现代泵理论与设计

《现代泵理论与设计》是关醒凡教授在1995年出版的《现代泵技术手册》的基础上，集近年来国内外泵发展之精华，取作者从事泵实践之所长，编写而成。在原书基础上增加了关于轴流泵、斜流泵、全扬程泵、切线泵（部分流泵）、旋壳泵、射流泵、液环泵、诱导轮、水泵水轮机、流道式导叶、考虑密封间隙水动力临界转速计算方法、泵系统内的水锤等内容及大量技术资料。第25章的泵模型设计图例，试验表明性能优良，具有较高的参考价值。

《现代泵理论与设计》可作为泵初学者的教材，泵设计、试验、运转工程师的参考资料，流体机械学科本科生、研究生的参考书。

第1章工程流体力学基本定理1

第2章概论18

2.1泵的定义和分类18

2.2叶片式泵的过流部件和结构形式19

2.3泵的用途24

第3章泵的基本理论26

3.1泵的基本参数26

3.2泵内的各种损失及泵的效率29

3.3液体在叶轮中运动的分析31

3.4泵基本方程式37

3.5有限叶片数和无限叶片数理论扬程的差别40

3.6泵特性曲线和几何参数对泵特性的影响45

3.7用速度系数表示流量扬程曲线51

第4章泵的相似理论53

4.1相似理论的基本概念53

4.2泵相似定律55

4.3比转速56

4.4无因次特性曲线和泵特性曲线的绘制方法59

4.5泵相似理论的应用63

4.6切割叶轮外径泵参数的变化——切割定律66

4.7修削叶片进、出口对泵性能的影响69

4.8泵的工作范围和型谱70

4.9泵相似理论应用71

第5章泵汽蚀的理论和计算74

5.1泵汽蚀现象概述74

5.2泵发生汽蚀的理论关系——汽蚀基本方程式78

5.3泵汽蚀相似定律、汽蚀比转速和托马汽蚀系数82

5.4泵汽蚀余量的计算方法87

5.5装置汽蚀余量的计算方法91

5.6汽蚀试验和临界汽蚀余量93

5.7吸入真空度和汽蚀余量的关系95

5.8计算例题96

5.9提高泵抗汽蚀性能和防止泵发生汽蚀的措施99

5.10特殊液体的汽蚀——汽蚀热力学相似准则106

5.11影响汽蚀破坏的因素和汽蚀破坏的试验方法109

5.12海拔高度和大气压力及常用液体的汽化压力111

第6章泵的应用工程和选型113

6.1泵运转时的工况点、泵站和泵装置效率113

6.2沿程损失和局部阻力损失115

6.3泵装置扬程计算例题120

6.4泵的串联和并联运转123

6.5向分支、汇合管路供水125

6.6泵运转工况的调节127

6.7泵的启动特性136

6.8泵全特性曲线139

6.9泵系统内的水锤145

6.10泵允许的最小运转流量154

6.11管口和基础上的负荷157

6.12水压脉动、飞逸转速和惯转时间162

6.13自吸罐和过载限制器166

6.14输送特殊液体时泵的性能变化168

6.15转动惯量及电机有关性能数据170

6.16低扬程泵模型试验结果和选型方法176

6.17泵技术支持和选型软件184

第7章泵试验186

7.1有关术语和参数的定义186

7.2泵试验装置和条件的若干规定188

7.3泵试验设备191

7.4流量的测量与计算199

7.5扬程的测量与计算214

7.6汽蚀余量的测量与计算219

7.7转矩、电测功率和转速的测量与计算222

7.8泵振动的测量与评价228

7.9泵噪声的测量与评价232

7.10试验不确定度的分析与计算234

第8章离心泵和混流泵的水力设计241

8.1泵主要参数和结构方案的确定241

8.2泵轴径和叶轮轮毂直径的初步计算249

8.3叶轮主要尺寸的确定方法250

8.4叶轮轴面投影图的绘制264

8.5叶片设计理论和型线微分方程式265

8.6叶片数的计算和选择269

8.7叶片厚度和角度及其几何关系270

8.8叶片进出口安放角的选择和计算274

8.9叶片绘型277

8.10二元理论叶片设计方法298

第9章压水室、吸水室和过渡流道的水力设计303

9.1压水室的类型和作用原理303

9.2螺旋形压水室的设计与计算305

9.3环形和准环形压水室的设计313

9.4导叶的类型和结构形式314

9.5径向导叶的设计与计算316

9.6流道式导叶的设计324

9.7反导叶导流器的设计332

9.8空间导叶的设计339

9.9吸水室的设计347

9.10双涡壳及过渡流道的设计351

9.11设计图例356

9.12面积比原理359

9.13叶轮和压水室的匹配对泵性能的影响360

第10章全扬程泵、恒扬程泵、旋壳泵等的设计方法363

10.1全扬程泵363

10.2恒扬程泵（切线泵或部分流泵）367

10.3旋壳泵376

10.4高抗汽蚀性能叶轮380

10.5半开式和开式叶轮381

第11章 抗磨蚀泵和无堵塞泵设计要点383

11.1固液两相流体的物理性质383

11.2两相流泵的基本方程385

11.3泵的磨损与防护387

11.4两相流泵的选型计算389

11.5渣浆泵390

11.6引黄河水大型水泵395

11.7脱硫泵398

11.8无堵塞泵的种类和特点399

11.9单流道泵的设计401

11.10双流道泵的设计404

11.11螺旋离心泵的设计408

11.12旋流泵的设计412

11.13纸浆泵的设计420

11.14切割搅拌结构的应用420

第12章 自吸泵、射流泵和水环泵设计要点424

12.1自吸泵的种类和工作原理424

12.2内混式和外混式自吸泵设计要点425

12.3自吸泵结构形式428

12.4射流泵的设计要点430

12.5水环泵的设计要点436

第13章 旋涡泵设计441

13.1旋涡泵的特点及应用441

13.2旋涡泵的分类和典型结构443

13.3旋涡泵的设计与计算447

13.4旋涡泵几何参数对性能的影响451

13.5旋涡泵设计例题451

第14章 诱导轮设计455

14.1提高泵抗汽蚀性能的原因455

14.2诱导轮的基本理论456

14.3诱导轮几何参数的选择457

14.4诱导轮的设计与计算460

14.5诱导轮与主叶轮的匹配及改善诱导轮小流量工况的措施462

14.6诱导轮设计例题463

第15章 斜流泵设计471

15.1我国斜流泵模型发展概况471

15.2叶轮主要尺寸和轴面图的确定474

15.3方格网保角变换法设计斜流泵叶片481

15.4扭曲三角形法设计斜流泵叶片486

15.5锥面展开法设计斜流泵叶片490

第16章 轴流泵设计492

16.1我国轴流泵模型发展概况492

16.2液体在叶轮中的运动分析494

16.3流动方程和设计理论497

16.4几何参数选择499

16.5轴流泵汽蚀及nD值502

16.6升力法设计轴流泵及存在的问题504

16.7泵效率计算和选择507

16.8线性环量分布和流线法设计轴流泵叶片509

16.9轴流泵导叶的设计与计算522

第17章 水泵水轮机和能量回收水力透平531

17.1水泵水轮机531

17.2水泵水轮机基本原理535

17.3能量回收用水力透平及结构形式538

17.4能量回收用水力透平的选型和设计541

第18章泵进出水流道547

18.1泵装置的类型和对流道的设计要求547

18.2进水流道的型式与选择549

18.3出水流道的型式与选择557

18.4断流方式562

第19章泵轴向力、径向力及其平衡564

19.1产生轴向力的原因及计算方法564

19.2轴向力的平衡方法572

19.3平衡鼓和平衡盘的设计与计算578

19.4对称布置叶论多级泵的轴向力及平衡措施591

19.5浮动叶轮轴向力自平衡装置592

19.6新型轴向力平衡装置593

19.7径向力及其平衡596

第20章 泵中的能量损失分析计算及提高泵性能的措施600

20.1泵的能量平衡试验600

20.2机械损失分析与计算602

20.3水力损失分析与计算606

20.4容积损失分析与计算611

20.5改善泵特性和提高泵效率及抗汽蚀性能的措施619

第21章泵零件强度和轴临界转速的计算624

21.1轴的强度计算624

21.2键、联轴器、叶轮和平衡盘的强度计算632

21.3泵体的强度计算636

21.4泵体联接螺栓的强度计算646

21.5多级泵穿杠和中段密封凸缘宽度的强度计算651

21.6泵进出口法兰的强度计算655

21.7轴临界转速的基本概念656

21.8轴临界转速的计算方法661

21.9轴临界转速的简便计算方法670

21.10考虑密封间隙水动力临界转速的计算方法672

第22章泵的轴封679

22.1机械密封的基本原件和工作原理679

22.2机械密封的结构形式及选择680

22.3机械密封的设计与计算686

22.4机械密封辅助元件和冷却及冲洗696

22.5机械密封的材料选择700

22.6副叶轮密封707

22.7浮动环密封714

22.8螺旋密封717

22.9填料密封723

第23章泵典型结构729

23.1核电用泵729

23.2磁力泵和屏蔽泵736

23.3高温泵和低温泵740

23.4高压多级泵743

23.5长轴泵和潜水泵746

23.6常用泵的典型结构753

23.7叶轮口环密封结构形式759

第24章泵用材料及选择761

24.1材料选择时应考虑的因素761

24.2金属材料的应用761

24.3非金属材料的应用767

24.4泵主要零件的材料选择768

第25章水力模型及设计软件771

25.1水力模型771

25.2三维泵水力设计软件805

25.3部分界面806

第26章技术资料808

26.1法兰标准808

26.2单位的换算821

26.3水和常用流体的性质825

26.4喷嘴（消防）喷射的高度和距离828

26.5轴封、轴承冷却水量829

26.6泵试验台管路图830

26.7泵常用公式一览表833

全国部分泵企业产品名录834

参考文献843

作者介绍847 2100433B

关醒凡，教授，辽宁省阜新市人，江苏大学流体机械及工程学科教授、博士生导师。1962年毕业于哈尔滨工业大学动力机械系水力机械专业，毕业后留校，并随专业迁至东北重机学院、甘肃工业大学任教，1986年调江苏理工大学，曾任江苏理工大学流体机械研究所所长，全国高等学校动力机械及工程类专业教学指导委员会副主任等。

50年来连续不问断地在第一线从事有关泵方面的教学和试验研究工作。提出的无堵塞泵设计方法和主持开发的无堵塞泵产品，全国广泛应用。主持开发的泵三维水力设计软件、泵技术支持及选型软件、低扬程泵选型软件，是我国目前主要的泵技术软件。主持研究的系列轴流泵模型、斜流泵模型、贯流泵模型、双向泵模型，到目前为止已用于南水北调工程14座泵站及许多大型工程。设计研究的单级泵模型、双吸泵模型、多级泵模型、脱硫泵模型、螺旋离心泵模型、诱导轮等模型，全国百余家泵厂采用。先后获国家科技进步二、三等奖各一项，国家教委科技进步一等奖一项，省（部）级科技进步二等奖六项，省（部）级科技进步三等奖十三项，国家级科技成果重点推广项目一项，发明专利一项。

共出版专著15部，发表论文60余篇，其中《泵理论与设计》，《现代泵技术手册》，《轴流泵和斜流泵水力模型设计试验及工程应用》，是全国泵行业主要科技参考书。

1989年被评为全国优秀教师，1991年被评为机电部有突出贡献的专家，1992年起享受政府特殊津贴，1997年被评为江苏省优秀学科带头人。

现从事泵模型和有关泵创新技术的研究。