專業分析 — 水泵特性曲線,知識沉甸甸
壓頭、流量、功率和效率是離心泵的主要性能參數。這些參數之間的關系，可通過實驗測定。離心泵生產部門將其產品的基本性能參數用曲線表示出來，這些曲線稱為離心泵的特性曲線（characteristic curves）。以供使用部門選泵和操作時參考。
特性曲線是在固定的轉速下測出的，只適用于該轉速，故特性曲線圖上都注明轉速n的數值，圖2-6為國產 4B20型離心泵在n=2900r/min時特性曲線。圖上繪有三種曲線Ｈ－Q曲線表示泵的流量Q和壓頭Ｈ的關系。離心泵的壓頭在較大流量范圍內是隨流量增大而減小的。不同型號的離心泵，Ｈ－Q曲線的形狀有所不同。如有的曲線較平坦，適用于壓頭變化不大而流量變化較大的場合；有的曲線比較陡峭，適用于壓頭變化范圍大而不允許流量變化太大的場合。Ｎ－Q曲線表示泵的流量Q和軸功率Ｎ的關系，Ｎ隨Q的增大而增大。顯然，當Q=0時，泵軸消耗的功率最小。因此，啟動離心泵時，為了減小啟動功率，應將出口閥關閉。η－Q曲線表示泵的流量Q和效率η的關系。開始η隨Q的增大而增大，達到最大值后，又隨Q的增大而下降。該曲線最大值相當于效率最高點。泵在該點所對應的壓頭和流量下操作，其效率最高。所以該點為離心泵的設計點。選泵時，總是希望泵在最高效率工作，因為在此條件下操作最為經濟合理。但實際上泵往往不可能正好在該條件下運轉，因此，一般只能規定一個工作范圍，稱為泵的高效率區，如圖2-6波折線所示。高效率區的效率應不低于最高效率的92%左右。泵在銘牌上所標明的都是最高效率下的流量，壓頭和功率。離心泵產品目錄和說明書上還常常注明最高效率區的流量、壓頭和功率的范圍等。離心泵的特性曲線是在一定轉速下測定的。當轉速由n1改變為n2時，其流量、壓頭及功率的近似關系為 式（2-6）稱為比例定律，當轉速變化小于20%時，可認為效率不變，用上式進行計算誤差不大。當葉輪直徑變化不大，轉速不變時，葉輪直徑、流量、壓頭及功率之間的近似關系為
式（2-7）稱為切割定律。
泵生產部門所提供的特性曲線是用清水作實驗求得的。當所輸送的液體性質與水相差較大時，要考慮粘度及密度對特性曲線的影響。 所輸送的液體粘度愈大，泵體內能量損失愈多。結果泵的壓頭、流量都要減小，效率下降，而軸功率則要增大，所以特性曲線改變。 離心泵的壓頭與密度無關，這可以從概念上加以說明。液體在一定轉速下，所受的離心力與液體的密度成正比。但液體由于離心力的作用而取得的壓頭，相當于由離心力除以葉輪出口截面積所形成的壓力，再除以液體密度和重力加速度的乘積。這樣密度對壓頭的影響就消除了。但是，泵的軸功率隨液體密度而改變。因此，當被輸送液體的密度與水不同時，不能使用該泵所提供的Ｎ－Ｑ曲線，而應按（2-4a）及（2-5）重新計算。
如果輸送的液體是水溶液，濃度的改變必然影響液體的粘度和密度。濃度越高，與清水差別越大。濃度對離心泵特性曲線的影響，同樣反映在粘度和密度上。如果輸送液體中含有懸浮物等固體物質，則泵特性曲線除受濃度的影響外，還受到固體物質的種類，以及粒度分布的影響。
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