第十章流体机械：泵与风机 贵源与环境工程学院
资源与环境工程学院 第十章 流体机械：泵与风机
10.1离心式泵 泵和风机是输送流体的机械。泵与风机也是传递和转换能量的 机械，将机械能传递为流体的压能以克服流体在流道中的阻力 >10.1离心式泵 >10.1.1离心式泵的构造与工作原理 ·利用叶轮的旋转，在惯性离心力的作用下，吸入、排出液体。 。 叶轮间预先充满液体—叶轮旋转，传递能量给液体一液体 排出，同时吸入液体。 图9.1离心式泵的构造略图 1一叶轮：2一叶片：3-吸人口： 4一机壳，5一出口 资源与环境工程学院
资源与环境工程学院 10.1 离心式泵 • 泵和风机是输送流体的机械。泵与风机也是传递和转换能量的 机械，将机械能传递为流体的压能以克服流体在流道中的阻力 。 ➢ 10.1 离心式泵 ➢ 10.1.1 离心式泵的构造与工作原理 • 利用叶轮的旋转，在惯性离心力的作用下，吸入、排出液体。 • 叶轮间预先充满液体——叶轮旋转，传递能量给液体——液体 排出，同时吸入液体
10.1离心式泵 。 多级泵：几个叶轮按一定距离装在同一根轴上。 >10.1.2泵的扬程 ·单位重量液体在泵中实际获得的能量。 H=泵出口处的能量e,泵入口处的能量e, 7777777 >泵扬程的计算 (一)根据泵上压力表和真空表读数确定扬程（不作要求） 贵源与环境工程学院 (8
资源与环境工程学院 10.1 离心式泵 • 多级泵：几个叶轮按一定距离装在同一根轴上。 ➢ 10.1.2 泵的扬程 • 单位重量液体在泵中实际获得的能量。 • H =泵出口处的能量e2 -泵入口处的能量e1 ➢ 泵扬程的计算 （一）根据泵上压力表和真空表读数确定扬程（不作要求）
10.1离心式泵 据定义，如图，据能量关系方程，以0-0为基准，对1-1和2-2 断面： =h+B+ y 28 8=h+2++ y 28 设大气压强为p,真空表读数为p,压力表读数为pw ，则 ·p=Papv+次 。p2=Pa+PM+忆M H=6,-g=(,+)-三，+Pu+卫+5=L+Pu+卫+片- 2g g ·(2+)-z,=△z为压力表与真空表位置的高度差。 。 当△z很小时可忽略不计； 若泵的进出口断面积相差很小，则y1 总扬程H=Pw+p 即为泵进口处的真空表读数与出口处压力表读数之和。 贵源与环境工程学院
资源与环境工程学院 10.1 离心式泵 • 据定义，如图，据能量关系方程，以O-O为基准，对1-1和2-2 断面： • 设大气压强为pa，真空表读数为pv，压力表读数为pM，则 • p1=pa -pv+γzv • p2=pa+pM+γzM • (z2+zm)-zv =△z为压力表与真空表位置的高度差。 • 当△z很小时可忽略不计； • 若泵的进出口断面积相差很小，则v2≈v1 • 总扬程 • 即为泵进口处的真空表读数与出口处压力表读数之和。 2 1 1 1 2 s p v e h g = + + 2 2 2 2 2 2 s p v e h z g = + + + 2 2 2 2 2 1 2 1 2 1 2 ( ) 2 2 M v M v m v p p p p v v v v H e e z z z z g g + + − − = − = + − + + = + + M v p p H + =
10.1离心式泵 >例题10.1：某工厂的水泵站，有一台水泵吸入管直径d=250mm,压 出管直径d2=200mm,水泵出口的压力表与入口的真空表的位置高差 为0.3m。水泵正常运转时，真空表的读数p=3.92×10Pa,压力表 的读数pM一8.33×105Pa,测得其流量Q=60Ls。求水泵的扬程H。 。1 解： ·水泵入口处平均速度 V= 0=1.222m/s 4 ·水泵出口处平均速度 e=1.91mls V2= d 41 ·泵的扬程 H=+P+卫+5-Y=894lm 2g 贵源与环境工程学院
资源与环境工程学院 10.1 离心式泵 ➢ 例题10.1：某工厂的水泵站，有一台水泵吸入管直径d1=250mm，压 出管直径d2=200mm，水泵出口的压力表与入口的真空表的位置高差 为0.3 m。水泵正常运转时，真空表的读数pv=3.92×104Pa，压力表 的读数pM=8.33×105Pa，测得其流量Q=60L/s。求水泵的扬程H。 • 解： • 水泵入口处平均速度 • 水泵出口处平均速度 • 泵的扬程 1 2 1 1.222 / 4 Q v m s d = = 2 2 2 1.91 / 4 Q v m s d = = 2 2 2 1 89.41 2 M v p p v v H z m g + − = + + =
10.1离心式泵 (二)依据能量和水头关系计算（要求掌握） 如图，以O-O面为基准，列吸池液面与1-1断面的能量方程： +后=h+A++h,=g+h, y 28 G=+凸+花-凸+品-么 y 2g y 2g ·列2-2断面与排液池液面d-d的能量方程： h+,+凸+三=h+h+L+三+h Y 2g ,=h+九+++h y 28 则 H=6-g=h+h+巴+是+hu-B-是+h y 2g 2g 资源与环境工程学院
资源与环境工程学院 10.1 离心式泵 （二）依据能量和水头关系计算（要求掌握） • 如图，以O-O面为基准，列吸池液面与1-1断面的能量方程： • 列2-2断面与排液池液面d-d的能量方程： • 则 2 2 0 0 1 1 1 2 2 s ls ls p v p v h h e h g g + = + + + = + 2 2 1 1 0 0 1 2 2 s ls p v p v e h h g g = + + = + − 2 2 2 2 2 2 2 d d s s d ld p v p v h z h h h g g + + + = + + + + 2 2 2 d d s d ld p v e h h h g = + + + + 2 2 0 0 2 1 2 2 d d s d ld ls p v p v H e e h h h h g g = − = + + + + − − +
10.1离心式泵 ·y0,v0; H=h hg +hy tha Po ·其中， ·,+h为排液池面与吸液池面的垂直距离，称为几何扬程，H。 ·hs+ha是吸入管与压出管路的阻力损失，称为损失扬程或损失 水头，H: pP为排液池面压强与吸液池面压强之差。 所以，泵的总扬程用于将单位重量的液体送到几何高度h,+ha 供给吸入管路与压出管路克服阻力所消耗的能量s+hu及克 、 服排液池面与吸液池面压强差prP/M。 ·注意：泵的扬程是指单位重量流体从泵入口到出口的能量增量 ,它与泵的出口水头是两个不同的概念，也不能片面地理解为 泵能将水提升H(m)高。 贵源与环境工程学院
资源与环境工程学院 10.1 离心式泵 • vd≈0，v0≈0； • 其中， • hs+hd为排液池面与吸液池面的垂直距离，称为几何扬程，HG ； • hls+hld是吸入管与压出管路的阻力损失，称为损失扬程或损失 水头，Hl； • pd -p0为排液池面压强与吸液池面压强之差。 • 所以，泵的总扬程用于将单位重量的液体送到几何高度hs+hd 、供给吸入管路与压出管路克服阻力所消耗的能量hls+hld及克 服排液池面与吸液池面压强差(pd -p0 )/γ。 • 注意：泵的扬程是指单位重量流体从泵入口到出口的能量增量 ，它与泵的出口水头是两个不同的概念，也不能片面地理解为 泵能将水提升H（m）高。 d 0 s d ld ls p p H h h h h − = + + + +
10.1离心式泵 据以上分析，扬程计算具体又分三种情况： 1.当泵向开式（通大气）水池供水时 H=h+h,+ha+h。+Pa-P=h,+h,+ha+h,=H。+H, >例题10.2：由离心泵经管路向水塔供水，其装置情况如下： (1)吸入管路。管直径d=250mm,管长l=20m;每米长度的沿程损 失i1为0.02mH20;装有一个带底阀的滤水网(5=4.45)，90°弯头 (b=0.291)两个。 (2)压出管路。管直径d2=200mm,管长12=200m;每米长度的沿程损 失i2为0.03mH20;装有全开的闸阀(g=0.05)一个，90°弯头( 56=0.291)三个。管路出口的局部阻力系数5x=1。 (3)泵的吸入几何高度h,=4m,压出几何高度h,广30m;输水量 Q=60Ls;吸水池与水塔的液面均为大气。 试确定此水泵应具备的扬程H。 资源与环境工程学院
资源与环境工程学院 10.1 离心式泵 • 据以上分析，扬程计算具体又分三种情况： 1. 当泵向开式（通大气）水池供水时 ➢ 例题10.2：由离心泵经管路向水塔供水，其装置情况如下： （1）吸入管路。管直径d1=250mm，管长l1=20m；每米长度的沿程损 失i1为0.02mH2O；装有一个带底阀的滤水网（ξv=4.45），90°弯头 （ ξb=0.291 ）两个。 （2）压出管路。管直径d2=200mm，管长l2=200m；每米长度的沿程损 失i2为0.03mH2O；装有全开的闸阀（ ξg=0.05）一个，90°弯头（ ξb=0.291 ）三个。管路出口的局部阻力系数ξex =1。 （3）泵的吸入几何高度hs=4m，压出几何高度hd=30m；输水量 Q=60L/s；吸水池与水塔的液面均为大气。 • 试确定此水泵应具备的扬程H。 d 0 s d ld ls s d ld ls G l p p H h h h h h h h h H H − = + + + + = + + + = +
10.1离心式泵 ·解： V= 。 吸入管平均流速 0=1.222m/s ·压出管平均流速 y=Z9=1.91m/s 49 ·吸入管中的阻力损失为 2。=i记+5+25=0.783mH,0 2562g ·压出管中的阻力损失为 +35，生+=6.357mH,0 hu=ik+52g 2g &2g ·水泵应具有的扬程为 H=h,+h,+ha+hn=41.14m 贵源与环境工程学院
资源与环境工程学院 10.1 离心式泵 • 解： • 吸入管平均流速 • 压出管平均流速 • 吸入管中的阻力损失为 • 压出管中的阻力损失为 • 水泵应具有的扬程为 1 2 1 1.222 / 4 Q v m s d = = 2 2 2 1.91 / 4 Q v m s d = = 2 2 1 1 1 1 2 2 0.783 2 2 ls v b v v h i l mH O g g = + + = 2 2 2 2 2 2 2 2 2 3 6.357 2 2 2 ld g b ex v v v h i l mH O g g g = + + + = 41.14 H h h h h m = + + + = s d ld ls
10.1离心式泵 2.泵向压力容器供水时 ·上部水池不是开式，而是将液体压入压力容器时，或从低压容 器（压强为p)向高压容器（压强为p)供水时所需扬程应附 加PrPd/。 3.泵在闭合环路管网上工作时 ·泵的扬程仅仅是等于该环路的流动阻力。 资源与环境工程学院
资源与环境工程学院 10.1 离心式泵 2. 泵向压力容器供水时 • 上部水池不是开式，而是将液体压入压力容器时，或从低压容 器（压强为p0）向高压容器（压强为pd）供水时所需扬程应附 加(pd -p0 )/γ。 3. 泵在闭合环路管网上工作时 • 泵的扬程仅仅是等于该环路的流动阻力