在石油产品的储运中，离心泵常被用于输送与清水性 质不同的各种液体。由于液体性质的变化，对离心泵的性 能参数会有直接影响。如液体密度与常温清水的密度不同 时，根据Ne=QH可知，泵的功率要变化；液体的饱和蒸 气压改变，将会影响装置的有效汽蚀余量ha的大小；粘 度比水大时，对泵的扬程、流量、功率、效率及汽蚀余量 等都有明显影响。 一、液体的粘度对离心泵性能参数的影响 一台输送常温清水的离心泵，在转速不变的情况下用 来输送粘度比水大的液体时，与该泵输送水时的额定工况 相比较，则输送粘液时泵的扬程和流量都要减小，而泵的 轴功率将增大，泵的效率将降低，此外，液体粘度的增大 ，还会使泵必须的汽蚀余量hr增大，即吸入性能变坏。 1.8 输送粘液时离心泵性能换算 产生上述变化的原因是因为粘度增大使泵内液体的流动 过程发生了变化。随着液体粘度的增加，边界层流体内切向 粘滞力的阻滞作用逐渐扩散，使叶轮内液体的流速降低，从 而使泵的流量减少。 根据欧拉公式可知，在同一流量下，离心泵的理论扬程 与介质性质无关。但由于粘度不同，叶轮内因叶片数有限而 引起的轴向涡流强弱程度不同，并且液体流经泵时的流动摩 擦阻力损失随粘度增加而增大，所以泵的有效扬程降低。 此外，同一台泵在输送粘度不同的液体时，叶轮外盘面 与液体摩擦所引起的轮阻损失，口环的摩擦损失等均随粘度 增加而变大，所以泵的功率消耗上升，则机械效率m下降。 虽然泵的容积效率v因液体粘度的变大，通过口环和轴封处的 泄漏量减少而稍有增大，但水力效率k也降低，故泵输送粘液 时的总效率是降低的。 1.8 输送粘液时离心泵性能换算 由于离心泵的必须汽蚀余量hr的大小是表示液体从泵 入到叶轮叶片入口处压力最低点的流动损失，显然，液体粘 度越大，损失越大，即hr变大，吸入性能变坏。 一般来说，在液体运动粘度大干20mm2/s时，泵的功率 ，流量、扬程和效率都开始变化，则性能曲线就需要换算。 二、输送粘液时离心泵性能曲线的换算 由于泵制造广提供的离心泵出厂说明书或样本上，都给 出输送常温清水时的性能曲线，而不提供输送粘度不同液体 的性能曲线，所以当选用离心泵输送粘性液体时必须进行性 能曲线的换算。 关于换算方法，目前还未有成熟的理论计算方法来确定 输送粘性液体时的性能曲线，一般是用相似准数总结大量实 验数据得到换算系数K，再将已知某工作转速下该泵的输水 性能曲线换算成输送粘性液体时的性能曲线。 1.8 输送粘液时离心泵性能换算 1前苏联国家石油机械研究设计院的换算方法 当已知某离心泵输送常温清水的性能曲线后，利用下 列关系式换算成输送粘性液体的性能曲线 式中 Hv、Qv、 v、(hr)v 分别为输送粘性液体时的 扬程、流量、效率和汽蚀余量； H、Q、(hr)分别为输送20清水时的扬程 、流量、效率和汽蚀余量； KH、KQ、K、Kh分别为扬程、流量、效率和 汽蚀余量的换算系数。 1.8 输送粘液时离心泵性能换算 输送粘液时的轴功率可由下式确定 式中 v输送粘液的密度，kg/m3。 上述各换算系数K值的大小与相似准数中的雷诺数Re 有关，因为雷诺数Re是决定流态变化的标准，它代表惯性 力与粘滞力的比，如果两个流动状态中雷诺数Re相同，那 么流态就相似。把这个道理用在离心泵上，可以认为上述 各换算系数K都是随雷诺数Re而变化的。只不过泵内流道 截面与圆管不同，需要将叶轮出口截面积换算成为面积不 变、直径为De的圆形断面积，用De求得的雷诺数Re叫修 正雷诺数。 1.8 输送粘液时离心泵性能换算 叶轮出口断面面积为D2b22，则 式中 De叶轮出口断面面积的当量直径，cm； 2叶轮出口处叶片阻塞系数，在计算图表中取 2 =0.9。 这样，修正雷诺数Re就可表示为 1.8 输送粘液时离心泵性能换算 1.8 输送粘液时离心泵性能换算 因为Re是一个无因次的比例常数，所以实际应用时可 以不写常数4/ ，这样并不影响Re的性质。因而Re可写成 Qopt输水时泵的额定流量，l/s： v在输送温度下粘液的运动粘度，cm2/s： 103升变成立方厘米的换算常数。 经过大量运算，将各换算系数与Re的关系绘制成计算 图，如图所示，更便于从图中直接查到各换算系数K。 1.8 输送粘液时离心泵性能换算 这种换算系数图表的特点是： (1)在换算中，假定Q=(0.8-1.2)Qopt的范围内各工况的 换算系数大致相同，因此可以用Qopt工况由图中查出各K值 。此外，在换算中还认为Q=0时的扬程不随液体的粘度而 改变。 (2)这种换算方法适用于离心蜗壳泵。在液体运动粘度 低于300mm2/s时，误差不超过5%，特别是在大型离心泵 性能换算时比较准确。此换算图查得换算系数K比较全面 ，不仅有流量、扬程和效率的换算系数，而且有汽蚀余量 换算系数。 (3)这种换算方法的缺点是在非额定工况下所能换算 的范围窄，又假定各工况中的K不变，则精确性较差。此 外，求换算系数时还必须知道泵的主要结构尺寸(D2, b2)， 应用比较不便。 1.8 输送粘液时离心泵性能换算 2美国水力协会的换算方法 这种换算方法是根据吸入管管径为50200的单 级离心泵的大量实验数据，利用修正雷诺数 进行整理，得到与换算系数KH , KQ 和K的关系曲 线，如后图所示。 在利用图查换算系数K时，可以不必知道离心泵叶 轮的尺寸，只需知道输送粘性液体的运动粘度 和输 水时工况点的 和 （多级泵应取单级叶轮的扬程 ）即可，故此法求换算系数较为方便。 1.8 输送粘液时离心泵性能换算 1.8 输送粘液时离心泵性能换算 1.8 输送粘液时离心泵性能换算 使用时，从 作垂线，与 的斜线相交，自交 点作水平线，与所输送粘液的运动粘度 的斜线相交， 自交点再作垂线与各换算系数曲线相交，由交点便可查 出各换算系数（无气蚀余量换算系数）。由图看出， 曲线各只有一条，而 曲线则在 (0.61.2)Qopt 范 围内随工况不同而有四条。查出换算系数K后，仍用 三式进行换算。 1.8 输送粘液时离心泵性能换算 此法换算范围较广(0.61.2)Qopt ，换算误差在运动粘 度低于855mm2/s时不超过 特别是在液体运动粘度低 于400mm2/s时尤为准确。 应当指出，该图适用于一般结构的离心泵，且在不 发生气蚀的工况下进行换算。它不适用于混流泵、轴流 泵等，也不适用于含有杂质的非均相液体。此外，图中 各曲线不能用外推法延伸使用。 1.8 输送粘液时离心泵性能换算 最后还应指出，离心泵在输送粘性液体时，相似定 律及比例定律均不再适用。因此，如果带要求得泵在n 转速下输送粘性液体的性能曲线，不能直接先求出泵在 n转速下输送粘液的Hv-Qv等曲线，再用比例定律换算出 n转速下的(Hv-Qv)曲线。正确的换算步骤是应用比例定 律将泵在n转速下的轮水性能曲线H-Q换算成n转速下输 水性能曲线(H-Q)然后再按输送粘性液体时性能曲线换 算法将(H-Q)换算成(Hv-Qv )。 同理，若想得到叶轮切割后输粘液时的性能曲线， 也应先用切割定律式求出泵切割后输水时的性能曲线， 再将它换算成输粘液的性能曲线。 1.8 输送粘液时离心泵性能换算