泵的特性方程

离心泵的工况点如何确定_离心泵的工况点

2022-10-11 15:06:29 183

水泵工况点指的是指离心泵运行时，实际的出水量、扬程、轴功率、效率等等，把这些值在扬程曲线、功率曲线、效率曲线上体现出来，就成为了一个具体的点，这个点就被称为水泵工况点。那什么是设计工况点，什么又是实际工况点？

图一离心泵工况点

设计工况点是指离心泵工作效率最高的点，实际工况点是指离心泵在实际的输送过程中与管路相连，特性曲线和管路特性曲线相交的那个点，就是指实际工作的下的流量和效率等等。想要在运用时要发挥水泵的潜在能力,必须在泵出口配上管道才能把水输送到高处而不是不接管道就能喷到泵铭牌所标的扬程数。

水泵运行工况点确定：

基本公式水泵特性曲线方程:

H=H(Q)

水泵装置曲线方程:

H=Hsr+∑h=Hsr+SQ2

运行工况点:两曲线的交点（方程之解）A(Q,H)，即:

H(Q)=Hsr+SQ2

一般来说离心泵设计工况点是广义的，当离心泵设备投入到固定的装置中运作之后，其流量、扬程的参数就自动根据装置参数匹配了，实现了离心泵设备在装置中平衡的运行工况。

离心泵厂家总结。

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1、Q-H曲线

Q-H曲线表示泵的流量Q和扬程H的关系。离心泵的扬程在较大流量范围内是随流量增大而减小的。不同型号的离心泵，Q-H曲线的形状有所不同。如有的曲线较平坦，适用于扬程变化不大而流量变化较大的场合；有的曲线比较陡峭，适用于扬程变化范围大而不允许流量变化太大的场合。

2、Q-P/Q-η曲线

Q-P/Q-η曲线表示泵的流量Q和轴功率P及流量Q和效率η的关系，P随Q的增大而增大，显然，当Q=0时，泵轴消耗的功率最小。因此，启动较大流量的离心泵时，为了减小启动功率，应将出口阀关闭。开始η随Q的增大而增大，达到最大值后，又随Q的增大而下降。该曲线最大值相当于效率最高点。泵在该点所对应的扬程和流量下操作，其效率最高，所以该点为离心泵的设计点。

3、汽蚀余量（NPSH）曲线

离心泵的汽蚀余量（NPSH）与流量、扬程无直接关系。但是同一台泵，当流量增加，扬程降低时，泵入口压力损失变大，汽蚀余量（NPSH）上升，容易产生汽蚀。

4、转速是泵轴单位时间的转数，用符号n表示，单位是r/min。

  在变频拖动的供水设备中，频率的高低决定了电机的转速，也就是水泵的转速。对于同一台水泵来说，可以运用水泵的比例定律来计算在不同转速下的扬程，流量，功率。

比例定律的定义：同一台水泵，当叶轮直径不变，而改变转速时，其性能的变化规律。

流量与转速成一次方关系：Q1/Q2 = n1/n2

扬程与转速成二次方关系：H1/H2 = ( n1/n2 )²

电机轴功率与转速成三次方关系：P1/P2 = ( n1/n2 )³

电机转速公式：n=60f/p，其中，n为电机同步转速，f为供电频率，p为电机极对数，可知电机供电频率f与转速成正比。这样频率与流量、扬程及电机轴功率也有上述的比例关系。

5、离心泵的转速对特性曲线的影响

离心泵的特性曲线是在一定转速下测定的。当转速由n1改变为n2时，其流量、压头及功率的近似关系为（比例定律）：

当转速变化小于20%时，可认为效率不变，用上式进行计算误差不大。

离心泵的相对能曲线和离心泵的一些曲线是有相同的。

离心泵的性能曲线包括流量-扬程（Q-H）曲线、流量-功率曲线（Q-N）、流量-效率曲线（Q-ŋ）以及流量-汽蚀余量（Q-NPSHr）曲线。

水泵的性能参数之间的相互变化关系及相互制约性：首先以该水泵的额顶转速为先决条件的。水泵性能曲线主要有三条曲线：流量—扬程曲线，流量—功率曲线，流量—效率曲线。

离心泵是利用叶轮旋转而使水发生离心运动来工作的。水泵在启动前，必须使泵壳和吸水管内充满水，然后启动电机，使泵轴带动叶轮和水做高速旋转运动，水发生离心运动，被甩向叶轮外缘，经蜗形泵壳的流道流入水泵的压水管路。

扩展资料：

曲线：任何一根连续的线条都称为曲线，包括直线、折线、线段、圆弧等。

按照经典的定义，从(a,b)到R3中的连续映射就是一条曲线，这相当于是说：

（1）R3中的曲线是一个一维空间的连续像，因此是一维的 。

（2）R3中的曲线可以通过直线做各种扭曲得到 。

（3）说参数的某个值，就是说曲线上的一个点，但是反过来不一定，因为我们可以考虑自交的曲线。

参考资料来源：百度百科-曲线方程

当转速n为常量时，列出扬程（H）、轴功率（N）、效率（η）以及允许吸上真空高度（Hs）等随流量（Q）变化的函数关系，即：H = f（Q）；N = F（Q）；Hs = Ψ（Q）；η = φ（Q），我们把这些方程关系用曲线来表示，就称这些曲线为离心泵的特性曲线。

离心泵的特性曲线是液体在泵内运动规律的外在表现形式，这三条曲线需要根据试验的方 法（采用离心泵特性曲线的测定装置，逐渐开启水泵出口阀门改变其流量，测得一系列的流量及相应的扬程和轴功率，然后将H一Q、N —Q、η一Q曲线绘制在同一张坐标纸上，即为一定型式离心泵在一定转速下的特性曲线），不同的水泵特性曲线不同，水泵的特性曲线由设备生产厂家提供。严格意义上讲，每一台水泵都有特定的特性曲线。

在水泵特性曲线上，对应任意流量点都可以找到一组与其相对应的扬程、轴功率和效率值，通常把这一组相对应的参数称为工况，其对应最高效率点的一组工况称为最佳工况。

在生产实践中，水泵的运行工况点是通过管路的特性曲线与水泵的特性曲线确定的（M工况点，见下图）。在选择和使用泵时，使水泵在高效区运行，以保证运转的经济和安全。

二、影响离心泵特性曲线的因素

离心泵的特性曲线与很多因素有关，如液体的粘度与密度、叶轮出口宽度、叶片的出口安放角与叶片数及离心泵的压出室形状等均会对离心泵的特性曲线产生影响。

1、叶轮出口直径对性能曲线的影响

在叶轮其它几何形状相同的情况下，如果改变叶轮的出口直径，则离心泵的特性曲线平行移动，见下图。

根据这一特性，水泵制造厂和使用单位可以采用车削离心泵叶轮外径的方法改变一台泵的性能范围，以使泵的性能更适合实际运行需要。例如，某厂的一台离心式循环泵，其运行压力偏高，为降低压力，将叶轮外径由270mm车削到250mm后，在流量相同的情况下，压力下降，给水泵的电机电流减小，满足了运行的要求。

2、转速与性能曲线的关系

同一台离心泵输送同一种液体，泵的各项性能参数与转速之间的关系式为：

Q1/Q2 = n1/n2

H1/H2 = (n1/n2)2

Nl/N2 = (n1/n2)2

三、理论特性曲线的定性分析

1、理论扬程特性曲线的定性分析

由 HT =中，将C2u = u2 - C2rctgβ2 代入，可得：

HT =（u2 - C2rctgβ2）

叶轮中通过的水量可用此式表示：QT = F2C2r，也即：C2r =

式中QT：泵理论流量（m3/s）；F2：叶轮的出口面积（m2）；C2r：叶轮出口处水流绝对速度的径向（m/s）。

所以：HT =（u2 - ctgβ2）

式中β2、F2均为常数。当水泵转速一定时，u2也为常数。

故：HT = A–B QT 是一个直线方程。其斜率是用β2来反映的：

β2>90º时，HT = A + B QT，后弯式，上倾直线，扬程随流量的增加而减小。

β2= 90º时，径向式，是一条水平直线，扬程不随理论流量的变化。

β2<90º时，HT = A–B QT，前弯式，是一条下倾直线，理论扬程随理论流量的增加而增加。

四、实测特性曲线的讨论

它反映泵的基本性能的变化规律，可做为选泵和用泵的依据。各种型号离心泵的特性曲线不同，但都有共同的变化趋势。

1、每一个Q都对应于一定的H，N，η，Hs。

2、Q－H曲线是一条不规则的下倾曲线。

（1）设计工况点。最高效率点，水泵在该点工作效率最高。　

（2）水泵高效工作段。是水泵效率较高的工作范围，最高效率点10%左右范围内作为水泵的高效工作段，选泵时，应使设计流量和扬程落在高效段内。

3、Q—N曲线

N随着Q的增大而增大，闭闸启动：水泵启动前，压水管路闸阀是全闭的，待电动机运转正常后，压力表读数达到预定数值时，再逐步打开闸阀，使水泵工作正常运行。

Q—N曲线，指的是水或某种特定液体时的轴功率与流量之间的关系，抽升的液体容重不同时，要换算。

4、Q—Hs曲线

该曲线上各点的纵坐标，表示水泵在相应流量下工作时，水泵做允许的最大限度的吸上真空高度值。不表示水泵在某点（Q，H）点工作的实际吸水真空值。实际的Hs必须小于Q—Hs曲线上的相应值。

5、被输送液体的重力密度和粘度等对特性曲线的影响。所输送的液体粘度愈大，泵内的能量损失愈大，水泵的扬程和流量都要减小，效率要下降，而轴功率增大。因此，如果被输送液体的粘度与试验条件不符时，则Q－H，Q－N，Q－η，Q－Hs要进行换算后才能使用，不能直接套用。

H=H0+kQ2；其中H表示水泵的工作杨程，Q表示管路中液体流量，k表示为管路特性系数，他与管路长度、管径、摩擦系数及局部阻力吸收有关；通过该公式划出管路特性曲线可知，泵的工作点完全完全取决于水泵的特性和管路特性系数。

因此，我们一般都用粗一点的管道降低管道阻力，达到所需用的流量和杨程；或者通过阀门调节来增减局部阻力。所以水泵出口一般都使用大小头。

泵的扬程计算方法如下，扬程与转速成二次方关系：H1/H2 = ( n1/n2 )^2

泵的扬程计算

1、离心泵的工作点由水泵的特性曲线和管路的特性曲线共同确定：

水泵的特性曲线  H = Ho - SoQ^2    是一条向下凹的递减曲线

管路的特性曲线  H = Z2-Z1 + SQ^2  是一条向上凹的递增曲线

式中：

H——水泵扬程，

Ho ——流量为零时的扬程，

So——泵内摩阻，

Q——水泵流量，

Z1——水泵吸水池水位，

Z2——出水池水位，

S——管路摩阻。

两个方程的解就是水泵的扬程及流量。

2、在变频拖动的供水设备中，频率的高低决定了电机的转速，也就是水泵的转速。对于同一台水泵来说，可以运用水泵的比例定律来计算在不同转速下的水泵扬程。

H1/H2=(N1/N2)^2

3、由水泵特性曲线查找（需要知道流量值）。典型水泵特性曲线如下：

热水泵的扬程  H = SQ^2 ，式中：S——循环管路的总摩阻；循环泵的扬程——循环流量。

对于已选定的水泵和管路，如果管路的总水头损失等于水泵的扬程，则流量  Q = （H/S)^(1/2)

如果管路的总水头损失不等于水泵的扬程，则应由泵的特性方程和管道的特性方程共同确定：

泵   H = Ho-SoQ^2

管   H = SQ^2

联立解得 Q=[Ho/(So+S)]^(1/2)

式中：So——水泵的内摩阻；Ho——水泵当流量为零时的扬程，可由泵的特性曲线查到。H ——泵的扬程或管路的水头损失。

用水点与水泵高度为+10米和-10米时扬程和流量并无区别，但必须注意管路中不能有过大的负水头（负压），避免管路或水泵的气蚀，甚至不能正常工作。

扩展资料：

循环泵的扬程用来克服采暖系统阻力，确保把热媒水送到采暖系统末端；循环泵的流量是为了满足足够量的热媒水到达采暖系统末端。如果忽略了这两个指标，必然会对采暖效果带来影响。

现在市场上各品牌壁挂锅炉所配置的循环泵大多数的功率60W～70W；扬程5M～6M；流量10L/min～0L/min

采暖面积200㎡的两层别墅设定条件

地暖管铺设面积M=200㎡（其中一层100㎡，二层100㎡）。

房间温度设定18℃，热负荷指标q=100Kcal/㎡·h（115W/㎡）。

为了采暖舒适性，热媒水出回水温差为⊿T=15℃。

地暖管采用PE-RT(或者PE-Xa)，DN20*2.0。

干管采用铝塑复合管，DN20*2.5。

平均分成n=10回路（其中一层5回路，二层5回路），每回路地暖管L=100M。

参考资料来源：百度百科——热水循环泵

管路特性方程式为H=Hsy+ARQ2，A---管内径变化而引起阻力损失变化的系数，取 A=1。

解：泵出口阀门关小后，管路特性曲线将上扬，但Q=0时的He仍不变，故可设关小后管路特性曲线为He=20+k1*Q²。将泵的参数Q=50m³/h=50/3600时H=32m代入，可解得k1=6.2208X10^4，于是关小阀门后管路特性曲线为He=20+6。22X10^4*Q²。

离心泵

总是安装在特定的管路中运行的，泵在实际工作中的流量和压头等不仅取决于离心泵的特性，而且还与管路特性有关。两者必须统一，并使泵在高效下运行，完成流体输送任务。 管路的特性可用管路特性方程(管路中流量(或流速)与压头的关系)和管路特性曲线来表达。管路特性曲线可表示为：H=A+BQ2。