离心式水泵的工作理论

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1、第五章离心式水泵的工作理论第一节概述第二节离心式水泵的工作理论及特性曲线第三节相似理论第四节离心式水泵在管路中的工作本章小结第一节概述一、排水设备的任务和分类涌入矿井的水统称为矿水。矿水主要来源于大气降水、地表水、含水层水、断层水和采空区水等，对于水力采煤和水砂充填的矿井，还包括水力采煤和水砂充填后的废水。矿井涌水量：在单位时间内涌入矿井的总水量称为矿井涌量用q表示，其单位是m3/h。最大涌水量：雨季和溶雪期涌水多，称这时的涌水量为最大涌水量，用qmax表示，所对应的涌水时间为最大涌水时间，用tmax表示。正常涌水量

2、：其它时间涌水量大致均匀，称这时的涌水量为正常涌水量，用qz表示，所对应的涌水时间为正常涌水时间，用tz表示。二、排水设备的组成及其作用排水设备一般由水泵、电动机、吸水管、排水管、管路附件及仪表等组成三、对排水设备的要求排水设备是煤矿大型固定设备之一。一般煤矿每开采1t煤，要排出2～7t的矿水，有些煤矿甚至多达30～40t的矿水。排水设备的电动机功率，小的几千瓦或几十千瓦，大的几百千瓦或上千千瓦。为确保矿井安全生产，排水设备安全、可靠、经济、合理地运行具有十分重要的意义。排水设备的选用及其布置方式必须符合《煤矿安全规

3、程》等相关的技术规定和要求。四、离心式水泵的组成及工作原理1、组成：离心式水泵主要由叶轮、叶片、外壳、泵轴和轴承等组成。2、离心式水泵的工作原理五、离心式水泵的分类1.按叶轮数目分1)单级水泵泵轴上仅装有-个叶轮2)多级水泵泵轴上装有几个叶轮2.按水泵吸水方式分1)单吸水泵叶轮上仅有-个进水口2)双吸水泵叶轮两侧各有-个进水口3.按泵壳的结构分1)螺壳式水泵2)分段式水泵垂直泵轴心线的平面上有泵壳接缝3)中开式水泵在通过泵轴心线的水平面上有泵壳接缝4.按泵轴的位置分1)卧式水泵泵轴呈水平位置2)立式水泵泵轴呈垂直位置

4、5.按比转数分1)低比转数水泵比转数nS=4O～802)中比转数水泵比转数nS=8O～1503)高比转数水泵比转数nS=150～300六离心式水泵的工作参数1、流量水泵在单位时间内所排出水的体积，称为水泵的流量，用符号Q表示，单位m3/s,m3/h。2、扬程单位重量的水通过水泵后所获得的能量，称为水泵的扬程，用符号H表示，单位为m。1）.吸水扬程(吸水高度)泵轴线到吸水井水面之间的垂直高度，称为吸水扬程，用符号HX表示，单位为m。2）排水扬程（排水高度）泵轴线到排水管出口处之间的垂直高度，称为排水扬程。3）实际扬程（

5、测地高度）从吸水井水面到排水管出口中心线间的垂直高度，称为实际扬程。4)总扬程总扬程H为实际扬程、损失扬程和在水在管路中以速度v流动时所需的（速度水头）扬程之和，称为水泵的总扬程3、功率水泵在单位时间内所做的功的大小叫做水泵的功率。1）水泵的轴功率电动机传给水泵轴的功率，即水泵的轴功率（输入功率）2）水泵的有效功率水泵实际传递给水的功率，即水泵的有效功率（输出功率）用符号表示。4、效率：水泵的有效功率与轴功率之比，叫做水泵的效率，用符号表示。5、转速水泵轴每分钟的转速，叫做水泵的转速。6、允许吸上真空度或汽蚀余量在保

6、证水泵不发生汽蚀的情况下，水泵吸水口处所允许的真空度，叫做水泵的允许吸上真空度。用符号Hs表示。水泵吸水口处单位重量的水超出水的汽化压力的富余能量，叫做水泵的汽蚀余量。第二节离心式水泵的工作理论及特性曲线一、离心式水泵理论压头及特征曲线1.水在叶轮中的运动分析2.离心式水泵的理论压头方程式由于水流经叶轮时情况非常复杂，为了便于分析，先作如下假设：1)水在叶轮内的流动为稳定流动，即速度图不随时间变化；2)水是不可压缩的，即密度ρ为一常数；3)水泵在工作时没有任何能量损失，即原动机传递给水泵轴的功率完全用于增加流经叶轮水

7、的能量；4)叶轮叶片数目无限多且为无限薄。这样水流的相对运动方向恰好与叶片相切；叶片的厚度不影响叶轮的流量；在叶轮同一半径处的流速相等、压力相同。在上述条件下求出的压头，叫做离心式水泵的理论压头。水泵工作时，叶轮传递给水的理论功率为=水泵的轴功率PZ可用叶轮入口间水流上的外力矩M和叶轮的角速度之乘积来表示，即根据动量矩定理可知：作用在叶轮上的外力矩等于每秒钟流经叶轮出入口间水的动量矩的增量，即则即为离心式水泵的理论压头方程式，又称为欧拉公式。于是由此方程式可以看出：1)水从叶轮中所获得的能量，仅与水在叶轮进口及出口处

8、的运动速度有关，与水在流道中的流动过程无关。如果水在叶轮进口时没有扭曲，即=900=0，这时公式可改写为：2)理论扬程Hl与u2有关，而=因此，增加转速n和加大叶轮直径D2，可以提高水泵的理论扬程。3)流体所获得的理论扬程Hl与流体种类无关。对于不同流体，只要叶轮进、出口处流体的速度三角形相同，都可以得到相同的Hl。3.离心式通风机理论压头与理