單擊此處編輯母版標(biāo)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(fēng)機,第一章 緒論,第一章,緒論,第二章,泵與風(fēng)機的葉輪理論,第三章,泵與風(fēng)機的性能,第四章,相似理論在泵與風(fēng)機中的應(yīng)用,第五章,泵的汽蝕,第六章,泵與風(fēng)機的運行,第一章 緒論,1.1,泵與風(fēng)機的作用及分類,1.2,泵與風(fēng)機的主要性能部件,1.3,泵與風(fēng)機的主要性能參數(shù),1.1,泵與風(fēng)機的作用及分類,泵：低壓，,6MPa,。,風(fēng)機：通風(fēng)機，,340kPa,。,一、按壓力分,泵，,1,、葉片式：離心、軸流、混流；,2,、容積式：往復(fù)式（活塞、柱塞、隔膜）、回轉(zhuǎn)式（齒輪、螺桿、滑片）；其它（真空、射流、水錘）。,風(fēng)機，,1,、葉片式：離心、軸流、混流；容積式：往復(fù)、回轉(zhuǎn)（葉式、羅茨；螺桿）。,二、按工作原理分,1.2,泵與風(fēng)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(dǎo)液體平穩(wěn)而均勻地進入葉輪。,5,、導(dǎo)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(zhuǎn)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(fēng)機的主要部件,7,、密封裝置。,密封環(huán)：增加間隙前后的節(jié)流阻力來減小泵內(nèi)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(chǎn)生原因：葉輪前后壓差、流體的動量變化；轉(zhuǎn)子重量（臥式?jīng)]有）。,軸向推力危害：轉(zhuǎn)子產(chǎn)生軸向位移，動、靜碰撞、磨損；增加軸承負(fù)荷，導(dǎo)致設(shè)備發(fā)熱、振動或損壞。,一、離心泵的主要部件,1.2,泵與風(fēng)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(fēng)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(fēng)口：又稱集流器，相當(dāng)于泵吸入室。,4,、進氣箱：將氣流引入風(fēng)機，減小損失。無則為自由進氣。,5,、導(dǎo)流器：改善風(fēng)機性能、實現(xiàn)流量調(diào)節(jié)。,7,、蝸殼、蝸舌及擴散器：相當(dāng)于泵壓出室。,有的風(fēng)機還裝有消聲靜壓箱。,二、離心風(fēng)機的構(gòu)造,1.2,泵與風(fēng)機的主要部件,葉輪、動葉調(diào)節(jié)裝置、泵軸、吸入管、導(dǎo)葉、出水彎管、密封裝置、軸承等。,三、軸流泵的主要部件,葉輪、導(dǎo)葉、吸入室和集流器、擴壓器（擴壓筒）、調(diào)節(jié)裝置等。,四、軸流風(fēng)機的主要部件,其結(jié)構(gòu)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(fēng)機的主要性能參數(shù),單位時間內(nèi)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、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(fēng)機獲得的能量，泵揚程，風(fēng)機全壓。,二、揚程和全壓,指泵與風(fēng)機每分鐘的轉(zhuǎn)速。,一、轉(zhuǎn)速,第二章 泵與風(fēng)機的葉輪理論,2.1,離心泵與風(fēng)機的葉輪理論,2.2,軸流泵與風(fēng)機的葉輪理論,2.1,離心泵與風(fēng)機的葉輪理論,離心式泵與風(fēng)機是依靠工作葉輪帶動流體旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)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(fēng)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(zhì)點隨葉輪作圓周運動。,相對速度：沿葉輪流道的運動，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(fēng)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(fēng)機的葉輪理論,中線：骨架線，翼型內(nèi)切圓心的連線。,弦長：翼弦，前緣點與后緣點的連線。,沖角：翼型前來流速度方向與弦長的夾角。正負(fù)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(zhì)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(fēng)機的葉輪理論,單翼型的空氣動力學(xué)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(guān)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(xué)特性,只有一個葉輪、及后、前、前后設(shè)導(dǎo)葉。,五、軸流泵與風(fēng)機的型式,第三章 泵與風(fēng)機的性能,3.1,功率、損失與效率,3.2,泵與風(fēng)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(fēng)機所得到的功率。,式（,14.1,、,2,）。,軸功率：原動機傳到泵或風(fēng)機軸上的功率，即泵或風(fēng)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(cè)流到低壓側(cè)所產(chǎn)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(chǎn)生的能量損失。,流動效率：式（,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(shè)計工況附近運行以減少沖擊損失，導(dǎo)葉與葉輪中心對準(zhǔn)。,四、流動損失和流動效率,總效率：式（,14.10,）。,五、泵與風(fēng)機的總效率,3.2,泵與風(fēng)機的性能曲線,性能曲線：在某一固定不變轉(zhuǎn)速下，泵（風(fēng)機）的揚程,(,全風(fēng)壓,),、軸功率、效率等工作參數(shù)隨流量的變化關(guān)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(fēng)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(fēng)機的性能曲線,最佳工況：最高效率所對應(yīng)的工況。,高效工作區(qū)：經(jīng)濟工作區(qū)，最佳工況附近的區(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(yīng)的工況，其對應(yīng)的功率為空載功率。,離心泵與風(fēng)機的啟動采用閉閥啟動（泵為出口，風(fēng)機為入口）。,軸流泵與風(fēng)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(yīng)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(fēng)機的比轉(zhuǎn)速,4.1,相似條件,模型和原型各對應(yīng)點的幾何尺寸成同一比例，對應(yīng)角相等。,式（,15.1),。,一、幾何相似,二、運動相似,模型和原型各對應(yīng)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(yīng)點所受的各種力的方向相同，大小成同一比例。,4.2,相似定律,式（,4.3),。,一、流量相似關(guān)系,二、揚程（全壓）相似關(guān)系,式（,4.4,、,5),。,三、功率相似關(guān)系,式（,4.6,）。,4.3,相似定律的特例,式（,4.7-10),。,一、改變轉(zhuǎn)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(fēng)機的比轉(zhuǎn)速,泵：式（,4.19,22,）。,風(fēng)機：式（,4.23,、,24,）。,一、比轉(zhuǎn)速的定義,對泵與風(fēng)機進行分類。,用比轉(zhuǎn)速進行相似設(shè)計。,二、比轉(zhuǎn)速的應(yīng)用,。,三、比轉(zhuǎn)速對性能曲線的影響,第五章 泵的汽蝕,5.1,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(zhuǎn)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(dāng)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(dāng)當(dāng)?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(dāng)流體的流速減小，其壓力升高時，這將導(dǎo)致汽泡隨即消失。這種因壓降產(chǎn)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(chǎn)生和消失，在很短的時間內(nèi)完成，對葉輪將產(chǎn)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(shè)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(dǎo)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(zhuǎn)變處的曲率半徑,葉片進口邊適當(dāng)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(fēng)機的運行,6.1,管路特性曲線及工作點,6.2,泵與風(fēng)機的聯(lián)合工作,6.3,泵與風(fēng)機的運行工況調(diào)節(jié),6.4,泵與風(fēng)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(guān)系曲線。,一、管路特能曲線,泵或風(fēng)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(biāo)圖上，這兩條曲線的交點就是泵或風(fēng)機的工作點。,二、工作點,6.1,管路特性曲線及工作點,喘振：當(dāng)風(fēng)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(fēng)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(fēng)機選型時盡量使工作點避開不穩(wěn)定工作區(qū)、設(shè)置再循環(huán)管或放氣閥使通過風(fēng)機的流量處于穩(wěn)定工作區(qū)、采用適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)方式使風(fēng)機穩(wěn)定工作區(qū)擴大（如動葉可調(diào)和靜葉可調(diào)的軸流風(fēng)機）。,三、風(fēng)機喘振,6.2,泵與風(fēng)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(fēng)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(fēng)機串聯(lián)運行。,二、串聯(lián)工作,6.3,泵與風(fēng)機的運行工況調(diào)節(jié),改變管路性能曲線。,改變泵或風(fēng)機本身性能曲線。,同時改變泵或風(fēng)機本身性能曲線和管路性能曲線。,一、調(diào)節(jié)原則,節(jié)流調(diào)節(jié)：出口端節(jié)流調(diào)節(jié)