离心泵实验装置图

A. 测定离心泵性能曲线的实验中，厂家给的图看不懂

重新做实验吧，流量数据测的好象有问题。实验区间最好重新选择下，小流量区间中离心泵运转不是很好的，测出来的数据波动较大。

B. 离心泵由哪几个部分组成

单级离心泵主要由以下零部件组成：
（1）泵壳
泵壳有轴向剖分式和径向剖分式两种。大多数单级离心泵的壳体都是蜗壳式的，多级泵径向剖分壳体一般为环形壳体或圆形壳体。一般蜗壳式泵壳内腔呈螺旋型流道，用以收集从叶轮中流出的液体，并引向扩散管至泵出口。泵壳承受全部的工作压力和液体的热负荷。
（2）叶轮
叶轮是*的做功部件，泵通过叶轮对液体做功。叶轮的结构型式有闭式、开式、半开式三种。闭式叶轮由叶片、前盖板、后盖板组成。半开式叶轮由叶片和后盖板组成。开式叶轮只有叶片，无前后盖板。闭式叶轮效率较高，开式叶轮效率较低。
单级离心泵结构示意图
（3）密封环
密封环的作用是防止泵的内泄漏和外泄漏．由耐磨材料制成的密封环，镶于叶轮前后盖极和泵壳上，磨损后可以更换。
（4）轴和轴承
泵轴一端固定叶轮，～端装联轴器。根据泵的大小，轴承可选用滚动轴承和滑动轴承。
（5）轴封
轴封一般有机械密封和填料密封两种。一般泵均设计成既能装填料密封，又能装机械密封。

C. 求离心泵机械密封详解有图

一.水泵机械密封基本知识：

1.离心泵机械密封的基本概念：

机械密封是指由至少一对垂直于旋转轴线的端面在流体压力和补偿机构弹力(或磁力)的作用下以及辅助密封的配合下保持贴合并相对滑动而构成的防止流体泄漏的装置。补偿环的辅助密封为金属波纹管的称为波纹管机械密封。

2.机械密封的组成：

主要有以下四类部件。a.主要密封件：动环和静环。b.辅助密封件：密封圈。c.压紧件：弹簧、推环。d.传动件：弹箕座及键或固定螺钉

二.机封工作应注意问题：

1.安装时注意事项

a.要十分注意避免安装中所产生的安装偏差

(1)上紧压盖应在联轴器找正后进行，螺栓应均匀上支，防止压盖端面偏斜，用塞尺检查各点，其误差不大于0.05毫米。

(2)检查压盖与轴或轴套外径的配合间隙(即同心度)，四周要均匀，用塞尺检查各点允差不大于0.01毫米。

b.弹簧压缩量要按规定进行，不允许有过大或过小现象，要求误差2.00毫米。过大会增加端面比压，另速端面磨损。过小会造成比压不足而不能起到密封作用。

c.动环安装后髯保证能在轴上灵活移动，将动环压向弹簧后应能自动弹回来。

2.拆卸时注意事项

a.在拆卸机械密封时要仔细，严禁动用手锤和扁铲，以免损坏密封元件。可做一对钢丝勾子，在对自负盈亏方向伸入传动座缺口处，将密封装置拉出。如果结垢拆卸不下时，应清洗干净后再进行拆卸。

b.如果在泵两端都用机械密封时，在装配，拆卸过程中互相照顾，防止顾此失彼。

c.对运行过的机械密封，凡有压盖松动使密封发生移动的情况，则动静环零件必须更换，不应重新上紧继续使用。因为在之样楹动后，摩擦副原来运转轨迹会发生变动，接触面的密封性就很容易遭到破坏。

三.机封正常运行和维护问题：

1.启动前的准备工作及注意事项

a.全面检查机械密封，以及附属装置和管线安装是否齐全，是否符合技术要求。

b.机械密封启动前进行静压试验，检查机械密封是否有泄漏现象。若泄漏较多，应查清原因设法消除。如仍无效，则应拆卸检查并重新安装。一般静压试验压力用2~3公斤/平方厘米。

c.按泵旋向盘车，检查是否轻快均匀。如盘车吃力或不动时，则应检查装配尺寸是否错误，安装是否合理。

2.安装与停运

a.启动前应保持密封腔内充满液体。对于输送凝固的介质时，应用蒸气将密封腔加热使介质熔化。启动前必须盘车，以防止突然启动而造成软环碎裂。

b.对于利用泵外封油系统的机械密封，应先启动封油系统。停车后最后停止封油系统。

c.热油泵停运后不能马上停止封油腔及端面密封的冷却水，应待端面密封处油温降到80度以下时，才可以停止冷却水，以免损坏密封零件。

3.运转

a.离心泵启动后若有轻微泄漏现象，应观察一段时间。如连续运行4小时，泄漏量仍不减小，则应停泵检查。

b.泵的操作压力应平稳，压力波动不大于1公斤/平方厘米。

c.泵在运转中，应避免发生抽空现象，以免造成密封面干摩擦及密封破坏。

d.密封情况要经常检查。运转中，当其泄漏超过标准时，重质油不大于5滴/分，轻质油不大于10/分，如2-3日内仍无好转趋势，则应停泵栓查密封装置。

1.先装左边部分；装到密封板上

2.然后装右面那个动环,动环跟静环的密封面要干净

3.再装平键和叶轮.上好垫片和螺母

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D. 　离心泵

一、离心泵的工作原理

图2-1所示为一个安装在管路上的离心泵。主要部件有叶轮1与泵壳2等。具有若干弯曲叶片的叶轮安装在泵壳内，并紧固于泵轴3上。泵壳中央的吸水口4与吸水管路5相连接，侧旁的排出口8与排出管路9相连接。

离心泵一般用电动机带动，在启动前需向壳内灌满被输送的液体。启动电动机后，泵轴带动叶轮一起旋转，充满叶片之间的液体也随着转动，在离心力的作用下，液体从叶轮中心被抛向外缘的过程中便获得了能量，使叶轮外缘的液体静压强提高，同时也增大了流速，一般可达15～25m/s，即液体的动能也有所增加。液体离开叶轮进入泵壳后，由于泵壳中流道逐渐加宽，液体的流速逐渐降低，又将一部分动能转变为静压能，使泵出口处液体的压强进一步提高，于是液体以较高的压强，从泵的排出口进入排出管路，输送至所需的场所。

当泵内液体从叶轮中心被抛向外缘时，在中心处形成了低压区，由于贮槽液面上方的压强大于泵吸入口处的压强，在压强差的作用下，液体便经吸入管路连续地被吸入泵内，以补充被排出液体的位置。只要叶轮不断地转动，液体便不断地被吸入和排出。由此可见，离心泵之所以能输送液体，主要是依靠高速旋转的叶轮。液体在离心力的作用下获得了能量以提高压强。

离心泵启动时，如果泵壳与吸入管路内没有充满液体，则泵壳内存有空气，由于空气的密度远小于液体的密度，产生的离心力小，因而叶轮中心处所形成的低压不足以将贮槽内的液体吸入泵内，此时虽启动离心泵也不能输送液体，此种现象称为气缚，表示离心泵无自吸能力，所以启动前必须向壳体内灌满液体。若离心泵的吸入口位于吸液贮槽液面的上方，在吸入管路的进口处应装一单向底阀6和滤网7。底阀是防止启动前所灌入的液体从泵内漏失，滤网可以阻拦液体中的固体物质被吸入而堵塞管道和泵壳。靠近泵出口处的排出管路上装有调节阀10，以供开车、停车及调节流量时使用。

图2-1离心泵装置简图

1-叶轮；2-泵壳；3-泵轴；4-吸入口；5-吸入管；6-底阀；7-滤网；8-排出口；9-排出管；10-调节阀

二、离心泵的主要部件

离心泵最主要的部件为叶轮、泵壳与轴封装置，下面分别简述其结构和作用。

（1）叶轮叶轮的作用是将原动机的机械能传给液体，使液体的静压能和动能均有所提高。

离心泵的叶轮如图2-2所示，叶轮内有6～12片弯曲的叶片1。图中（a）所示的叶片两侧有前盖板2及后盖板3的叶轮，称为闭式叶轮。液体从叶轮中央的入口进入后，经两盖板与叶片之间的流道流向叶轮外缘，在这过程中液体从旋转叶轮获得了能量，并由于叶片间流道的逐渐扩大，故也有一部分动能转变为静压能。有些吸入口侧无前盖的叶轮，称为半闭式叶轮，如图中（b）所示。没有前、后盖板的叶轮，称为开式叶轮，如图中（c）所示，半闭式与开式叶轮可用于输送浆料或含有固体悬浮物的液体，因取消盖板后叶轮流道不容易堵塞，但也由于没有盖板，液体在叶片间运动时容易产生倒流，故效率也较低。

图2-2离心泵的叶轮

（a）闭式；（b）半闭式；（c）开式

闭式或半闭式叶轮在工作时，有一部分离开叶轮的高压液体漏入叶轮与泵壳之间的两侧空腔中去，而叶轮前侧液体吸入口处为低压，故液体作用于叶轮前、后两侧的压力不等，便产生了指向叶轮吸入口方向的轴向推力，使叶轮向吸入口侧窜动，引起叶轮与泵壳接触处磨损，严重时造成泵的振动。为此，可在叶轮后盖板上钻一些小孔（见图2-3（a）中的1）。这些小孔称为平衡孔，它的作用是使后盖板与泵壳之间的空腔中一部分高压液体漏到低压区，以减少叶轮两侧的压力差，从而起到平衡一部分轴向推力的作用，但同时也会降低泵的效率。平衡孔是离心泵中最简单的一种平衡轴向推力的方法。

按吸液方式的不同，叶轮还有单吸和双吸两种。单吸式叶轮的结构简单，如图2-3（a）所示，液体只能从叶轮一侧被吸入。双吸式叶轮如图2-3（b）所示，液体可同时从叶轮两侧吸入。显然，双吸式叶轮具有较大的吸液能力，而且基本上可以消除轴向推力。

图2-3吸液方式（a）单吸式；（b）双吸式

（2）泵壳离心泵的泵壳又称蜗壳，因壳内有一个截面逐渐扩大的蜗牛壳形通道，如图2-4的1所示。叶轮在壳内顺着蜗形通道逐渐扩大的方向旋转，愈接近液体出口，通道截面积愈大。因此，液体从叶轮外缘以高速度被抛出后，沿泵壳的蜗牛形通道向排出口流动，流速便逐渐降低，减少了能量损失，且使部分动能有效地转变为静压能。所以泵壳不仅作为一个汇集由叶轮抛出液体的部件，而且本身又是一个转能装置。

为了减少液体直接进入蜗壳时的碰撞，在叶轮与泵壳之间有时还装有一个固定不动而带有叶片的圆盘。这个圆盘称为导轮，如图2-4中的3所示。导轮具有很多逐渐转向的流道，使高速液体流过时能均匀而缓和地将动能转变为静压能，从而减少能量损失。

图2-4泵壳与导轮1-泵壳；2-叶轮；3-导轮

（3）轴封装置泵轴与泵壳之间的密封称为轴封。轴封的作用是防止高压液体从泵壳内沿轴的四周漏出，或者防止外界空气以相反方向漏入泵壳内。常用的轴封装置有填料密封和机械密封两种。

普通离心泵所采用的轴封装置是填料函，俗称盘根箱，如图2-5所示。图中1是和泵壳连在一起的填料函壳；2是软填料，一般为浸油或涂石墨的石棉绳；4是填料压盖，可用螺钉拧紧，使填料压紧在填料函壳与转轴之间，以达到密封的目的；5是内衬套，用来防止填料挤入泵内。由于泵壳与转轴接触处可能是泵内的低压区，为了更好地防止空气从填料函不严密处漏入泵内，故在填料函内装有液封圈3。如图2-6所示，液封圈是一个金属环，环上开了一些径向的小孔，通过填料函壳上的小管可以和泵的排出口相通，使泵内高压液体顺小管流入液封圈内，以防止空气漏入泵内，所流入的液体还起到润滑、冷却填料和轴的作用。

图2-5填料函

1-填料函壳；2-软填料；3-液封圈；4-填料压盖；5-内衬套

图2-6液封圈

对于输送酸、碱以及易燃、易爆、有毒的液体，密封的要求就比较高，既不允许漏入空气，又力求不让液体渗出。近年来已广泛采用称为机械密封的轴封装置。它由一个装在转轴上的动环和另一个固定在泵壳上的静环所组成，两环的端面借弹簧力互相贴紧而作相对运动，起到了密封的作用，故又称为端面密封。图2-7是国产AX型机械密封装置的结构，该装置的左侧连接泵壳。螺钉1把传动座2固定于转轴上。传动座内装有弹簧3、推环4、动环密封圈5与动环6，所有这些部件都随轴一起转动。静环7和静环密封圈8装在密封端盖上，并由防转销9加以固定，所有这些部件都是静止不动的。这样，当轴转动时，动环6转动而静环7不动，两环间借弹簧的弹力作用而贴紧。由于两环端面的加工非常光滑，故液体在两环端面的泄漏量极少。此外，动环6和泵轴之间的间隙有动环密封圈5堵住，静环7和密封端盖之间的间隙有静环密封圈8堵住，这两处间隙并无相对运动，故很不易发生泄漏。动环一般用硬材料，如高硅铸铁或由堆焊硬质合金制成。静环用非金属材料，一般由浸渍石墨、酚醛塑料等制成。这样，在动环与静环的相互摩擦中，静环较易磨损，但从机械密封装置的结构看来，静环易于更换。动环与静环的密封圈常用合成橡胶或塑料制成。

图2-7机械密封装置

1-螺钉；2-传动座；3-弹簧；4-推环；5-动环密封圈；6-动环；7-静环；8-静环密封圈；9-防转销

机械密封装置安装时，要求动环与静环严格地与轴中心线垂直，摩擦面很好地研合，并通过调整弹簧压力，使端面密封机构能在正常工作时，于两摩擦面间形成一薄层液膜，以造成较好地密封和润滑作用。

机械密封与填料密封相比较，有以下优点：密封性能好，使用寿命长，轴不易摩损，功率消耗小。其缺点是零件加工精度高，机械加工较复杂，对安装的技术条件要求比较严格，装卸和更换零件较麻烦，价格也比填料函的高得多。

三、离心泵的主要性能参数与特性曲线

1.离心泵的主要性能参数

为了正确选择和使用离心泵，需要了解泵的性能。离心泵的主要性能参数有排量、工作压力（压头）效率和输入功率，这些参数标注在泵的铭牌上，现将各项意义分述于下。

（1）排量离心泵的排量，是指泵的送液数量能力，是指离心泵在单位时间内所排送的液体体积，以qv表示，单位常为1/s或m³/h。离心泵的排量取决于泵的结构、尺寸（主要为叶轮的直径与叶片的宽度）和转速。

（2）工作压力离心泵的工作压力又可用压头或泵的扬程表示，是指泵对单位重量的液体所能提供的有效能量，工作压力用kPa或MPa表示，压头用水柱高m表示。离心泵的工作压力取决于泵的结构（如叶轮的直径、叶片的变曲情况等）、转速和流量。对于一定的泵，在指定的转速下，工作压力与排量之间具有一定的关系。

泵工作时压力可用实验方法测定，如图2-8所示。在泵的进出口处分别安装真空表和压力表，真空表与压力表之间列柏努利方程式，即

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或

式中p_M——压力表读出的压力（表压）（N／m²）；

pv——真空表读出的真空度（N／m²）；

v₁、v₂——吸入管、压出管中液体的流速（m/s）；

∑h_f——两截面的压头损失（m）。

图2-8泵压测定安装图

1-流量计；2-压强表；3-真空计；4-离心泵；5-贮槽

由于两截面之间管路很短，其压头损失∑h_f可忽略不计。若以h_M及h_v分别表示压力表和真空表上的读数，以液柱高m作计算，则（2-1）可改写为

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（3）效率在输送液体过程中，外界能量通过叶轮传给液体时，不可避免地会有能量损失，故泵轴转动所做的功不能全部都为液体所获得，通常用效率η来反映能量损失。这些能量损失包括容积损失、水力损失及机械损失，现将其产生原因分述如下：

容积损失容积损失是由于泵的泄漏造成的。离心泵在运转过程中，有一部分获得能量的高压液体，通过叶轮与泵壳之间的缝隙漏回吸入口，或从填料函处漏至泵壳外，因此，从泵排出的实际流量要比理论排出量为低，其比值称为容积效率η₁。

水力损失水力损失是当流体流过叶轮、泵壳时，由于流速大小和方向要改变等原因，流体在泵体内产生冲击而损失能量，所以泵的实际压力要比泵理论上所能提供的压力为低，其比值称为水力效率η₂。

机械损失机械损失是泵在运转时，泵轴与轴承之间、泵轴与填料函之间、叶轮盖板外表面与液体之间均产生摩擦，从而引起的能量损失。可用机械效率η₃表示。

泵的总效率η（又称效率）等于上述三种效率的乘积，即

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对离心泵来说，一般小型泵的效率为50%～70%，大型泵可达90%。

（4）轴功率离心泵的功率是泵轴所需的功率。当泵直接由电动机带动时，也就是电动机传给轴的输出功率，以N表示，单位为W或kW。有效功率是排送到管道的液体从叶轮所获得的功率，以Ne表示。由于有容积损失、水力损失与机械损失，所以泵的轴功率大于有效功率，即

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而有效功率可写成

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式中qv——泵的排量（m³/s）；

h——泵的压头（m）；

ρ——被输送液体的密度（kg/m³）；

g——重力加速度（m/s²）。

若式（2-5）中Ne用kW来计量，则

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泵的功率为

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p为泵的工作压力。

2.离心泵的特性曲线

前已述及离心泵的主要性能参数是排量、工作压力（压头）、泵功率及效率，其间的关系由实验测得，测出的一组关系曲线称为离心泵的特性曲线或工作性能曲线，此曲线由泵的制造厂提供，并附于泵样本或说明书中，供使用部门选泵和操作时参考。

图2-9为国产4B20型离心水泵在n＝2900r/min时的特性曲线，由h-qv、N-qv及η-qv三条曲线所组成。特性曲线是在固定的转速下测出的，只适用于该转速，故特性曲线图上都标明转速n的数值。

（1）h-qv曲线表示泵的压头与排量的关系。离心泵的工作压力普遍是随排量的增大而下降（在排量极小时可能有例外）。

（2）N-qv曲线表示泵的轴功率与排量的关系。离心泵的功率随排量的增大而上升，排量为零时轴功率最小。所以离心泵启动时，应关闭泵的出口阀门，使启动电流减少，以保护电机。

（3）η-qv曲线表示泵的效率与排量的关系。从图2-9所示的特性曲线看出，当qv＝0时η＝0，随着排量的增大，泵的效率随之而上升并达到一最大值；以后排量再增，效率便下降。说明离心泵在一定转速下有一最高效率点，称为设计点。泵在与最高效率相对应的排量及压头下工作最为经济，所以与最高效率点对应的qv、h、N值称为最佳工况参数。离心泵的铭牌上标出的性能参数就是指该泵在运行时效率最高点的状况参数。但实际上离心泵往往不可能正好在该条件下运转，因此一般只能规定一个工作范围，称为泵的高效率区，通常为最高效率的92%左右。选用离心泵时，应尽可能使泵在此范围内工作。

图2-94B20型离心水泵的特性曲线

3.离心泵的转速对特性曲线的影响

离心泵的特性曲线都是在一定转速下测定的，但在实际使用时常遇到要改变转速的情况，这时速度三角形将发生变化，泵压、排量、效率及泵功率也随之改变。当液体的粘度不大且泵的效率不变时，泵排量、泵压头、轴功率与转速的近似关系为：

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式中qv₁、h₁、N₁——转速为n₁时泵的性能参数；

qv₂、h₂、N₂——转速为n₂时泵的性能参数。

当转速变化小于20%时，可以认为效率不变，用上式进行计算误差不大。

4.叶轮直径对特性曲线的影响

如果只将叶轮切削而使直径变小，且变化不大，效率可视为基本上不变，则qv与D成正比。在固定转速之下，h与D²成正比，于是N与D³成正比。叶轮直径和泵排量、泵压头、轴功率之间的近似关系为：

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式中qv₁、h₁、N₁——叶轮直径为D₁时泵的性能参数；

qv₂、h₂、N₂——叶轮直径为D₂时泵的性能参数。

上述关系只有在直径的变化不超过20%时才是可用的。

属于同一系列的泵，其几何形状完全相似，叶轮的直径与厚度之比是固定的。这种几何形状相似的泵，因直径不同而引起的性能变化，qv与D³成正比，h与D²成正比，于是N与D⁵成正比。叶轮直径和排量、压头、功率之间的近似关系为：

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式中qv₁、h₁、N₁——叶轮直径为D₁时泵的性能；

qv₂、h₂、N₂——叶轮直径为D₂时泵的性能。

5.液体物理性质的影响

泵生产部门所提供的离心泵特性曲线一般都是在一定转速和常压下，以常温的清水为工质做实验测得的。当所输送的液体性能与水相差较大时，要考虑粘度及密度对特性曲线的影响。

（1）粘度的影响离心泵所输送的液体粘度愈大，泵体内能量损失愈多。结果泵的工作压力、排量都要减少，效率下降，而功率则要增大，所以特性曲线改变。

（2）密度的影响由离心泵的基本方程式看出，离心泵的压头、排量均与液体的密度无关，则泵的效率亦不随液体的密度而改变，所以，h-qv与η-qv曲线保持不变。但是泵的轴功率随液体密度而改变。因此，当被输送的密度与水不同时，原产品目录中对该泵所提供的N-qv曲线不再适用，此时泵的轴功率可按式（2-9）重新计算。

（3）溶质的影响如果输送的液体是水溶液，浓度的改变必然影响液体的粘度和密度。浓度越高，与清水差别越大。浓度对离心泵特性曲线的影响，同样反映在粘度和密度上。如果输送液体中含有悬浮物等固体物质，则泵特性曲线除受浓度影响外，还受到固体物质的种类以及粒度分布的影响。

四、离心泵的安装高度和气蚀现象

（一）气蚀现象

离心泵通过旋转的叶轮对液体作功，使液体能量（包括动能和静压能）增加，在叶轮运动的过程中，液体的速度和压力随之变化。通常离心泵叶轮入口处是压力最低的地方。如果这个地方液体的压力等于或低于在该温度下液体的饱和蒸汽压力pv，就会有蒸汽从液体中大量逸出，形成许多蒸汽和气体相混合的小气泡。这些小气泡随液体流到高压区时，由于气泡内为饱和蒸汽压，而气泡周围大于饱和蒸汽压，因而产生了压差。在这个压差作用下，气泡受压破裂而重新凝结。在凝结过程中，液体质点从四周向气泡中心加速运动，在急剧凝结的一瞬间，质点互相撞击，产生很高的局部压力。这些气泡如果在金属表面附近破裂而凝结，则液体就像无数小弹头一样，连续打击在金属表面上。在压力很大（几百大气压）频率很高（每秒几万次之多）的连续打击下，金属表面逐渐因疲劳而破坏，这种现象叫做汽蚀现象。离心泵在严重的汽蚀状态下运转时，发生汽蚀的部位很快就被破坏成蜂窝或海绵状，使泵的寿命大大地缩短。同时，因汽蚀引起泵体振动，泵的吸液能力和效率也大大下降。为了保证离心泵的正常操作，避免发生汽蚀，泵安装的吸水高度绝对不能超过规定，以保证泵入口处的压力大于液体输送温度下的饱和蒸汽压。

（二）离心泵的安装高度

我国的离心泵规格中，采用两种指标对泵的安装高度加以限制，以免发生汽蚀，现将这两个指标介绍如下。

1.允许吸上真空高度

允许吸上真空高度h_s是指泵入口处压力p₁可允许达到的最高真空度，其表达式为

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式中h_s——离心泵的允许吸上真空高度，m液柱；

p_a——大气压（N/m²）；

ρ——被输送液体的密度（kg/m³）。

要确定允许吸上真空度与允许安装高度h_g之间关系，可设离心泵吸液装置如图2-10所示。以贮槽液面为基准面，列出槽面0-0与泵入口1-1截面的柏努利方程式，则

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式中，∑h_f为液体流经吸入管路时所损失的压头（m）。由于贮槽是敞口的，则p₀为大气压p_a。

上式可写成

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将式（2-10）代入上式，则

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此式可用于计算泵的安装高度。

图2-10离心泵吸液示意图

由上式可知，为了提高泵的允许安装高度，应该尽量减少

和∑h_f。为了减少

，在同一流量下，应选用直径稍大的吸入管以外，吸入管应尽可能地短，并且尽量减少弯头和不安装截止阀等。

泵制造厂只能给出h_s值，而不能直接给出h_g值。因为每台泵使用条件不同，吸入管路的布置情况也各异，有不同的

和∑h_f值，所以只能由使用单位根据吸入管路具体的布置情况，由计算确定h_g。

在泵样本或说明书中所给出的h_s是指大气压力为10mH₂O，水温为20℃状态下的数值，如果泵的使用条件与该状态不同时，则应把样本上所给出的h_s值，换算成操作条件下的h′_s值，其换算公式为

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式中h′_s——操作条件下输送液体时的允许上真空高度（mH₂O）；

h_s——泵样本中给出的允许吸上真空度高（mH₂O）；

h_a——泵工作处的大气压（mH₂O）；

h_r——操作温度下液体的饱和蒸汽压（mH₂O）。

泵安装地点的海拔越高，大气压力就越低，允许吸上真空度就小，若输送液体的温度越高，或液体越易挥发所对应的饱和蒸汽压就越高，这时，泵的允许吸上真空度也就越小。不同海拔高度时大气压如表2-1。

表2-1不同海拔高度的大气压力

2.汽蚀余量

汽蚀余量△h是指离心泵入口处，液体的静压头

与动压头

之和超过液体在操作温度下的饱和蒸气压头

的某一最小指定值，即

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式中△h——汽蚀余量（m）；

p_r——操作温度下液体饱和蒸汽压（N/m²）。

将式（2-11）与（2-14）合并可导出汽蚀余量△h与允许安装高度h_g之间关系为

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式中p₀为液面上方的压力，若为敞口液面，则

p₀＝p_a

应当注意，泵性能表上△h值也是按输送20℃水而规定的。当输送其它液体时，需进行校正。

由上可知，只要已知允许吸上真空高度h_s与汽蚀余量△h中的任一个参数，均可确定泵的安装高度。

五、离心泵的类型与选择

1.离心泵的类型

工业生产中被输送液体的性质、压强、流量等差异很大，为了适应各种不同要求，离心泵的类型也是多种多样的。按液体的性质可分为水泵、耐腐蚀泵、油泵、杂质泵等；按叶轮吸入方式可分为单吸泵与双吸泵；按叶轮数目又可分为单级泵与多级泵。各种类型的离心泵按照其结构特点各自成为一个系列，并以一个或几个汉语拼音字母作为系列代号，在每一系列中，由于有各种不同的规格，因而附以不同的字母和数字来区别。现对工厂中常用离心泵的类型作简要说明。

（1）水泵（B型、D型、Sh型）凡是输送清水以及物理、化学性质类似于水的清洁液体，都可以用水泵。

应用最广泛的为单级单吸悬臂式离心水泵，其系列代号为B，称B型水泵，其结构如图2-11所示。泵体和泵盖都是用铸铁制成，全系列扬程范围为8～98m，排量范围为4.5～360m³/h。

若所要求的压头较高而流量并不太大时，可采用多级泵，如图2-12所示，在一根轴上串联多个叶轮，从一个叶轮流出的液体通过泵壳内的导轮，引导液体改变流向，同时将一部分动能转变为静压能，然后进入下一个叶轮入口，液体从几个叶轮多次接受能量，故可达到较高的压头。我国生产的多级泵系列代号D，称为D型离心泵，一般自2级到9级，最多可到12级，全系列扬程范围为14～351m，排量范围为10.8～850m³/h。

若输送液体的流量较大而所需的压头并不高时，则可采用双吸泵。双吸泵的叶轮有两个入口，如图2-13所示。由于双吸泵叶轮的厚度与直径之比加大，且有两个吸入口，故输液量较大。我国生产的双吸离心泵系列代号为Sh，全系列扬程范围为9～140m，排量范围为120～12500m³/h。

（2）耐腐蚀泵（F型）输送酸、碱等腐蚀性液体时应采用耐腐蚀泵，其主要特点是和液体接触的部件用耐腐蚀材料制成。各种材料制造的耐腐蚀泵在结构上都要求简单，易更换零件，检修方便。都用F作为耐腐蚀泵的系列代号。在F后面再加一个字母表示材料代号，以作区别。我国生产的F型泵采用了许多材料制造，例如：

图2-11B型水泵结构图

1-泵体；2-叶轮；3-密封环；4-护轴套；5-后盖；6-泵轴；7-托架；8-联轴墨部件

图2-12多级泵示意图

图2-13双吸泵示意图

灰口铸铁——材料代号为H，用于输送浓硫酸；

高硅铸铁——材料代号为G，用于输送压强不高的硫酸或以硫酸为主的混酸；

铬镍合金钢——材料代号为B，用于常温输送低浓度的硝酸、氧化性酸液、碱液和其他弱腐蚀性液体；

铬镍钼钛合金钢-材料代号为M，最适用于硝酸及常温的高浓度硝酸；

聚三氟氯乙稀塑料-材料代号为S，适用于90℃以下的硫酸、硝酸、盐酸和碱液。

耐腐蚀泵的另一个特点是密封要求高。由于填料本身被腐蚀的问题也难彻底解决，所以F型泵根据需要采用机械密封装置。

F型泵全系列的扬程范围为15～105m，排量范围为2～400m³/h。

图2-14B型水泵系列特性曲线

表2-2B型水泵性能表（部分）

注：括号内数字是JO型电机功率。

（3）杂质泵（P型）输送悬浮液及粘稠的浆液等常用杂质泵。在非金属矿产加工过程中得到广泛地应用。系列代号为P，又细分为污水泵PW、砂泵PS、泥浆泵PN等。对这类泵的要求是：不易被杂质堵塞、耐磨、容易拆洗。所以它的特点是叶轮流道宽，叶片数目少，常采用半闭式或开式叶轮。有些泵壳内衬以耐磨的铸钢护板或橡胶衬板。

在泵的产品目录或样本中，泵的型号是由字母和数字组合而成，以代表泵的类型、规格等，现举例说明。

8B29A：

其中8——泵吸入口直径，英寸，即8×25＝200mm；

B——单级单吸悬臂式离心水泵；

29——泵的扬程，m；

A——该型号泵的叶轮直径经切割比基本型号8B29的小一级。

为了选用方便，泵的生产部门常对同一类型的泵提供系列特性曲线，图2-14就是B型水泵系列特性曲线图。把同一类型的各型号泵与较高效率范围相对应的一段h-qv曲线，绘在一个总图上。图中扇形面的上方弧形线代表基本型号，下方弧形线代表叶轮直径比基本型号小一级的型号A。若扇形面有三条弧形线，则中间弧形线代表型号A，下方弧形线代表叶轮直径比基本型号再小一级的型号B。图中的符号与数字见图内说明。

2.离心泵的选择

离心泵的选择，一般可按下列的方法与步骤进行：

（1）确定输送系统的流量与工作压力（压头） 液体的输送量一般为生产任务所规定，如果流量在一定范围内变动，选泵时应按最大流量考虑。根据输送系统管路的安排，用柏努利方程式计算在最大流量下管路所需的压头。

（2）选择泵的类型与型号根据被输送液体的性质和操作条件确定泵的类型。按已确定的流量Q_e和压头h_e或工作压力p从泵样本或产品目录中选出合适的型号。选出的泵能提供的排量Q和压头h不见得与管路所要求的Q_e和压头h_e或工作压力p完全相符，而且考虑到操作条件的变化和应具备一定的潜力，所选的泵可以稍大一些，但在该条件下泵的效率应比较高，即点（Q_e、h_e）坐标位置应靠近在泵的高效率范围所对应的h-qv曲线下方。

泵的型号选出后，应列出该泵的各种性能参数（表2-2是B型泵的性能表（部分））。

（3）核算泵的轴功率若输送液体的密度大于水的密度时，可按式（2-7）核算泵的轴功率。

E. 图示离心泵操作装置中，有哪些错误

1.船舶辅机包括那些主要设备？
答：辅机是船舶上除主机以外的动力机械，主要有：
①船用泵②气体压送机械③甲板机械④辅助锅炉⑤油净化装置⑥防污染装置⑦海水淡化装置⑧制冷和空调装置
2.为什么说辅机在船上非常重要？（此题答案不确定）
答：①为船舶推进装置服务②为船舶航行与安全服③为货运服务④为改善船员劳动和生活条件服务⑤为防污染服务
1.什么叫泵。答：提高液体机械能的设备，将机械能转变成液体能的机械称之为泵。
2. 船用泵按工作原理和结构分，有那些类型？
答：按工作原理的不同分三类①．容积式泵： 依靠泵内工作部件的运动造成工作容积周期性地增大和缩小而吸排液体，并靠工作部件的挤压而直接使液体的压力能增加的泵。②．叶轮式泵：依靠叶轮带动液体高速回转而把机械能传递给所输送的液体。 ③．喷射式泵： 依靠工作流体产生的高速射流引射流体，然后再通过动量交换而使被引射流体的能量增加。
按结构可分为单级泵和多级泵
3. 泵有那些主要性能参数？各参数的定义如何？量纲如何？
答：①流量：指泵在单位时间内所排送的液体量。a．体积流量：用体积来度量所送液体量，用Q表示，单位是m3/s，或m3/h、L/min。b．质量流量: 用质量来度量，用G表示，单位是kg/s，或t/h、kg/min。如用ρ表示液体的密度(kg/m3)，G=ρQ
②压头 （扬程）：指单位重量液体通过泵后所增加的机械能。即泵传给单位重量液体的能量。常用米（m）表示，单位是Nm／N ＝m。单位重量液体的机械能又称水头。
③转速：指泵轴每分钟的回转数，用n表示，单位是 r/min。
④功率：a.有效功率 （输出功率）：单位时间泵传给液体的能量； b.轴功率P（输入功率）：原动机传给泵的功率；c.水力功率Ph：按理论流量和理论压头计算的功率。
⑤效率： 泵效率η：输出功率与输入功率之比。容积效率ηv ：实际流量与理论流量之比。
水力效率ηh：实际压头与理论压头之比。机械效率ηm：水力功率与输入功率之比。
⑥允许吸上真空度 Hs：证泵在净正吸入高度情况下，正常吸入而不发生气蚀的最大允许吸上真空度。
4.怎样改变泵的吸入性能？⑴尽可能的减小泵的吸入压力 ⑵入口处的真空度不大于允许吸入真空度
5.对往复时活塞泵吸、排阀有何要求？
除了希望机构简单、工艺性好和检修方便以外，还希望阀“严、轻、快、小”即：
1)关闭严密；2)关闭时撞击要轻，工作平稳无声；无声工作条件3) 启闭迅速及时；
4）阻力小。
6.影响活塞泵容积效率的因素有那些？
(1) 泵吸入的液体可能含有气泡；(2) 活塞换向时，由于泵阀关闭迟滞造成液体流失；
(3) 活塞环、活塞杆填料等处由于存在一定的间隙以及泵阀关闭不严等会产生漏泄。
7.为什么说齿轮泵的流量是连续的，但存在脉动？
原动机驱动主动齿轮，从动齿轮随而旋转。因啮合点的啮合半径小于齿顶圆半径,轮齿进入啮合的一侧密闭容积减小,经压油口排油,退出啮合的一侧密闭容积增大,经吸油口吸油.吸油腔所吸入的油液随着齿轮的旋转被齿穴空间转移到压油腔,齿轮连续旋转,泵连续不断吸油和压油.所以泵的流量是连续的 。但是由于啮合点半径小于齿顶圆半径,而齿轮在啮合转动时,啮合点的半径是随齿轮转角而周期变化的.故产生了较大的流量脉动.
8.齿轮泵的主要泄漏途径有哪几条？
齿轮泵存在着三个产生泄漏的部位：(1)齿轮端面和端盖间；(2)齿顶和壳体内侧间隙；
(3)齿轮的啮合处。其中齿轮端面和端盖间泄漏量最大，占总泄漏量的75～80％。
9单作用叶片泵是怎样实现变量变向的？
答当转子中心与定子中心重合时，叶片3既不伸出也不缩进，故叶片间容积不发生变化，这时泵处于零流量的工作状态。当定子中心相对于转子中心向左产生一个偏心距+e时，上半周为吸油过程，下半周为排油过程。当定子中心相对于转子中心向右产生一个偏心距-e时，下半周为吸油过程，上半周为排油过程。由此可见，要改变定子中心相对于转子中心的偏心方向，即可改变泵的吸排油方向，且偏心距的大小决定泵排量的大小。
10.离心泵有那些特点？
答1.结构简单，易操作；2.流量大，流量均匀；3.重量轻，运动部件少，转速高；4.泵送的液体粘度范围广；5.无自吸能力。
11.什么是离心泵的工况点？有那些方法调节离心泵的工况点？
答 所谓离心泵的工作点是指离心泵的性能曲线（H～Q曲线）与管路特性曲线的交点，即在H～Q坐标上，分别描点作出两曲线的交点M点
离心泵工况调节的方法 1.节流调节法2.回流调节法3.变速调节法4.气蚀调节法
12.理想离心泵的能量方程有什么指导意义
指导能量转换装置以最小的能量损失汇集叶轮流出的液体，并送至排出管或引向下一级叶轮；使液体的动能平稳地转变压力能
13.离心泵的轴向力是如何产生的？有那些平衡方法？
答轴向力的产生1液体压力的分布沿径向呈抛物线规律2叶轮两侧压力不对称 3轴向力方向由叶轮后盖指向叶轮进口端
轴向力的平衡方法 1止推轴承2平衡孔或平衡管3双吸叶轮或叶轮对称布置4平衡盘
三、空压机
1、空压机的实际排量与哪些因素有关 答①余隙容积影响；②压力系数 的影响；③热交换的影响；④气密系数的影响；⑤排气系数的影响。
2、余隙容积对空压机有哪些影响 答 压缩机气缸中留有余隙容积对压缩机的装备、操作和安全都有好处。这可以防止空气中的水蒸气在气缸内凝结集聚后产生的“水击”现象及活塞与汽缸盖的碰撞；有利于活塞的反向运行，同时减少了对阀片的冲击，是气阀关闭平稳。
3、.造成空压机运行中排气量下降的因素有哪些 ①由于余隙容积的存在；②吸气过程中的压力损失；③气体与气缸、气缸盖的热交换；④外泄漏使压缩机的排气量减小；⑤少量水蒸气在压缩机级间冷却器中会由于温度的降低而有部分的水蒸汽凝结析出。
4、船用空压机为什么要采用两级压缩和中间冷却 ①级间冷却是在每级之间设置一个冷却器，使前一级排出的气体经级间冷却器后进入下一个气缸，这样压缩过程线就比较趋近于等温线；②对于多级压缩而言，每级的压力比相同时压缩机的功率最省；③为了减少压缩过程的功耗和提高排气系数，往往采用分级压缩、压缩机冷却及级间冷却方法。
6.对空压机气阀有哪些主要要求？
答：气阀是靠阀片上下的压差作用而自动启闭的，气阀组性能的优劣直接影响到压缩机的性能，因此要求气阀具有寿命长、阻力小、 关闭严密、启闭迅速、通用性强等特点。
7.活塞式空压机的冷却有哪些？ 各有何作用？
答 活塞式空压机的冷却包括(1)级间冷却：可降低排气温度，减少功耗。(2)气缸冷却：减少压缩功，降低排气温度和避免滑油温度过高。 (3)后冷却：可减少排气比容，提高气瓶储量。(4)滑油冷却：可是滑油保持良好的润滑性能，冷却摩擦表面和减缓油氧化变质的速度。
8.船用压缩空气系统有哪些主要附件？
答：主要包括冷却器、液气分离器、滤清器、安全阀、注油器及各种管路系统。
9.CZ60/30型空压机在结构上有哪些特点？
答：1基本部分：包括机身、曲轴箱、曲轴连杆等部件，其作用是传递功力，连接气缸和基础部分2气缸部分：包括气缸、气阀、活塞以及装在缸上的排量调节等部分，其作用是构成工作空积和防止气体泄漏3辅助部分：抱愧冷却器、液体分离器、滤清器、安全阀、注油器及各种管路系统
2.什么叫转舵力矩？答：转舵力矩是操舵装置对舵杆施加的力矩。
3.什么叫转船力矩？答：转船力矩是水作用力 F 对船舶重心所产生的力矩。
4.船规对舵机有那些主要要求？(1) 工作可靠 在任何航行条件下，都能保证正常的工作，且主操舵装置需要有足够的强度和能力，保证在船舶处于最深航海吃水并以最大的营运航速前进时，将舵从任何一舷35°转至另一舷35°，其时间不超过30s。而从一舷35°转至另一舷30°，其所需时间不超过28s。在船舶以最大速度倒航时，操舵装置应能正常工作。（2）生命力强 必须具有一套主操舵装置和一套辅操舵装置；或主操舵装置有两套以上的动力设备。当其中之一失效时，另一套应能迅速投入工作。辅操舵装置应满足船舶在最深航海吃水，并以最大营运航速的一半前进时，能在不超过60s内将舵自一舷15°转至另一舷15°。
（3）操作灵敏 在任何舵角下都能迅速地、准确地将舵转至给定舵角，并由舵角指示器示出。
此外，舵机还应满足工作平稳、结构紧凑、便于维修管理等要求。
6.液压舵机有哪三个基本部分组成？答：液压舵机的三个组成部分是操舵控制系统、液压系统和推舵机构。
7、所谓泵控型即用变量变向泵作为主油泵以改变油液流向，通常为变量泵闭式系统；而阀控型是依靠换向阀来完成变向变量，通常为定量泵开式系统。与泵控型液压舵机比较，阀控型液压舵机尺寸小、重量轻、管理方便。
8、根据其作用方式的不同，可分为往复式和转叶式两大类
10.液压控制阀主要类型有：(1)方向控制阀；包括单向阀 换向阀（电磁 液动 电液动换向阀）（2）压力控制阀；（溢流阀 减压阀 顺序阀）（3）流量控制阀（节流阀 调速阀单向节流阀）
11压力控制阀按其用途分为：溢流阀、减压阀和顺序阀等。
溢流阀职能：在液压系统中压力高于某调定值时，将部分或全部油液泄回油箱。根据它在系统中的工作特性，可分为常闭和常开两种，前者是系统油压超过调定值时才开启，即作安全阀使用；后者是在系统工作时保持常开以稳定阀前系统油压，即作定压阀使用。
减压阀职能：可使高压油经过阀的节流作用后，使油压降低，以便从系统中分出油压较低的支路。顺序阀职能：以油压为信号自动控制油缸或油马达顺序动作的阀。
12泵控型液压舵机的辅助油路有那些作用答：辅助油路的作用：（1）经减压阀后压力降为0.78，再经单向阀进入油路系统为主油路补油；（2）通过单向阀进入主油泵变量机构，用以控制变量机构动作；（3）经溢流阀和主油泵壳体，对主油泵进行冷却和润滑后流回油箱。，
13试述电液式三位四通换向阀的动作过程 答:如图8-27（p73）p与a相通，b与o相通，执行机构便向另一方向运行。当左右电磁铁都断电时，则阀芯在左右弹簧的作用下而居中，此时p,a,b,o互不相通。故a,b油路无油通过，与其相通的执行机构亦不会发生动作。
1．蒸气压缩式制冷装置由哪些基本部件组成，各有何作用？
答：基本组成部件：压缩机，膨胀阀，冷凝器，蒸发器 压缩机：起着压缩和输送制冷剂蒸气并造成蒸发器中低压力、冷凝器中高压力的作用 膨胀阀：对制冷剂起节流降压作用并调节进入蒸发器的制冷剂流量； 蒸发器：输出冷量的设备，制冷剂在蒸发器中吸收被冷却物体的热量，从而达到制取冷量的目的； 冷凝器：输出热量的设备，从蒸发器中吸取的热量连同压缩机消耗的功所转化的热量的冷凝器中被冷却介质带走。
2．蒸气压缩式制冷装置的实际循环与理论循环有何区别？
答：理论循环假设； (1)压缩过程不存在换热和流阻等不可逆损失，即等熵过程；(2)制冷剂流过热交换器和管路时没有阻力损失，即等压过程；(3)制冷系统中除热交换器外，与外界无任何热交换，流过膨胀阀时未作功，又无热交换，即等焓过程。 实际循环(1)压缩过程是熵值增加的多变过程；(2)节流过程有吸热，焓值也略有增加；(3)制冷剂在管道、热交换器和压缩机中流动时存在阻力损失和热交换。
3．为什么要采用过冷和过热？
答：循环过冷度增加意味着：1）过冷温度由t4降到t4’；2）制冷量Q0则会因单位制冷量q0增加而增加；3）压缩机轴功率P不变，ε提高。
合适的过热度：1）可以防止压缩机吸入液体而发生液击；2）过热度提高，单位压缩功增加，单位制冷量q0增加，制冷剂比容v1也增大, 使质量流量qm减少。
4．蒸发温度、冷凝温度对制冷循环有何影响？
答：蒸发温度：对应于蒸发压力的饱和温度。蒸发温度低，单位制冷量减小，单位压缩功增大。冷凝温度：对应于冷凝压力的饱和温度。冷凝温度高，单位制冷量减小，单位压缩功增大。
5．制冷装置对制冷剂有哪些主要要求？
答：1.临界温度要高，凝固温度要低。2.在大气压力下的蒸发温度要低。3.压力要适中。4.单位容积制冷量qv要大。5.导热系数要高，粘度和密度要小。6.绝热指数k要小。7 .具有化学稳定性。8.价格便宜，易于购得。
6．船舶空调系统有哪些常用类型？
答：集中式和半集中式船舶空调装置根据其调节方法的不同主要有以下几种形式。 集中式单风管系统、区域再热式单风管系统、末端再处理式单风管系统、双风管
系统

F. 离心泵的工作原理是什么

离心其实是物体惯性主要工作原理：

（1）叶轮被泵轴带动旋转，对位于叶片间的流体做功，流体受离心作用，由叶轮中心被抛向外围。当流体到达叶轮外周时，流速非常高。

（2）泵壳汇集从各叶片间被抛出的液体，这些液体在壳内顺着蜗壳形通道逐渐扩大的方向流动，使流体的动能转化为静压能，减小能量损失。所以泵壳的作用不仅在于汇集液体，它更是一个能量转换装置。

（3）液体吸上原理：依靠叶轮高速旋转，迫使叶轮中心的液体以很高的速度被抛开，从而在叶轮中心形成低压，低位槽中的液体因此被源源不断地吸上。

(6)离心泵实验装置图扩展阅读

离心泵的基本构造是由六部分组成的分别是叶轮，泵体，泵轴，轴承，密封环，填料函。

1、叶轮是离心泵的核心部分，它转速高出力大，叶轮上的叶片又起到主要作用，叶轮在装配前要通过静平衡实验。叶轮上的内外表面要求光滑，以减少水流的摩擦损失。

2、泵体也称泵壳，它是水泵的主体。起到支撑固定作用，并与安装轴承的托架相连接。

3、泵轴的作用是借联轴器和电动机相连接，将电动机的转矩传给叶轮，所以它是传递机械能的主要部件。

4、滑动轴承使用的是透明油作润滑剂的，加油到油位线。太多油要沿泵轴渗出，太少轴承又要过热烧坏造成事故！在水泵运行过程中轴承的温度最高在85度，一般运行在60度左右。

5、密封环又称减漏环。

6、填料函主要由填料、水封环、填料筒、填料压盖、水封管组成。