本書對離心泵內部的流動機理、 受力振動、 機械磨損和設計方法進行了深入細致的講解和闡述, 包括離心泵的水力設計、 設計工況與非設計工況的三維流動、 空化、 壓力脈動、 振動與噪聲等內部流動機理。 同時也涵蓋了氣液、 固液等離心泵內部極其復雜的多相流現象, 以及葉輪等關鍵水力部件的磨損、 侵蝕及材料選擇等關鍵問題。本書共 17 章, 主要包括流體動力學原理、 離心泵的分類和性能參數、泵水力學和物理概念、 特性曲線、 部分載荷工況下三維流動現象對泵性能的影響、 吸入性能和空化、 水力部件設計、 數值流動計算、 液力、 振動與噪聲、 離心泵的運行、 透平工況及特性、 介質對性能的影響、 高流速下材料的選擇、 泵選型和質量控制、 泵的測試、 數據資料和其他文獻及標準資料。
本書圖文并茂、 深入淺出, 其中大量數據和圖表都是作者多年來工作經驗的總結和深入研究成果的凝練結晶。 部分數據和圖表屬于國內首次公開, 具有重要的理論價值和工程實踐指導意義。
本書適合從事流體力學和泵技術研究的科研技術人員及院校師生學習參考。
目 錄
序 譯
者序
原書第 3 版前言
致謝
緒論 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 1
第 1 章 流體動力學原理 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 15
1 1 絕對和相對參考系下的流動 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 15
1 2 守恒定律 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 15
1 3 邊界層和邊界層控制 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 19
1 4 彎曲流線的流動 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 23
1 5 壓力損失 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 28
1 6 導葉 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 38
1 7 淹沒射流 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 43
1 8 不均勻速度分布的均衡化 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 44
1 9 并行管道及管網中的流量分布 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 46
參考文獻 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 48
第 2 章 離心泵的分類和性能參數 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 49
2 1 構成、 原理及分類 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 49
2 2 性能參數 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 52
2 3 泵的類型及其應用 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 55
參考文獻 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 76
第 3 章 泵水力學和物理概念 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 77
3 1 速度三角形的一維計算 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 77
3 2 葉輪內的能量轉換、 比功和揚程 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 82
3 3 由葉片引起的流動偏移、 滑移系數 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 85
3 4 無量綱系數、 相似定律和比轉速 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 88
3 5 功率平衡和效率 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 91
3 6 二次流損失的計算 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 94
3 7 壓水室的基本水力計算 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 111
3 8 水力損失 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 118
3 9 壓力系數、 效率及水力損失的統計數據 !!!!!!!!!!!!!!!!!!! 123
3 10 表面粗糙度和雷諾數的影響 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 131
3 11 損失最小化 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 140
3 12 水力計算公式 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 141
參考文獻 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 141
第 4 章 特性曲線 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 144
4 1 揚程 - 流量特性和功率消耗 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 144
4 2 最高效率點 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 158
4 3 泵性能預測 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 162
4 4 型譜圖 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 163
4 5 泵性能曲線的修正 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 166
4 6 性能偏差的分析 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 174
4 7 泵性能調整的計算 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 177
參考文獻 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 181
第 5 章 部分載荷工況下三維流動對泵性能的影響 !!!!!!!!!!!!!! 182
5 1 基本思想 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 183
5 2 葉輪中的流動 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 185
5 3 壓水室中的流動 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 201
5 4 回流的作用 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 207
5 5 流動分離和回流對 Q - H 曲線的影響 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 219
5 6 改變 Q - H 曲線形狀的方法 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 227
5 7 開式軸流葉輪中的流動現象 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 237
5 8 雙吸葉輪及雙蝸殼結構中的流動不穩(wěn)定性 !!!!!!!!!!!!!!!!!! 243
參考文獻 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 246
第 6 章 吸入性能和空化!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 249
6 1 空化物理現象 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 249
6 2 葉輪或噴嘴中的空化 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 253
6 3 必需 NPSH 的計算 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 269
6 4 流體性質的影響 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 278
6 5 空化誘導噪聲和振動 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 283
6 6 空蝕 (空化侵蝕) !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 287
6 7 設備進口壓力的選取 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 304
6 8 汽蝕破壞: 分析和補救措施 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 307
6 9 吸入性能缺陷: 分析及補救措施 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 317
參考文獻 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 319
第 7 章 水力部件設計 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 322
7 1 設計方法及邊界條件 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 322
7 2 徑向葉輪 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 325
7 3 低比轉速離心葉輪 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 343
7 4 無堵塞泵上的徑向葉輪 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 348
7 5 混流式葉輪 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 355
7 6 軸流葉輪及導葉 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 359
Ⅷ 離 心 泵
7 7 誘導輪 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 380
7 8 蝸殼 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 389
7 9 有或無反導葉的徑向導葉 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 399
7 10 混流式導葉 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 406
7 11 帶有導葉或固定導葉的蝸殼 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 407
7 12 環(huán)形壓水室及無葉式導葉 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 408
7 13 中開泵的吸水室 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 409
7 14 葉輪設計的分析方法 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 413
參考文獻 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 423
第 8 章 數值流動計算 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 427
8 1 綜述 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 427
8 2 準三維方法和三維歐拉方法 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 429
8 3 納維 - 斯托克斯基礎理論 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 430
8 4 求解平均值和后處理 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 444
8 5 葉輪計算 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 453
8 6 壓水室和級的計算 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 459
8 7 兩相流和空化 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 462
8 8 計算策略不確定性和計算精度 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 465
8 9 數值計算的評估標準 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 478
8 10 數值模擬的基本準則 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 482
參考文獻 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 484
第 9 章 液力 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 488
9 1 葉輪側壁間隙中的流動現象 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 488
9 2 軸向力 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 502
9 3 徑向力 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 520
參考文獻 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 548
第 10 章 振動與噪聲 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 550
10 1 葉輪出口的非定常流 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 551
10 2 壓力脈動 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 554
10 3 瞬變流條件下的部件載荷 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 566
10 4 噪聲輻射 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 567
10 5 離心泵機械振動概述 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 571
10 6 轉子動力學 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 573
10 7 水力激振 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 588
10 8 對振動靈敏度低的泵設計指南 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 611
10 9 允許振動 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 613
10 10 一般振動的診斷 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 616
10 11 軸承箱振動: 原理、 診斷、 補救措施 !!!!!!!!!!!!!!!!!!! 625
10 12 管路振動誘導的水力和聲學激發(fā) !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 644
目 錄 Ⅸ
10 13 扭轉振動 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 662
參考文獻 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 665
第 11 章 離心泵的運行 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 669
11 1 并聯或者串聯運行時的系統特性 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 669
11 2 泵的調節(jié) !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 673
11 3 靜態(tài)和動態(tài)平穩(wěn)性 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 680
11 4 開機和關機 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 682
11 5 過載、 水錘 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 686
11 6 允許的運轉范圍 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 687
11 7 泵的入流情況 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 690
11 8 排出管道 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 711
參考文獻 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 714
第 12 章 透平工況及其特性 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 716
12 1 離心泵反轉作為透平 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 716
12 2 全特性曲線 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 734
參考文獻 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 739
第 13 章 介質對性能的影響 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 740
13 1 高黏度流體的泵送 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 740
13 2 泵送氣液混合物 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 758
13 3 渦輪中兩相混合物的膨脹 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 786
13 4 顆粒水力運輸 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 790
13 5 牛頓流體 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 797
參考文獻 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 800
第 14 章 高流速下材料的選擇 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 803
14 1 葉輪或導葉疲勞斷裂 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 803
14 2 腐蝕 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 815
14 3 軟化水中的侵蝕腐蝕 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 827
14 4 材料的選擇和許用流速 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 835
14 5 非水力磨損 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 860
參考文獻 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 879
第 15 章 泵的選型和質量控制 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 882
15 1 泵的規(guī)格 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 882
15 2 泵的類型和尺寸的確定 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 884
15 3 技術質量標準 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 889
15 4 高能量泵 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 895
參考文獻 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 899
第 16 章 泵的測試!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 900
16 1 測試類型 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 900
16 2 測試回路配置 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 902
Ⅹ 離 心 泵
16 3 測試儀表 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 910
16 4 測試準備和測試步驟 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 915
16 5 測試評估與精度分析 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 917
16 6 測試中可能出現的問題與補救措施 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 917
參考文獻 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 919
第 17 章 數據資料!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 920
17 1 單位和單位換算 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 920
17 2 飽和水的特性 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 924
17 3 氣體在水中的溶解度 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 927
17 4 物理常數 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 929
17 5 液體中的聲速 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 930
17 6 機械振動的基本概念 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 931
17 7 水力設計說明書 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 936
參考文獻 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 940
其他文獻及標準資料 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 941