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1、單擊此處編輯母版標題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,泵與風機,第一章 緒論,第一章,緒論,第二章,泵與風機的葉輪理論,第三章,泵與風機的性能,第四章,相似理論在泵與風機中的應用,第五章,泵的汽蝕,第六章,泵與風機的運行,第一章 緒論,1.1,泵與風機的作用及分類,1.2,泵與風機的主要性能部件,1.3,泵與風機的主要性能參數(shù),1.1,泵與風機的作用及分類,泵：低壓，,6MPa,。,風機：通風機，,340kPa,。,一、按壓力分,泵，,1,、葉片式：離心、軸流、混流；,2,、容積式：往復式（活塞、柱塞、隔膜）、回轉式（齒輪、螺桿、滑片）；其它（真空、射流、水錘
2、）。,風機，,1,、葉片式：離心、軸流、混流；容積式：往復、回轉（葉式、羅茨；螺桿）。,二、按工作原理分,1.2,泵與風機的主要部件,1,、葉輪：直接對液體作功并提高其能量的主要部件。,2,、軸：傳遞扭矩的部件。,3,、軸套：對葉輪起軸向定位和保護主軸不受磨損。,4,、吸入室：在最下的水力損失情況下，引導液體平穩(wěn)而均勻地進入葉輪。,5,、導葉：將葉輪出口處的高速液體匯集起來引向下一級葉輪入口或壓出室，并將部分動能轉變成壓力能。,6,、壓出室：以最小的阻力損失匯集從葉輪中流出的液體，然后將其引向出水管。,一、離心泵的主要部件,1.2,泵與風機的主要部件,7,、密封裝置。,密封環(huán)：增加間隙前后的節(jié)
3、流阻力來減小泵內泄漏。有平環(huán)式、角環(huán)式、鋸齒式、迷宮式。,軸封：防止流體從軸端進出。有填料、機械、浮動環(huán)、迷宮密封。,8,、軸向推力及其平衡。,軸向推力產生原因：葉輪前后壓差、流體的動量變化；轉子重量（臥式沒有）。,軸向推力危害：轉子產生軸向位移，動、靜碰撞、磨損；增加軸承負荷，導致設備發(fā)熱、振動或損壞。,一、離心泵的主要部件,1.2,泵與風機的主要部件,軸向推力的平衡措施：,單級泵：平衡孔、平衡管、雙吸式葉輪,多級泵：葉輪對稱排列、平衡盤、平衡鼓。,一、離心泵的主要部件,1.2,泵與風機的主要部件,1,、葉輪：提高氣體能量的主要部件,2,、主軸：實心軸、空心軸。,3,、進風口：又稱集流器，相
4、當于泵吸入室。,4,、進氣箱：將氣流引入風機，減小損失。無則為自由進氣。,5,、導流器：改善風機性能、實現(xiàn)流量調節(jié)。,7,、蝸殼、蝸舌及擴散器：相當于泵壓出室。,有的風機還裝有消聲靜壓箱。,二、離心風機的構造,1.2,泵與風機的主要部件,葉輪、動葉調節(jié)裝置、泵軸、吸入管、導葉、出水彎管、密封裝置、軸承等。,三、軸流泵的主要部件,葉輪、導葉、吸入室和集流器、擴壓器（擴壓筒）、調節(jié)裝置等。,四、軸流風機的主要部件,其結構和性能介于離心泵與軸流泵之間。,五、混流泵的主要部件,1.3,泵與風機的主要性能參數(shù),單位時間內輸送的流體數(shù)量。,一、流量,有效功率、軸功率、效率。,原動機的功率：輸入、輸出功率、
5、原動機的銘牌功率即配用原動機的功率、安全系數(shù)。,三、功率與效率,流體通過泵或風機獲得的能量，泵揚程，風機全壓。,二、揚程和全壓,指泵與風機每分鐘的轉速。,一、轉速,第二章 泵與風機的葉輪理論,2.1,離心泵與風機的葉輪理論,2.2,軸流泵與風機的葉輪理論,2.1,離心泵與風機的葉輪理論,離心式泵與風機是依靠工作葉輪帶動流體旋轉所產生的慣性離心力對流體作功，把原動機的機械能傳遞給流體，流體在獲得能量后，壓力升高，從而由一個空間流向另一個空間。,一、離心泵與風機的工作原理,假定,:,不可壓、理想流、定常流、無限薄無限多葉片,圓周速度：牽連速度，流體質點隨葉輪作圓周運動。,相對速度：沿葉輪流道的運動
6、，相對運動。,絕對速度：相對機殼的運動，絕對運動。,流動角：相對速度與圓周速度反方向夾角；,安裝角：葉片型線的切線與圓周速度反方向夾角。,二、流體在葉輪中的運動及速度三角形,2.1,離心泵與風機的葉輪理論,由假定和動量矩定理得式（,13-4,、,5,、,6,）。,三、能量方程,后彎葉片：葉片彎曲方向與旋轉方向相反。,徑向葉片：葉片出口處型線的切線方向為徑向。,前彎葉片：葉片彎曲方向與旋轉方向相同。,前彎揚程最大，流量最??；后彎相反；徑向中間。,反作用度：靜能頭占總能頭的比例。,流動效率后彎最高。,四、葉片型式,2.2,軸流泵與風機的葉輪理論,中線：骨架線，翼型內切圓心的連線。,弦長：翼弦，前緣
7、點與后緣點的連線。,沖角：翼型前來流速度方向與弦長的夾角。正負沖角,葉柵、柵距、葉柵稠度、葉片安裝角、流動角,一、翼型和葉柵的主要幾何參數(shù),軸向分速：沿軸向運動。,圓周速度：流體質點隨葉輪作圓周運動。,徑向速度：徑向速度很小，可忽略。,絕對速度：相對機殼的運動，絕對運動。,二、流體在葉輪中的運動及速度三角形,利用離心式的公式得式（,13.8,、,9,）。,三、能量方程,2.2,軸流泵與風機的葉輪理論,單翼型的空氣動力學特性：指翼型升力和阻力特性，即升力和阻力與翼型的幾何形狀、氣流參數(shù)的關系。,升力角：合力與升力之間的夾角，夾角越小，說明升力越大而阻力越小，翼型的空氣動力特性越好。,失速現(xiàn)象：沖
8、角較大時，后緣點前發(fā)生邊界層分離，在翼型后形成旋渦區(qū)使翼型凹凸面的壓差減小，升力系數(shù)和升力隨之減小，升力系數(shù)和升力減小的點稱失速點。沖角增大到失速點后，空氣動力特性就大為惡化，這種現(xiàn)象稱為失速現(xiàn)象。,四、翼型及葉柵的空氣動力學特性,只有一個葉輪、及后、前、前后設導葉。,五、軸流泵與風機的型式,第三章 泵與風機的性能,3.1,功率、損失與效率,3.2,泵與風機的性能曲線,3.1,功率、損失與效率,有效功率：流體通過泵或風機所得到的功率。,式（,14.1,、,2,）。,軸功率：原動機傳到泵或風機軸上的功率，即泵或風機的輸入功率。,式（,14.3,）。,原動機的功率：一般指原動機的輸出功率，即原動機
9、具備的對外作功的能力。,式（,14.4,）。,原動機的輸入功率：式（,14.5,）。,配套原動機功率：式（,14.6,）。,一、功率,3.1,功率、損失與效率,機械損失：由于機械摩擦和圓盤摩擦所造成的能量損失。,機械效率：式（,14.7,）。,措施：機械摩擦：軸承良好的潤滑，摩擦損失小的軸承；圓盤摩擦損失：降低粗糙度，合理的間隙等,二、機械損失和機械效率,容積損失：流體從高壓側流到低壓側所產生的能量損失。,容積效率：式（,14.8,）。,措施：減小動靜間隙，增大泄漏間隙流動阻力。,三、容積損失和容積效率,3.1,功率、損失與效率,流動損失：流體流動過程中因流動阻力產生的能量損失。,流動效率：式
10、（,14.9,）。,措施：提高流道表面光潔度，合理的葉片和通流部件形狀，在設計工況附近運行以減少沖擊損失，導葉與葉輪中心對準。,四、流動損失和流動效率,總效率：式（,14.10,）。,五、泵與風機的總效率,3.2,泵與風機的性能曲線,性能曲線：在某一固定不變轉速下，泵（風機）的揚程,(,全風壓,),、軸功率、效率等工作參數(shù)隨流量的變化關系曲線。,主要性能曲線有：流量與揚程（全壓）、（軸）功率、效率,一、性能曲線,水泵與風機的性能曲線一般都是由試驗裝置測出，而不是由公式算出的。,二、性能曲線的繪制（試驗法）,3.2,泵與風機的性能曲線,最佳工況：最高效率所對應的工況。,高效工作區(qū)：經濟工作區(qū)，最
11、佳工況附近的區(qū)域，一般不低于最高效率的,85%90%,。,空載工況：流量為,0,時對應的工況，其對應的功率為空載功率。,離心泵與風機的啟動采用閉閥啟動（泵為出口，風機為入口）。,軸流泵與風機的啟動采用開閥啟動。,三、性能曲線分析,第四章 相似理論的應用,4.1,相似條件,4.2,相似定律,4.3,相似定律的特例,4.4,泵與風機的比轉速,4.1,相似條件,模型和原型各對應點的幾何尺寸成同一比例，對應角相等。,式（,15.1),。,一、幾何相似,二、運動相似,模型和原型各對應點的速度方向相同，大小成同一比例。,式（,15.2),。,三、動力相似,模型和原型各對應點所受的各種力的方向相同，大小成同
12、一比例。,4.2,相似定律,式（,4.3),。,一、流量相似關系,二、揚程（全壓）相似關系,式（,4.4,、,5),。,三、功率相似關系,式（,4.6,）。,4.3,相似定律的特例,式（,4.7-10),。,一、改變轉速時各參數(shù)的變化比例定律,二、改變幾何尺寸時各參數(shù)的變化,式（,4.11,14),。,三、改變流體密度時各參數(shù)的變化,式（,4.15,18,）。,4.4,泵與風機的比轉速,泵：式（,4.19,22,）。,風機：式（,4.23,、,24,）。,一、比轉速的定義,對泵與風機進行分類。,用比轉速進行相似設計。,二、比轉速的應用,。,三、比轉速對性能曲線的影響,第五章 泵的汽蝕,5.1,
13、汽蝕現(xiàn)象及其對泵工作的影響,5.2,吸上真空高度,5.3,汽蝕余量,5.4,汽蝕相似定律及汽蝕比轉速,5.5,提高泵抗汽蝕性能的措施,5.1,汽蝕現(xiàn)象及其對泵工作的影響,汽蝕現(xiàn)象：當流體進入離心泵入口后，其壓力明顯減小，流體的流速越大，壓力減少量也越大。當當?shù)貕毫档降扔诨虻驮摿黧w溫度下的飽和壓力時，流體將發(fā)生閃蒸，這些閃蒸的汽泡沿著泵的葉輪流動。當流體的流速減小，其壓力升高時，這將導致汽泡隨即消失。這種因壓降產生汽泡并隨即又因壓升而使汽泡消失的現(xiàn)象稱為汽蝕現(xiàn)象。,由于汽泡的產生和消失，在很短的時間內完成，對葉輪將產生較大的沖擊力，形成點蝕，最終損壞葉輪。,一、汽蝕現(xiàn)象,5.1,汽蝕現(xiàn)象及其對
14、泵工作的影響,降低工作性能,縮短使用壽命,加劇噪聲和振動,甚至損壞設備。,二、汽蝕對泵工作的影響,5.1,汽蝕現(xiàn)象及其對泵工作的影響,泵的幾何安裝高度：泵軸線到吸入液面的垂直距離。,吸上真空度：安裝高度、動壓頭及吸入管流阻之和。,最大,(,臨界,),吸上真空度：發(fā)生汽蝕時的吸上真空度。,允許吸上真空度：留有一定安全量（,0.3m,）的吸上真空度。,（凈正吸入壓頭：流體吸入壓力與飽和壓力之差）,有效汽蝕余量：在泵的吸入口處，單位重量流體所具有的超過汽化壓力的富余能量。,必須汽蝕余量：從泵吸入口至壓力最低點的壓力降。,不發(fā)生汽蝕條件：有效汽蝕余量大于必須汽蝕余量。,三、汽蝕性能參數(shù),5.2,提高泵
15、抗汽蝕性能的措施,減小流阻,降低幾何安裝高度,前置泵、誘導輪、雙重翼葉輪,一、提高有效汽蝕余量,二、提高必須汽蝕余量,增大通流面積、采用雙吸葉輪,轉變處的曲率半徑,葉片進口邊適當加長,采用抗汽蝕性能好的材料、采用超汽蝕泵、加強運行管理,三、其它措施,第六章 泵與風機的運行,6.1,管路特性曲線及工作點,6.2,泵與風機的聯(lián)合工作,6.3,泵與風機的運行工況調節(jié),6.4,泵與風機的運行及維護,6.1,管路特性曲線及工作點,流體在管路系統(tǒng)中通過的流量與所需能量之間的關系曲線。,一、管路特能曲線,泵或風機自身的性能曲線與管路性能曲線，按同一比例繪在同一坐標圖上，這兩條曲線的交點就是泵或風機的工作點。
16、,二、工作點,6.1,管路特性曲線及工作點,喘振：當風機處于不穩(wěn)定工作區(qū)運行時，可能會出現(xiàn)流量、全壓的大幅度波動，引起風機及管路系統(tǒng)周期性的劇烈振動，并伴有強烈噪聲，這種現(xiàn)象叫喘振。,原因：處于不穩(wěn)定工作區(qū)運行。,措施：風機選型時盡量使工作點避開不穩(wěn)定工作區(qū)、設置再循環(huán)管或放氣閥使通過風機的流量處于穩(wěn)定工作區(qū)、采用適當?shù)恼{節(jié)方式使風機穩(wěn)定工作區(qū)擴大（如動葉可調和靜葉可調的軸流風機）。,三、風機喘振,6.2,泵與風機的聯(lián)合運行,并聯(lián)工作的主要目的：增加系統(tǒng)流量。,并聯(lián)效果：總流量大于單臺流量、總流量小于各單獨運行流量之和、總揚程（全壓）比單臺高。,并聯(lián)要求：性能相同的泵或風機并聯(lián)運行。,一、并聯(lián)工作,串聯(lián)工作的主要目的：增加系統(tǒng)揚程或全壓。,串聯(lián)效果：總揚程（全壓）比單臺高、總揚程,(,全壓,),小于各單獨運行之和、總流量大于單臺流量、總流量小于各單獨運行流量之和。,串聯(lián)要求：不需要性能相同的泵或風機串聯(lián)運行。,二、串聯(lián)工作,6.3,泵與風機的運行工況調節(jié),改變管路性能曲線。,改變泵或風機本身性能曲線。,同時改變泵或風機本身性能曲線和管路性能曲線。,一、調節(jié)原則,節(jié)流調節(jié)：出口端節(jié)流調節(jié)
泵與風機
