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《化工原理》
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任课教师：闫志谦
Teacher: Yan ZhiQian
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流体输送输送机械
第二章
离心泵（Centrifugal Pumps）
离心泵是典型的高速旋转叶轮式液体输送机械，在泵类机械中具有很好的代表性。
离心泵的结构和工作原理
叶轮（Impeller）
泵壳（Volute）
特点：泵的流量与压头灵活可调、输液量稳定且适用介质范围很广。
自吸：泵内液体在叶轮中心入口处因加速而减压，使泵外液体在势能差的推动下被连续地吸入泵内。
离心泵主要性能参数：
流量V、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—V、N—V、—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。以下逐一对其进行讨论。
H
N
离心泵的特性曲线（Characteristic curves）
离心泵的特性曲线（Characteristic curves）
H—V 曲线
01
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。
02
扬程 H 随流量 V 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。
03
H—V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。
04
N—V 曲线与 —V 曲线
离心泵的轴功率 N 是指电机输入到泵轴的功率。由于泵提供给流体的实际扬程小于理论扬程，故泵由电机获得的轴功并不能全部有效地转换为流体的机械能。
有效功率 Ne：流体从泵获得的实际功率，可直接由泵的流量和扬程求得
值的大小直接反映了离心泵运转过程中的能量损失，主要包括容积损失，水力损失和机械损失三种形式。
离心泵的能量损失（Energy loses）
容积损失：一部份已获得能量的高压液体由叶轮出口处通过叶轮与泵壳间的缝隙或从平衡孔泄漏（Leakage）返回到叶轮入口处的低压区造成的能量损失。
解决方法：使用半开式和蔽式叶轮。蔽式叶轮容积损失量小，但叶轮内流道易堵塞，只适宜输送清洁液体。开式叶轮不易堵塞，但容积损失大故效率低。半开式介于二者之间。
离心泵的能量损失（Energy loses）
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解决方法：蜗壳的形状按液体离开叶轮后的自由流动轨迹螺旋线设计，可使液体动压头转换为势压头的过程中能量损失最小。
在叶轮与泵壳间安装一固定不动的带有叶片的导轮（diffuser），也可减少此项能量损失。
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水力损失：进入离心泵的粘性液体在流动过程中的摩擦阻力、局部阻力以及液体在泵壳中由冲击而造成的能量损失。
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机械损失：泵轴与轴承之间、泵轴与密封填料之间等产生的机械摩擦造成的能量损失。
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。
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、V、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。