离心泵的性能参数及特性曲线应用

任务目标

知识目标

1.了解离心泵的主要性能参数。

2.了解离心泵的特性曲线及其应用。

3.了解离心泵性能参数的影响因素。

技能目标

掌握离心泵的正确使用方法。

任务描述

通过对离心泵特性曲线的了解，掌握离心泵的正确使用方法。

知识学习

1.离心泵的主要性能参数

离心泵的主要性能参数有流量、扬程、效率和轴功率。离心泵出厂时，泵上均有一个铭牌，注明泵在最高效率时的主要性能。如一台2B31型离心式清水泵，它的铭牌见表4-9。铭牌的样式如图4-31所示。

表4-9 离心式清水泵的铭牌

图4-31 离心泵铭牌

图4-32 离心泵扬程示意图

（1）流量 离心泵的流量是指离心泵在单位时间内能排入到管路系统内的液体体积，以Q表示，其单位为L/s或m³/h。离心泵的流量取决于泵的结构尺寸（如叶轮的直径与叶片宽度）和转速。

（2）扬程 离心泵的扬程是指单位质量流体通过泵后获得的有效能量除以重力加速度，以H表示，其单位为m。扬程又称为压头，不要误以为扬程就是升举高度，升举高度Δz只是扬程H的一部分。离心泵的扬程取决于泵的结构（如叶轮直径叶片的弯曲情况等）、转速和流量。在指定的转速下，压头与流量之间具有一定的关系。

由于液体在泵内流动情况比较复杂，目前尚不能从理论上对扬程作精确的计算，一般用实验测定。

（3）效率 离心泵在运转时，由于轴承、填料函等的机械摩擦、液体从叶轮进口到出口的途径中的流动阻力及其泄漏等，要消耗一部分能量，所以原动机传给泵轴的能量，不可能全部都传给液体成为有效能量，而是要打一个折扣，通常用效率来反映能量损失。泵的效率就是反映上述几方面原因而造成的总能量损失的一个参数，也称为总效率，以η表示。离心泵的效率与泵的大小、类型、制造精密程度和所输送液体的性质有关。一般小型泵的效率为50%～70%，大型泵可达90%左右。此η值也是由实验测得。

（4）轴功率 离心泵的轴功率是泵轴所需的功率。当泵直接由电动机带动时，也就是电动机传给泵的轴功率，以N表示，单位为J/s、W或kW。而每秒泵对输出液体所做的功，称为泵的有效功率，以N_e表示，单位为J/s、W或kW。由于泵的总效率小于1，所以泵的轴功率大于泵的有效功率，即

有效功率的计算公式可以写成

N_e=QHρg （4-33）

式中 Q——泵的流量（m³/s）；

H——泵的扬程（m）；

ρ——被输送液体的密度（kg/m³）；

g——重力加速度（m/s²）。(www.xing528.com)

泵的轴功率的计算公式

2.离心泵的特性曲线

离心泵的扬程、效率及轴功率都与流量有关。为了便于了解泵的性能，泵的制造厂通过实测而得出一组表明Q-H、Q-N和Q-η关系的曲线，标绘在一张图表上，称为离心泵的特性曲线或工作性能曲线，将此图附于泵样本或说明书中，供选用和操作时参阅。

特性曲线一般都是在一定转速和常压下以常温的清水为介质通过实验测得的。

图4-33所示为4B20型离心泵在转速n=2900r/min时的特性曲线。特性曲线由Q-H、Q-N及Q-η三条曲线所组成。特性曲线随转速而变，故特性曲线上一定要标出转速。

各种型号的离心泵虽然各有其独特的特性曲线，但它们都有如下的共同点：

（1）Q-H曲线 表示泵的流量与扬程的关系，离心泵的扬程随流量的增大而下降（在流量极小时有例外）。

（2）Q-N曲线 表示泵的流量与轴功率的关系，离心泵的轴功率随流量的增大而上升，流量为零时轴功率最小。所以离心泵起动时，应关闭泵的出口阀门，使起动电流减少，以保护电动机。

（3）Q-η曲线 表示泵的流量与效率的关系，当Q=0m³/h时，η=0%；随着流量的增大，效率随之上升达到一个最大值；而后流量再增大，效率便下降。上述关系表明离心泵在一定转速下，有一个最高效率点，称为设计点。泵在最高效率点相对应的流量及扬程下工作最为经济。所以最高效率点对应的Q、H、N值称为最佳工况参数，离心泵铭牌上标出的性能参数为最佳工况参数。根据生产任务选用离心泵时，应尽可能使泵在最高效率点附近运转，一般以泵的工作效率不低于最高效率92%为合理。图4-33中“s”标出的即是4B20泵的流量和扬程的适宜使用范围。

3.影响离心泵性能的主要因素

离心泵样本中提供的性能是以水作为介质，在一定的条件下测定的。当被输送液体的种类、泵的转速和叶轮直径改变时，离心泵的性能将随之改变。

（1）密度 密度对流量、扬程和效率没有影响，但对轴功率有影响，轴功率可以用下式校正：

图4-33 4B20型离心清水泵的特性曲线

（2）黏度 当液体的黏度增加时，液体在泵内运动时的能量损失增加，从而导致泵的流量、扬程和效率均下降，但轴功率增加。因此，黏度的改变会引起泵的特性曲线的变化。当液体的运动黏度大于20×10^-6m²/s时，离心泵的性能必须按公式校正，校正方法可参阅有关手册。

（3）转速 当效率变化不大时，转速变化引起流量压头和功率的变化符合比例定律，即

（4）叶轮 在转速相同时，叶轮直径的变化也将导致离心泵性能的改变。如果叶轮切削率不大于20%，则叶轮直径变化引起流量压头和功率的变化符合切割定律，即

必须指出，虽然可以通过叶轮直径的切削来改变离心泵的性能，而且工业生产中有时也采用这一方法，但过多地减少叶轮直径，会导致泵工作效率的下降。

任务实施

1）用多媒体课件讲解离心泵的主要性能参数及其特性曲线与应用。

2）用“拼图教学法”让学生对图4-33所示的4B20型离心清水泵的特性曲线进行讨论并总结出该图的应用方法。

3）用“滚珠教学法”让学生进行交流与考核。

任务评价

任务评价见表4-10。

表4-10 任务评价