离心泵特性曲线

离心泵特性曲线离心泵的特性曲线是将由实验测定的q、h、n、η等数据标绘而成的一组曲线。

此图由泵的制造厂家提供，供使用部门选泵和操作时参考。

不同型号泵的特性曲线不同，但均有以下三条曲线：(1)h-q线表示压头和流量的关系；(2)n-q线表示泵轴功率和流量的关系；(3)η-q线表示泵的效率和流量的关系；(4)泵的特性曲线均在一定输出功率下测量，故特性曲线图上Mercoeur输出功率n值。

离心泵特性曲线上的效率最高点称为设计点，泵在该点对应的压头和流量下工作最为经济。

离心泵铭牌上标出的性能参数即为最高效率点上的工况参数。

离心泵的性能曲线可以做为挑选泵的依据。

确认泵的类型后，再依流量和压头选泵。

例2-2用清水测定一台离心泵的主要性能参数。

实验中测得流量为10m/h，泵出口处压力表的读数为0.17mpa（表压），入口处真空表的读数为-0.021mpa，轴功率为 1.07kw，电动机的转速为2900r/min，真空表测压点与压力表测压点的垂直距离为0.2m。

试计算此在实验点下的扬程和效率。

解泵的主要性能参数包括转速n、流量q、扬程h、轴功率n和效率。

直接测出的参数为转速n=2900r/min流量q＝10m/h=0.00278m/s轴功率n＝1.07kw需要进行计算的有扬程h和效率。

用式排序扬程h，即为已知：于是二、影响离心泵性能的主要因素1液体物理性质对特性曲线的影响生产厂所提供更多的特性曲线就是以清水做为工作介质测量的，当运送其它液体时，必须考量液体密度和粘度的影响。

(1)粘度当输送液体的粘度大于实验条件下水的粘度时，泵体内的能量损失增大，泵的流量、压头减小，效率下降，轴功率增大。

(2)密度离心泵的体积流量及压头与液体密度毫无关系，功率则随其密度减小而减少。

2离心泵的输出功率对特性曲线的影响当液体粘度不大，泵的效率不变时，泵的流量、压头、轴功率与转速可近似用比例定律计算，即式中：q1、h1、n1离心泵输出功率为n1时的流量、扬程和功率。

离心泵特性曲线首先离心泵的特性曲线图如下接下来是对于这个图的一些解读：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。

它是离心泵的基本的性能曲线。

比转速小于80的离心泵具有上升和下降的特点称驼峰性能曲线。

比转速在80～150之间的离心泵具有平坦的性能曲线。

比转数在150以上的离心泵具有陡降性能曲线。

一般的说，当流量小时，扬程就高，随着流量的增加扬程就逐渐下降。

上述曲线都是在一定的转速下，以试验的方法求得的。

不同的转速，可以通过公式进行换算。

在性能曲线上，对于一个任意的流量点，都可以找出一组与其相对应的扬程、功率、效率以及汽蚀余量值。

通常，把这一组相对应的参数称为工作状况，简称工况或工况点。

对于离心泵最高效率点的工况称为最佳工况点。

泵在最高效率点工况下运行是最理想的。

但是用户要求的性能千差万别，不一定和最高效率点下的性能相一致。

要想使每一个用户要求的泵都在泵最高效率点下运行，那样做需要的泵规格就太多了。

为此，规定一个范围（通常以效率下降5%~8%为界），称为泵的工作范围。

我们利用叶轮的切割或者变频技术可以扩大泵的工作范围。

我们把同一类型的水泵，将它的各种不同比转数以及相同比转数不同口径的泵的工作区域集中画在同一个Q-H坐标平面上。

为了使图面上大泵的方块不致太大，坐标可以采用对数坐标，于是就得到了该类型泵的系列型谱。

各类型的泵均有各自的型谱，使用户选用水泵十分方便。

每种系列用几种比转数的水力模型，泵的口径按一定的流量间隔比变化。

同一口径的泵扬程也按一定的间隔变化。

ISO 2858规定了标准的型谱。

图文解析离心泵的特性曲线一、离心泵的特性曲线定义当转速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/n2H1/H2 = (n1/n2)2Nl/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）。

第一节 离心泵2-1-1 离心泵的工作原理离心泵的种类很多，但工作原理相同，构造大同小异。

其主要工作部件是旋转叶轮和固定的泵壳（图2-1）。

叶轮是离心泵直接对液体做功的部件，其上有若干后弯叶片，一般为4~8片。

离心泵工作时，叶轮由电机驱动作高速旋转运动（1000~3000r/min ），迫使叶片间的液体也随之作旋转运动。

同时因离心力的作用，使液体由叶轮中心向外缘作径向运动。

液体在流经叶轮的运动过程获得能量，并以高速离开叶轮外缘进入蜗形泵壳。

在蜗壳内，由于流道的逐渐扩大而减速，又将部分动能转化为静压能，达到较高的压强，最后沿切向流入压出管道。

在液体受迫由叶轮中心流向外缘的同时，在叶轮中心处形成真空。

泵的吸入管路一端与叶轮中心处相通，另一端则浸没在输送的液体内，在液面压力（常为大气压）与泵内压力（负压）的压差作用下，液体经吸入管路进入泵内，只要叶轮的转动不停，离心泵便不断地吸入和排出液体。

由此可见离心泵主要是依靠高速旋转的叶轮所产生的离心力来输送液体，故名离心泵。

离心泵若在启动前未充满液体，则泵内存在空气，由于空气密度很小，所产生的离心力也很小。

吸入口处所形成的真空不足以将液体吸入泵内，虽启动离心泵，但不能输送液体，此现象称为“气缚”。

所以离心泵启动前必须向壳体内灌满液体，在吸入管底部安装带滤网的底阀。

底阀为止逆阀，防止启动前灌入的液体从泵内漏失。

滤网防止固体物质进入泵内。

靠近泵出口处的压出管道上装有调节阀，供调节流量时使用。

2-1-2 离心泵的理论压头一、离心泵的理论压头从离心泵工作原理知液体从离心泵叶轮获得能量而提高了压强。

单位质量液体从旋转的叶轮获得多少能量以及影响获得能量的因素，可以从理论上来分析。

由于液体在叶轮内的运动比较复杂，故作如下假设：（1）叶轮内叶片的数目无限多，叶片的厚度为无限薄，液体完全沿着叶片的弯曲表面而流动。

无任何倒流现象；（2）液体为粘度等于零的理想液体，没有流动阻力。

液体从叶轮中央入口沿叶片流到叶轮外缘的流动情况如图2-2所示。

离心泵特性曲线
离心泵特性曲线（Centrifugal pump performance curve）是描述离心泵在不同工作条件下流量、扬程、效率和功率
等性能参数的变化关系的曲线。

离心泵特性曲线通常由以下几个要素构成：
1. 流量（Flow）：流经离心泵的液体体积或质量的量度，
通常以升/秒或立方米/小时表示。

2. 扬程（Head）：液体在离心泵内获得的压力能量，通常以米或千帕表示。

3. 效率（Efficiency）：离心泵将输入的功率转化为输出的液体动能的比例。

效率通常以百分比表示。

4. 功率（Power）：离心泵所需的电功率或机械功率，通常以千瓦或马力表示。

离心泵特性曲线一般由实验测量得到，根据不同工作条件下的流量、扬程和功率等数据绘制而成。

典型的离心泵特性曲线通常呈现出以下特点：
1. 最大扬程点（Maximum Head Point）：离心泵在某一流量下能够提供的最大扬程。

该点通常是离心泵特性曲线上的最高点，也是离心泵的额定扬程。

2. 最大效率点（Maximum Efficiency Point）：离心泵在某一流量下能够达到的最高效率。

该点通常是离心泵特性曲线上的效率最大值点。

3. 关闭阻塞点（Shut-off Head Point）：离心泵在流量为零时的扬程。

该点通常是离心泵特性曲线上的最低点。

离心泵特性曲线的形状和特点对于选型和运行离心泵都具有重要的参考价值，可以帮助用户了解离心泵在不同工况下的性能和适用范围，并进行合理的运行和维护。

离心泵特性测定实验一、基本原理离心泵的特性曲线是选择和使用离心泵的重要依据之一，其特性曲线是在恒定转速下泵的扬程H 、轴功率N 及效率η与泵的流量Q 之间的关系曲线，它是流体在泵内流动规律的宏观表现形式。

由于泵内部流动情况复杂，不能用理论方法推导出泵的特性关系曲线，只能依靠实验测定。

1．扬程H 的测定与计算取离心泵进口真空表和出口压力表处为1、2两截面，列机械能衡算方程： 2211221222f p u p u z H z H g g g gρρ+++=+++∑（3－1） 由于两截面间的管长较短，通常可忽略阻力项f H ∑，速度平方差也很小故可忽略，则有(=H gp p z z ρ1212)-+-（3－2） 式中：120z z H -=——表示泵出口和进口间的位差，m ；ρ——流体密度，kg/m 3；g ——重力加速度 m/s 2；p 1、p 2——分别为泵进、出口的真空度和表压，Pa ；H 1、H 2——分别为泵进、出口的真空度和表压对应的压头，m ； u 1、u 2——分别为泵进、出口的流速，m/s ；z 1、z 2——分别为真空表、压力表的安装高度，m 。

由上式可知，只要直接读出真空表和压力表上的数值，及两表的安装高度差，就可计算出泵的扬程。

2．轴功率N 的测量与计算k N N ⨯=电（W ）（3－3） 其中，N 电为电功率表显示值，k 代表电机传动效率，可取95.0＝k 。

3．效率η的计算泵的效率η是泵的有效功率Ne 与轴功率N 的比值。

有效功率Ne 是单位时间内流体经过泵时所获得的实际功，轴功率N 是单位时间内泵轴从电机得到的功，两者差异反映了水力损失、容积损失和机械损失的大小。

泵的有效功率Ne 可用下式计算：g HQ Ne ρ=（3－4） 故泵效率为%100⨯=Ng HQ ρη（3－5）4．转速改变时的换算泵的特性曲线是在定转速下的实验测定所得。

但是，实际上感应电动机在转矩改变时，其转速会有变化，这样随着流量Q 的变化，多个实验点的转速n 将有所差异，因此在绘制特性曲线之前，须将实测数据换算为某一定转速n '下（可取离心泵的额定转速2900rpm ）的数据。

离心泵的特性曲线及其应用
离心泵一般都有扬程曲线（Q-H）、效率曲线（Q-η）、功率曲线（Q-Pa）、汽蚀曲线（Q-NPSHr）。

不过液下泵没有汽蚀曲线（Q-NPSHr）。

离心泵的特性曲线如下图所示：
（泵性能曲线图）
泵的运行工况是泵的扬程曲线与装置曲线的交点。

所以说，泵的运行工况不只取决于泵的扬程曲线，同时也与装置曲线有关。

泵运行工况的调节
1、改变装置曲线来改变泵的运行工况点，如下图所示：
（改变装置曲线调节泵的运行工况）
可通过改变装置阻力改变装置曲线的形状。

上图中，假定开始泵在工况点2运行，当关小出口阀门时，装置曲线由2变为1，泵的运行工况点相应由工况点2变为1，泵的流量减少，扬程增加；当加大出口阀门开度时，装置曲线由2变为3，泵的运行工况点相应由工况点2变为3，泵的流量增加、扬程降低。

2、改变扬程曲线来改变泵的运行工况点，如下图所示：
（改变扬程曲线调节泵的运行工况）
不同的泵有不同的扬程曲线，同一台泵可通过改变叶轮直径、改变转速等方法来改变泵的扬程曲线。

上图中，假定泵的叶轮直径为D1时对应泵性能曲线1、运行工况点1；当叶轮直径切削至D2和D3时，其性能曲线变为2、3，工况点也变为2、3，对应流量减少，扬程降低。

当降低泵的转速时，情况类似。

3、同时改变装置曲线和扬程曲线改变泵的运行工况点。

当采用上面一种方法不足以满足使用要求时，可以同时改变装置曲线和扬程曲线来调节泵的运行工况点，以到达理想的运行工况点。

离心泵特性曲线的测定北京理工大学化学学院董婧 1120102745一、实验目的1.掌握离心泵特性曲线的测定方法。

2.了解离心泵的构造、安装、使用与操作。

二、实验原理离心泵的特性受泵的结构, 叶轮形式与转速的影响, 特性参数包括流量Ｑ、扬程H、功率N、效率η, 对确定的泵, 在一定的转速下, H、N、η都随流量Ｑ的改变而变化, 以曲线形式表示这些参数之间的关系就是离心泵的特性曲线。

离心泵的特性曲线能清楚的反映离心泵的操作性能, 是选用离心泵和确定泵的适宜操作条件的主要依据。

对任意一台离心泵的特性曲线不能用解析法进行计算, 只能通过实验来测定。

1.流量Ｑ的测定通过离心泵的流量采用涡流流量计测量, 本实验系统中流量计读数与实际流量间的关系式为：Q=fk式中: Q—流量,m3/sf—涡轮转数, Hzk—流量计校正系数, 次/升2.扬程H的测定在泵的吸入口和排出口之间列柏努利方程:Z 入+p入ρg+u入22g+H=Z出+p出ρg+u出22g+Hf入−出H=（Z出−Z入）+p出−p入ρg+u入2−u出22g+Hf入−出上式中Hf入−出是泵的吸入口和压出口之间管路内的流体流动阻力, 与柏努利方程式中其它项比较,Hf入−出值很小, 可以忽略。

上式变为：H=（Z出−Z入）+p出−p入ρg+u入2−u出22g式中: H—离心泵的扬程, mp出、P入—出口、入口处压强, Pau出、u入—出口、入口处流速, m/sZ出、Z入—出口、入口测压点高度, m ρ—流体密度, kg/m3g—重力加速度, m/s2将测得的Z出−Z入和的p出−p入值以及计算所得的u入、u入代入上式即可求得H的数值。

3.功率N的测定功率表测得的功率为电动机的输入功率N电入（KW）, 泵由电动机直接带动, 传动效率可视为1,电动机的输出功率N电出（kW）等于泵的轴功率N（kW）, 即：N轴=N电出N电出=N电入∙η电所以N=N电入∙η电式中: η—电动机效率, 无因次4.泵效率η的测定η=N eNN e=HQρg1000=HQρ102式中: η—泵的效率Ne—泵的有效功率, kW5.转速ｎ的测定三、实验内容测定单级离心泵在不同转速下的特性参数, 绘制离心泵特性曲线。

离心泵的特性曲线
离心泵是用于液体输送的工程设备，其具有流量、扬程、能量损耗等特性曲线。

离心泵的特性曲线，也叫性能曲线，是表示离心泵在不同工作条件下所取得的性能测试结果，其中包括流量曲线、扬程曲线、能量损失曲线等，可以根据这些曲线考查离心泵的性能情况。

1、流量曲线
流量曲线是离心泵性能曲线中最重要的一个曲线，它用抽水机的转速和流量的实验曲线做出来的，它表示离心泵在不同转速下输出的流量值。

流量曲线一般分为正端曲线和反比曲线。

正端曲线的表示，用抽水机的转速从低到高度和流量交点所构成的曲线，也说明着当抽水机转速提高1倍时，流量提高2倍。

反比曲线表示，流量与转速反比，当转速提高1倍时，流量减少1/2倍。

2、扬程曲线
扬程曲线表示离心泵在不同转速下所取得的扬程大小，即在1个固定的转速前提下，流量的增长会导致扬程的减小以及提高转速会带来扬程的增加。

从实际上来说，扬程曲线用于分析泵在不同转速下发出的压力，以及在设计离心泵的参数时的参照依据。

3、轴功率曲线
轴功率曲线是表示离心泵在不同情况下，轴承受的力和其产生的功率的相对大小的曲线，它可以用来检验泵的叶轮设计是否合理，以及它的效率，也可以用来加以改善泵的效率和能耗等。

4、能量损失曲线
能量损失曲线是表示泵在不同转速和扬程的情况下，其产生的能量损失的曲线。

能量损失曲线越平滑，表明扬程和流量在不同工况时的能量损失变化越不大，也就是泵的效率更高。

能量损失曲线可以用来预测离心泵的能耗情况，从而提高泵的性能。

离心泵的特性曲线知识介绍一、离心泵的特性曲线定义离心泵的扬程（H）、功率（P）、效率（η）与流量（qv）之间的关系曲线称为特性曲线。

其数值通常是指额定转数和标准状况（大气压101.325kPa，20℃清水）下的数值，可用实验测得。

二、下图为某型号离心水泵在转速n=2900r／min下用20℃清水测得的特性曲线，效率某型号离心水泵在转速n=2900r／min下用20℃清水测得的特性曲线，离心泵的特性曲线有3条，分别表示如下：（1）H-qv曲线表示H与qv的关系，通常H随qv的增大而减小。

不同型号的离心泵，H-qv曲线的形状有所不同。

有的离心泵)H-qv曲线较平坦，其特点是流量变化较大而压头变化不大；而有的泵H-qv 曲线陡降，当流量变动很小时扬程变化很大，适用于扬程变化大而流量变化小的情况。

（2）P-qv曲线表示P与qv 的关系，P随qv的增大而增大。

显然，当qv=0 时，P最小。

因此，启动离心泵时，应关闭出口阀，使电动机的启动电流减至最小，以保护电动机。

待转动正常后再开启出口阀，调节到所需的流量。

（3）η-qv曲线表示与qv的关系，开始η随qv的增大而增大，达到最大值后，又随qv的增大而下降。

曲线上最高效率点即为泵的设计工况点，在该点所对应的扬程和流量下操作最为经济。

实际生产中，泵不可能正好在设计工况点下运转，所以各种离心泵都规定一个高效区，一般取最高效率以下7％范围内为高效区。

工程上也将离心泵最高效率点定为额定点，与该点对应的流量称为额定流量。

三、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n下测定的，当n改变时，泵的流量qv、扬程H及功率P也相应改变。

对同一型号泵、同一种液体，在效率η不变的条件下，扬程（H）、功率（P）、流量（qv）随n的变化关系如下式所示:qv2/qv1=n2/n1H2/H1=(n1/n2)2P2/P1=(n1/n2)3上式称为比例定律表达式。

当泵的转速变化小于20％时，效率基本不变。

离心泵特性曲线压头、流量、功率和效率是离心泵的主要性能参数。

这些参数之间的关系，可通过实验测定。

离心泵生产部门将其产品的基本性能参数用曲线表示出来，这些曲线称为离心泵的特性曲线（characteristic curves）。

以供使用部门选泵和操作时参考。

特性曲线是在固定的转速下测出的，只适用于该转速，故特性曲线图上都注明转速n的数值，图2-6为国产 4B20型离心泵在n=2900r/min 时特性曲线。

图上绘有三种曲线，即１．Ｈ－Q曲线Ｈ－Q曲线表示泵的流量Q和压头Ｈ的关系。

离心泵的压头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，Ｈ－Q曲线的形状有所不同。

如有的曲线较平坦，适用于压头变化不大而流量变化较大的场合；有的曲线比较陡峭，适用于压头变化范围大而不允许流量变化太大的场合。

２．Ｎ－Q曲线Ｎ－Q曲线表示泵的流量Q和轴功率Ｎ的关系，Ｎ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，启动离心泵时，为了减小启动功率，应将出口阀关闭。

３．η－Q曲线η－Q曲线表示泵的流量Q和效率η的关系。

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。

泵在该点所对应的压头和流量下操作，其效率最高。

所以该点为离心泵的设计点。

选泵时，总是希望泵在最高效率工作，因为在此条件下操作最为经济合理。

但实际上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，如图2-6波折线所示。

高效率区的效率应不低于最高效率的92%左右。

泵在铭牌上所标明的都是最高效率下的流量，压头和功率。

离心泵产品目录和说明书上还常常注明最高效率区的流量、压头和功率的范围等。