部分各相应的几何尺寸比值相等，
2,运动相似
? 两泵各对应点的相应速度方向相同，比值相等
? 几何相似是运动相似的前提
? 几何相似不一定运动相似,而运动相似则必定几何相似
? 如果几何相似，又运动相似，即两泵工况相似
CDDDDDDDD ???????? '
4
4
'
3
3
'
2
2
'
1
1
nD
nD
u
u
u
u
w
w
w
w
c
c
c
c
'
1
1
'
2
2
'
1
1
'
2
2
'
1
1
'
2
2
'
1
1 ??????
3-3-1离心泵的相似条件
3·动力相似
? 两台泵在对应流体质点上同名力方向相同，比值相等。
? 流体主要受惯性力、粘性力、重力和压力的作用
? 只要前两种力相似就认为满足了动力相似的要求
? 由流体力学，惯性力和粘性力的相似准则是雷诺数 Re。
? 离心泵的 Re=D2u2／ ?。
? 试验证明，在输送水或粘度不是特别大的油时，一般
Re>105,阻力系数与 Re无关。
? 两台泵只要几何相似和运动相似一般都认为能满足动
力相似的要求。
3-3-2离心泵的相似定律
?两台满足相似三条件的离心泵，存在以下
关系。
1，流量相似关系
?几何相似的泵叶轮出口排挤系数相等
?如果尺寸比值不是很大，满足相似三条件
的离心泵 ηv = η’v
?即可得：
vr
vr
cBD
cBD
Q
Q
'''''' 2222
2222
???
????
''
3
2
2
n
n
D
D
Q
Q ?
???
?
???
??
3-3-2离心泵的相似定律
? 2,扬程相似关系
? 3,功率相似关系
?上式表达了满足相似三条件的离心泵各主
要性能参数间的关系，称为相似三定律。
2
2
2
2
2
2
''' ???
?
???
??
???
?
???
??
n
n
D
D
H
H
3
2
2
5
2
2
''' ???
?
???
??
???
?
???
??
n
n
D
D
P
P
考虑题
47,离心泵阻漏环有哪几种常用形式?使用时有何要
求?磨损后应如何修理
48．两台离心泵串、并联使用时应满足什么基本条
件?
49．离心泵的扬程与哪些因素有关?
50．离心泵常见的引水方法有哪几种?
51．离心泵汽蚀的原因是什么?说出几种减小离心泵
汽蚀的措施?
52．离心泵的轴向推力是怎样产生的?与哪些因素有
关?有哪几种平衡方法?
选择题
? 离心泵调节流量方法中经济性最差的是 调节 。
A 节流 B回流 C 变速 D 视具体情况而定
? 离心泵理论上径向力不平衡的是 _____:
A.导轮非设计工况 B.蜗壳泵流量大于设计工况
C.蜗壳泵流量小于设计工况 D,B和 C
? 会使离心泵流量增大的是 。
A 排出容器液面升高 B 排出压力增大
C 输油温度适当升高 D 输水温度升高
? 离心泵输油时油温下降不会导致
A 流量减小 B 效率降低 C 吸入压力降低 D 功率明显增大
? 下列泵中适合采用节流调节的泵是 。
A 水环泵 B 喷射泵 C 旋涡泵 D 离心泵
3-3-2离心泵的比转数
? 我们推导出一个只包含泵的设计参数 Q,H,n，
而不包括几何尺寸 D2的相似准则，称为比转数 ns，
即,
?
? 可知，满足相似三条件的离心泵，比转数 ns相等
? 比转数通常指其额定工况的比转数。
? 我国所用的单位是：
? 转速 n— r／ min；
? 流量 Q — m3／ s:
? 扬程 H — m
4/365.3 H
Qnn
s ?
表 3-2 叶轮式泵比转数的分类表
3-3-3 叶轮式泵比转数的分类
? ns不同的泵从叶轮形状到泵性能都有较大变化。
(1) 小 ns的泵叶轮径向剖面叶型较“窄长”
? 即 D2/D。 及 D2/B的比值较大
? 叶片呈圆柱形
? 中等 ns的泵叶片进口扭曲
? 高 ns泵叶轮叶型比较“宽短”
? 即 D2/D。 及 D2/B的比值较小，叶片进、出口都扭曲
? 根据叶片形状和 D2／ D。 比值，可大致判断泵的 ns范围。
(2)转速相同时
? ns小的泵 H／ Q比值较大，即 H相对较高,Q相对较小
? ns大的泵 H／ Q比值较小。
3-3-3 叶轮式泵比转数的分类
(3) ns相同的泵特性曲线形状相似
? 低 ns的泵 H一 Q曲线较平坦,P— Q曲线则较陡
? 适合节流调速，适合要求 Q变化大而 H变化小的场合，
如锅炉给水泵、凝水泵
? 适合封闭起动，敞口运行容易过载。
? 随 ns增大,H一 Q线下降变陡,P一 Q线上升变缓
? 混流泵和轴流泵的 P一 Q曲线甚至向下倾斜
? 随着 ns增大，高效率工作区变窄。
? 知道 ns, 其叶轮叶型和性能曲线的特点也可知
? 窄长叶型。 ns小,Q不大 H高,H线平,P陡，高效区宽
宜节流。
