泵与泵站复习资料

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1、泵与泵站1、泵是把原动机的机械 能或其他外加的 能量，转换成流经其内部 的液体的动 能和势能的流体输送机械。2、按工作原 理泵一般可以分为：叶片 泵（如离心 泵、轴流泵和混 流泵）、容积泵（如往复式活塞 泵、转子泵），其他类型泵（射流泵、 气升泵、水锤泵）三类。3、离心泵的主要部件包括叶轮、泵轴、泵壳、减漏环、轴承和填 料函等。4、叶轮通常可分为：闭式半开式和开式三种类型。5、 轴流泵的主要零部件有：喇叭口、叶轮、导叶体、泵轴、轴承、 填料函等。6、水泵的流量是指单位时间内流出 泵出口断面的液体体积或质量， 分别称为体积流量Q和质量流量Qm。7、扬程，用符号H表示，是指被输送的单位重量液体流经

2、 水泵后 所获得的能力增值，即水泵实际传给单位重量液体的总 能量。其单 位为 m（N n / N 二 m）。8、 功率是指水泵在单位时间内对流体所做功的大小， 单位是W或 kW。水泵的功率包含轴功率、有效功率、动力机配套功率、 水功 率和 泵 内损失功率等五种。9、液体在叶轮内的运动属于复合运动。10、进口绝对流动角厂90。11、欧拉基本方程式的推导叶轮构造和液体在叶轮内的运动做如下 3点假定： 假定叶轮中的叶片数为无限多，叶片的厚度为无限薄。 假定通过叶轮的液体为 理想液体。 假定液体在叶轮内的运动状态是稳定均匀流动。12、叶片泵基本方程式，或称为基本 能力方程式：vu2： u2 一 vui

3、： uihT：g式中理论扬程Vu1：、Vu2：分别为叶轮进、出口的圆周分 速u 1、u 2叶轮进出口圆周速度13、动量矩定 理：稳定流动中，流体质量对某点的动量矩随时间的 变化率等于作用在该流体质量上的所有外力对同一点的力矩之和。14、离心式叶轮叶片形状有:后弯式叶轮、径向式叶轮、前弯式 叶轮三种。对三种不同叶片型式叶轮的特点归纳如下：前弯式叶轮的特点是在 D2、n相同的情况下，产生的 理论扬程HT 8最 大，或者说产生相同扬程时可以有较小的叶轮外径或转速，但泵内的流动损失较大，泵的效率较低。这是因为：在 D 2、n、Q t都相同的情况下，前 弯式叶轮出口的绝对 速度V2最大，因此，流体流过叶

4、轮及蜗壳时的 能量损失 也最大；由于其反作用度tv 1/ 2,叶轮传递给液流的总 能量中，动 能所 占比例大于压 能，而流体的输送主要是靠压 能来克服流动过程中的阻力损失，为此需要将液流的部分动 能 在蜗壳中转换为压 能，这种转换将造成很大的 能 量损失；流道较短，过流断面的扩散较急剧，叶轮内的流动损失较大； 流道称 曲 折状，即流道有两个方向不同的弯 曲 ，造成较大的流动损失，流道 所以有 曲折，是因为 进口附近的叶片必需后弯，以避免 进口处产生漩涡。径向式叶轮在D 2、n相同的情况下，产生的 理论扬程HT 8居中，反作 用度t = 1/ 2，叶槽内过流断面的扩散较前弯式叶轮缓和， 泵内的流

5、动损失 也较前弯式叶轮的小。后弯式叶轮在D 2、n相同的情况下，产生的 理论扬程f 最小，但由 于叶轮内的流道较长，流道截面的 变化较缓和，所以叶轮内的流动损失也较 小。此外，由于产生的总扬程中压 能所占比例大于动 能（即t 1/ 2），故叶 轮出口的绝对流 速较低，使得液体在 泵内流动的 能力损失也较小。因此，后 弯式叶轮具有较高的效率。通过以上定性的比较分析可以得到如下结果 ：在相同的条件下，前弯式叶轮内的 能力损失大于后弯式叶片的 能力损 失。前弯式叶片所需要的轴功率随着流量增大而增大，容易导致动力机负 荷不足或严重超载等现象，而后弯式叶片则反之。后弯式叶片叶轮传给液体的总 能量中势 能

6、所占的比例大于动 能，泵内 的流动损失较小， 因此相应的效率要比前弯式叶片的叶轮要高。综上所述，后弯式叶片的优点显而易见，所以，通常离心 泵 用角度多在B b2= 15 30 的范围内，相应的反作用度T =0. 700. 75（即叶轮产生的势 能扬程占总扬程的70%75% ） 美国学者A J St ep an o f f在某种条件下推得的叶片出口 最佳安放角为B b2= 22. 5。叶轮均采用后弯式叶片，叶片出口安放角Bb 2= 154 5 , 常15、应用叶片泵的相似理论可以解决以下三个方面的问题： 借助模型试验设计新泵； 运行相似泵之间的性能转算； 确定一台泵在某些参数（转速n、叶轮直径D

7、以及液体密度等）改变时，水泵性能的变化 16、两台水泵内部的流动相似，必需满足几何相似，运动相似和动 力相似三个条件 17、相似率第一相似率一一流量相似率QnQmnMD2vlD2M 丿vM上式即为流量相似率的表达式，它指出两台几何相似的 水泵，在运动相 似的条件下，其流量与 泵叶轮出口直径 D （一般采用叶轮出口直径 D 2）的 三次方成正比，与转 速n和容积效率n v的一次方成正比。第二相似率一一扬程相似率H _ D?n2 nhH mD孑m nM hM上式即为扬程相似率的表达式，它指出两台几何相似的水泵，在运动相 似的条件下，其扬程与 泵叶轮出口直径D 2和转速n的平方成正比，与 水力效率n

8、 h的一次方成正比。第三相似率一一功率相似率P ，。凤mM # PmM上式即为功率相似率的表达式，它指出两台几何相似的 水泵，在运动相 似的条件下，其功率与 泵叶轮出口直径D 2的五次方、转速n的三次方及液 体密度的一次方成正比，与机械效率n m的一次方成反比。18、相似率的特例仅水泵转速改变时的相似率一一比例率当两台几何尺寸相同的 水泵在不同转速下输送相同的液体时H1H2E卫P2 _n2比例率公式表明：当叶片 泵的转速变化时，它的流量与转 速的一次方、扬程与转 速的二次方、功率与转 速的三次方成正比。19、水泵的动力比转数nsnsn s的物理意义可以这样来 理解：将水泵的叶轮按比例缩放成某一

9、标准 叶轮，使其在输送常温清水时产生的扬程Hs = 1m、有效功率Pes = 1PS= 0. 7355k W （相应的流量 Q = 0. 75m3/ s ）。该标准叶轮称为动力比叶轮，动力比叶轮的转 速ns即为水泵的动力比转数。20、比转数的应用比转数是叶片 泵分类的基础，利用比转数ns可以对水泵进行分类和根据比转数的大小决定叶片 泵的泵型。从比转数表达式可以看出，比转数 ns的大小与 泵的转速、 扬程及流量有关。在一定的转 速下，扬程H越大，流量Q越小， 水泵的比转数ns就越低，即高扬程小流量的离心 泵，其比转数较 低；而低扬程大流量的轴流 泵，其比转数就较高。随着比转数 ns从小到大的 变

10、化，泵型也就从离心 泵过度至 混流泵，最终变为轴流泵。21、理论性能曲线Page7322、流量与效率关系 曲线（Q耳曲线）有了流量与扬程、流量与轴功率关系曲线后，可查出同一流量Q下相应的扬程H和轴功率P,然后按下列公式计算 泵的效率：n PgQhP由该公式可知，水泵的效率曲线有两个零点：当Q= 0时，H工 0 时，=0; H= 0, Q 工 0 时， =0。23、叶片泵性能曲线随比转数ns的变化规律：随着比转数ns的增大，QH曲线逐渐变陡；QP曲线由 随流量增加轴功率变大的上升曲线变为比较平坦，继而变为轴功率 随流量的增加而减小的下降 曲线。24、水泵的气蚀现象水泵在运行期间，若由于某种原因使

11、 泵内局部压力降低到 水 的气化压力时，水就会产生气化而形成的液流。 从水中离析出来的 大量气泡随着 水流向前运动，到达高压区时收到周围液体的挤压而 溃灭，气泡内的气体又重新凝结成 水，同时产生很高的 水锤压力， 使材料的边壁遭受侵蚀和破坏。 通常把这种现象，称为水泵的气蚀 现象。25、表征水泵的气蚀性能的参数有两种表达形式： 吸上真空高度 和 气蚀余量，前者常用于离心 泵和中、小型泵，后者常用于轴流 泵和 大型混流泵。所谓水泵的吸上真空高度 是指水泵进口 s - s断面上的真空 度，其大小以换算到 水泵基准面的米 水柱数来表示，即：H - PaPsH s -式中：Pa为标准大气压，Pa二10

12、1.3kPa ； Ps为泵进口 s - s断面的绝对压力，Pa ;为20C时水的密度， = 9 8 06k g/ m吸上真空高度Hs育弋弋二心倉血式中：Hg为进水池水面的位置咼度，即 水泵的安装咼度，m ； Pe为进水池水面上的压力，Pa ; vs为水泵入口 s - s断面的平均流 速，m/ s w为吸水管路水力损失，m。26、产生气蚀的原因分析：水泵安装高度过高；水泵偏离设计工况运行； 水泵过流部件材料抗气蚀 能力差; 泵本身抗气蚀 能力较差。27、气蚀的危害水泵性能 恶化；水泵过流部件发生破坏；产生噪音和 振动。28、当吸水面上的压力不为标准大气压，且水温不是20C时，要保证水泵不发生气蚀

13、应满足:Hs =10.33-丘 HgPg舟ZWs弋g29、气蚀余量气蚀余量是国际上通常采用的标准水泵气蚀性能参数，用NPSKA h表示。气蚀余量是指在 水泵进口断面，单位重量的液 体具有的超过气化压头的剩余能量，其大小以换算到水泵基准面的 米水柱数来表示。通常用必需气蚀余量来描述 水泵本身的气蚀性能；用有效气 蚀余量，又称装置气蚀余量，来描述装置吸入条件对 水泵气蚀的影 响。必需气蚀余量用符号 NPSbMA h r表示，有效气蚀余量用符号 NPSaA h a表示。30、气蚀相似率对转速变化的同一台水泵，则有hr nhr2n2该公式说明，同一台 水泵的必需气蚀余量与转 速的平方成正 比，即当转速

14、增加后，必需气蚀余量成平方的增加，而 水泵的抗气 蚀性能大大下降。31、气蚀比转数气蚀比转数的定义式：hr4式中：n为额定转 速，r/ m i n ； Q为对应于单吸 泵最高效率点的流量，m3/ s ;若为双吸 泵，则以2代入； h r为对应于 泵最高效率点的必需气蚀余量，m。32、水泵安装高度最大值式中：-g为吸水面上的实际压力 水头，Tg为被抽水实际温度下的 气化压头。33、水泵的并联运行 是指两台或两台以上的 水泵向同一条出水管路 的工作方式。34、水泵的串联运行是指几台水泵顺序连接，前一台 水泵的出口 向后一台水泵的进口供水的运行方式。35、节 流 调节通过改 变阀门开度的工况 调节方

15、法称为 节流调节 。36、分流 调节在水泵 出水管上接装一条支管或旁通管，引去部分 水流，来 改变水泵 的工作点，称为分流 调节 。37、变速调节 Page13038 、提 水灌排区的划分单站集中控制方式；多站分区控制方式；多站分级控制方式；单站分级控制方式。39 、特征 水位灌溉、供 水泵站进水 池水位 防洪 水位； 设计 水位； 最高运行 水 位；最低运行 水 位； 评价运行 水位。4 0、 特征扬程设计扬程；平均扬程；最高扬程；最低扬程。4 1、灌排 泵站选型一般有以下几个基本步骤：确定灌排保证率；制定 泵站排灌流量及扬程 变化过程图；计算 泵站设计扬程和设计流量；从水泵 综合性能图或表中，查出符合设计扬程要求的几种不同型号的 水泵 ；根据选型原则，确定最适宜的 水泵（包括型号和台数）。4 2、水泵选型中的几个问题主泵类型的选择； 主泵台数的确定； 水泵的结构形式4 3、 进水建筑物 Page225