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水泵流量、扬程、功率和效率之间有什么关系?技术参数详解及计算公式,一文读懂离心泵额定功率、轴功率、吸水扬程、压水扬程等性能参数

2024-09-12 20:18:16 导热散热材料

水泵(Water Pump)是输送液体或使液体增压的机械,通常是利用电机或其它动力设备驱动叶轮转动,把液体从低处吸入后经过叶轮的作用使其受到动能转化而产生压力,从而输送液体到高处或远距离。水泵的主要性能参数有:流量、扬程、功率和效率等。

1、水泵性能参数之流量

水泵流量是指水泵单位时间内输送液体的体积或重量,用符号Q来表示,常用单位有m³/h、m³/s、L/s或t/h。

水泵铭牌上标注的流量是这台泵的设计流量,又称额定流量,水泵在额定流量下运行效率最高。


水泵流量计算公式为:

Q=P×η/2.73H

其中:Q为流量,单位m³/h;P为轴功率,单位KW;η为水泵效率,单位%;2.73为常数;H为扬程,单位m。

2、水泵性能参数之扬程

水泵扬程是指单位重力液体从水泵进口到出口所增加的能量,也即单位重力的水经过水泵后获得的能量,通俗来讲是指水泵能够扬水的高度,用符号H来表示,其单位mH2O,一般简化为m。

离心泵扬程

离心泵的扬程以叶轮中心线为基准,分由两部分组成。从水泵叶轮中心线至水源水面的垂直高度,即水泵能把水吸上来的高度,叫做吸水扬程,简称吸程;从水泵叶轮中心线至出水池水面的垂直高度,即水泵能把水压上去的高度,叫做压水扬程,简称压程。离心泵扬程等于吸水扬程和压水扬程之和。

水泵铭牌上的标注的扬程是这台泵的设计扬程,又称额定扬程,相应于通过设计流量时的扬程。

水泵扬程计算公式为:

H=(p2-p1)/ρg+(v2²-v1²)/2g+z2-z1

其中:H为扬程,单位m;p1、p2为泵进出口处液体的压强,单位Pa;v1、v2为液体在泵进出口处的流速,单位m/s;z1、z2为进出口高度,单位m;ρ为液体密度,单位kg/m³;g为重力加速度,单位m/s²。

3、水泵性能参数之功率

水泵功率是指单位时间内水泵所做的功,通常用符号N来表示,常用单位为KW。

水泵功率又可细分为轴功率、有效功率和配套功率等。

水泵铭牌上标注的轴功率是指对应于通过设计流量时的轴功率,又称额定功率。

轴功率是指动力机(电机)传递给水泵轴的功率,可以理解为水泵的输入功率,通常讲水泵功率就是指轴功率,用符号P来表示。

有效功率是指单位时间内流过水泵的液体从水泵那里获得的能量,又称水泵的输出功率,通常用Pu来表示。

配套功率是指为水泵配套的动力机(电机)功率,一般在水泵铭牌或样本上标有配套功率的数值。

水泵功率计算公式为:

P=ρ×g×Q×H/1000η

其中:P为额定功率,单位KW;ρ为液体密度,单位kg/m³;g为重力加速度,单位m/s²;Q为流量,单位m³/s;H为扬程,单位m;η为水泵效率,单位%。

4、水泵性能参数之效率

水泵效率是指泵的有效功率与轴功率之比的百分数,是水泵的重要技术经济指标,用符号η来表示。

水泵铭牌上标注的效率是对应于通过设计流量时的效率,该效率为水泵的最高效率。

水泵轴功率不可能全部传递给输出的液体,其中必有一部分能量损失,水泵内能量损失可分为三部分,即水力损失、容积损失和机械损失,相应的也就存在水力效率ηh、容积效率ηV与机械效率ηm。

水泵的效率η是水力效率ηh、容积效率ηV与机械效率ηm的乘积。水泵的效率越高,表示其在工作时的能量损失越小。

水泵效率计算公式为:

η=(H×Q)/P×100%

其中,η为水泵效率,单位%;H为扬程,单位m;Q为流量,单位m³/s;P为功率,单位KW。


水力损失和水力效率:

液体流经水泵的吸入室、叶轮、压出室时产生摩擦损失、局部损失和冲击损失。

摩擦损失是液体与过流部件壁间的摩擦阻力引起的损失。

局部损失是液体在泵内由于速度大小与方向发生变化引起的损失。

冲击损失是泵在非设计工况下运行时液体在叶片入口处、出口处及压出室内引起的损失。

水力损失越大,水泵的扬程越小。

未考虑水泵内水力损失的扬程为理论扬程HT,则水泵扬程H与理论扬程H与理论扬程HT之比,称为水力效率ηh。

容积损失和容积效率:

液体流过叶轮后,有一小部分高压液体经过泵体内间隙(例如减漏环)和轴向力平衡装置(例如平衡孔)泄露到叶轮的进口,另有一部分从轴封装置处泄漏到泵体外,消耗了一部分能量,即容积损失。

漏损q越大,水泵的出水量Q越小。

通过水泵出口的流量Q与通过泵进口的流量Q+q之比称为容积效率ηV。

机械损失和机械效率:

叶轮在液体中旋转时,前后盖板外表面与液体产生摩擦损失(轮盘损失),泵轴转动时轴和轴封、轴承产生摩擦损失,克服摩擦损失消耗了部分能量,即机械损失,机械损失功率用Pm表示。

从泵的输入功率中扣除机械损失后,叶轮传递给液体的功率称水力功率,用Pw表示。

水泵的水力功率与轴功率之比成为机械效率ηm。


来源:未知
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