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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

作者:佚名    文章来源:本站原创    点击数:    更新时间:2025/10/4

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。

水泵的扬程 

 

 

 

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。

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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。

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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。

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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。

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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。

01

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。

02

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。

03

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。


★水泵扬程真相:高度与长度的博弈
总有人问水泵扬程是看抽高还是送远,本质是能量转换问题。

一、扬程的本质是「能量高度」
扬程单位是米(m),但不等于垂直高度。流体力学公式揭示:
H=(压力差/液体密度×重力)+(速度差/2×重力)+高度差
包含三个维度:
1. 静扬程:垂直提升能力
2. 速度扬程:水流加速损耗
3. 动扬程:管道摩擦损耗

典型案例:格兰富CR泵垂直提水20米,接入100米水平管道后仅送15米高,因每10米水平管损耗约1米扬程。

二、选购黄金法则
1. 计算总需求扬程
净扬程(垂直高差)需叠加:
水平损耗(每10米+1米)
弯头损耗(每个+0.5米)
安全余量(×1.15-1.2倍)

2. 警惕性能曲线
污水处理厂案例:35米扬程泵因堵塞流量增至18m³/h(超额定15m³/h)导致烧机。参数显示扬程降10米,流量翻倍。

3. 环境修正值
高原:吸水扬程×0.85
含泥沙:总扬程×1.25
长距离:优选蜗壳泵

三、四大实操避坑指南
1. 管道直径影响
DN50改DN40管,百米增耗3.2米扬程

2. 垂直高度底线
20米扬程泵无法满足25米高楼需求

3. 动态损耗计算
葡萄园灌溉案例:
12米净高+80米管损8米+4弯头2米+余量3米=需25米泵

4. 功率匹配原则
扬程增10%,功率需升18%。公式:
功率(kW)=流量×扬程×9.8÷3600÷效率

四、特别提醒
斜坡按垂直高计算
多级泵适高扬程
冬季预留防冻余量

选泵需平衡垂直提升与管道能耗,每米扬程都对应电费成本。核心要诀:算净高,管损耗,留余量。

Tags:水泵,水泵流量,扬程  
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