泵与风机完整ppt课件.ppt

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1、卢志民卢志民 博士博士 137104003402主要内容第一章第一章 泵与风机的分类和特点泵与风机的分类和特点 叶片式、容积式、其他形式叶片式、容积式、其他形式第二章 叶片式泵与风机的基本理论（一）离心泵工作过程离心泵工作过程（二）泵与风机的基本方程：Euler方程（三）理论扬程的组成（四）损失与效率（五） 泵与风机的理论性能曲线（六） 轴流式泵与风机的叶轮理论3 第三章第三章 相似理论在泵与风机中的应用相似理论在泵与风机中的应用 （一）（一） 相似律相似律 （二） 相似律的实际应用 （三）比转数 （四）风机的选择曲线 （五） 风机无因次性能曲线 （六） 通用性能曲线 第四章第四章 泵与风机的

2、运行泵与风机的运行 第一节第一节 管路性能曲线和工作点管路性能曲线和工作点 第二节第二节 泵与风机的联合运行泵与风机的联合运行 第三节第三节 离心式泵与风机的工况调节离心式泵与风机的工况调节 第四节第四节 运行中的主要问题运行中的主要问题( (失速、喘振、抢风、汽蚀失速、喘振、抢风、汽蚀) )4泵与风机在热力发电厂的应用灰渣泵冲灰水泵排粉风机升压泵凝结水泵给水泵前置泵循环水泵射水泵疏水泵送风机引风机蒸汽空气水补水泵生水泵烟气灰渣射水抽气器工业水泵5第一章第一章 泵与风机的分类和特点泵与风机的分类和特点( (一一) )按流体排出压力的高低按流体排出压力的高低风机可分为风机可分为 1 .1 .通风

3、机通风机：15 kPa340 kPa340 kPa 。泵可分为：泵可分为：1 .1 .低压泵低压泵：2 MPa6 MPa6 MPa 。6（二） 按作用原理分水击泵射流泵真空泵其它类型：滑片式螺杆式齿轮式回转式隔膜式柱塞式活塞式往复式容积式：泵漩涡泵混流式轴流式离心式叶片式：罗杆风机罗茨风机叶氏风机回转式：往复式容积式：混流式轴流式离心式叶片式：风机风机71.叶片式（动力式）离心式(小流量，高扬程) 轴流式(大流量，低扬程)混流式(中流量，中扬程)8风机入口静叶入口静叶动叶动叶出口静叶出口静叶入口静叶调节机构入口静叶调节机构轴流式静叶可调引风机轴流式静叶可调引风机92、容积式 柱塞泵（往复泵）工

4、作原理工作原理（活塞式）：活塞向左移动泵缸容积 泵体压力，排出阀门关阀，吸入杆打开，液体吸入；活塞向右移动泵缸容积泵体压力排出阀门打开，吸入杆关闭，液体排出。特点：单动泵由于吸入阀和排出阀均在活塞一侧，吸液时不能排液，排液时不能吸液，所以泵排液不连续，不均匀。优点是流量小，压力高。10齿轮泵（回转式）齿轮泵（回转式）工作原理与往复泵相似。 在泵吸入口，由于两齿轮分开，空间增大形成低压区而将液体吸入。 被吸入液体在齿轮和泵体之间被分成两路由齿轮推着前进。 在压出口，由于两齿轮互相合拢，空间缩小形成而将液体压出泵。特点：输送粘性较大的液体11 工作原理：工作原理：与齿轮泵相似。与齿轮泵相似。 结构

5、：结构：由机壳和腰形转子组成。由机壳和腰形转子组成。 两转子之间、转子与机壳之间间两转子之间、转子与机壳之间间隙很小，无过多泄漏。隙很小，无过多泄漏。 改变两转子的旋转方向，则吸入改变两转子的旋转方向，则吸入与排出口互换。与排出口互换。 特点：特点：风量与转速成正比而与出风量与转速成正比而与出口压强无关口压强无关，故出口阀不可完全，故出口阀不可完全关闭，流量用旁路调节。应安装关闭，流量用旁路调节。应安装稳压气罐和安全阀。稳压气罐和安全阀。 罗茨鼓风机的出口压强一般不超罗茨鼓风机的出口压强一般不超过过 80 kPa80 kPa（表压）。出口压强过（表压）。出口压强过高，泄漏量增加，效率降低。高，

6、泄漏量增加，效率降低。 罗茨式泵与风机罗茨式泵与风机12螺杆式泵与风机结构原理：由缸套，主, 动螺杆组成，泵内形成多个彼此分隔的容腔。转动时，下部容腔V增大，吸入液体，然后封闭。封闭容腔沿轴向上升，新的吸入容腔又在吸入端形成。一个接一个的封闭容腔上移，液体就不断被挤出。特点：流量和压力均匀，故工作平稳，噪声和振动较少。吸入性能好（单螺杆泵吸上真空高度可达8.5m水柱）流量范围大13正位移特性正位移特性（容积泵、正位移泵） a）流量与管路特性无关流量与管路特性无关 b）压头与流量无关，取决于管路需要压头与流量无关，取决于管路需要 理论上，往复泵压头可按系统需要无限增大。 实际上，受泵体强度及泵原

7、动机限制。),(,rFTVnsAzfq.;往复次数冲程活塞面积泵缸数rFnsAz式中：有有自吸能力，不需灌泵自吸能力，不需灌泵；旁路调节，不能封闭启动旁路调节，不能封闭启动qVHqVqVT 往复泵特性曲线143、其他形式 靠高压工作流体经喷嘴后产生的高速射流来引射被吸流体，与之进行动量交换，以使被引射流体的能量增加，从而实现吸排作用。常用的工作流体有水、水蒸气、空气。被引射流体则可以是气体、液体或有流动性的固、液混合物。(1)效率低。(2)结构简单，体积小，价格低。(3)无运动部件，工作可靠，使用寿命长。只有当喷嘴因口径长期使用后，过分磨损导致性能降低，才需更换。(4)吸入性能好，而且抽送液体

8、时的允许吸上真空度也很高。(5)可输送含固体杂质的污浊液体，即使被水浸没也能工作。 CP 型系列喷射泵型系列喷射泵喷射泵15水环式真空泵叶轮偏心安装，旋转时，液体受到离心力作用，在泵体内壁形成一个旋转的液环，叶轮端面与分配器之间被液体密闭，叶轮在前半转（此时经过吸气孔）旋转过程中密封的空腔容积逐渐扩大，气体由吸气孔吸入；后半转（此时经过排气孔）程中密封容积逐渐缩小，气体从排气孔排出，完成一个抽气过程。为了保持恒定的水环，在运行过程中必须连续向泵内供水。 综上所述，水环泵是靠泵腔容积的变化来实现吸气、压缩和排气的，因此它属于变容式真空泵。 1616 利用利用离心力离心力的作用增加水体压的作用增加

9、水体压力并使之流动的一种泵。动力力并使之流动的一种泵。动力机带动转轴，转轴带动叶轮在机带动转轴，转轴带动叶轮在泵壳内泵壳内高速旋转高速旋转，泵内水体被，泵内水体被迫迫随随叶轮转动而产生离心力叶轮转动而产生离心力。离心力迫使液体离心力迫使液体自叶轮周边抛自叶轮周边抛出出，汇成高速高压水流汇成高速高压水流经泵壳经泵壳排出泵外，排出泵外，叶轮中心处形成叶轮中心处形成低低压压，从而，从而吸入新的水流吸入新的水流，构成，构成不断的水流输送作用。不断的水流输送作用。 另外，泵壳内的液体部分动能另外，泵壳内的液体部分动能还转变成静压能。还转变成静压能。（一）基本工作过程第二章第二章 叶片式泵与风机的基本理论

10、叶片式泵与风机的基本理论1717离心泵工作过程离心泵工作过程开泵前，开泵前，泵内灌满泵内灌满要输送的液体。要输送的液体。 开泵后，泵轴带动叶轮一起高速旋转产开泵后，泵轴带动叶轮一起高速旋转产生生离心力离心力。液体从叶轮中心被。液体从叶轮中心被抛向叶轮抛向叶轮外周，压力增高外周，压力增高，高速流入泵壳。，高速流入泵壳。在蜗形在蜗形泵壳泵壳中由于中由于流道流道的不断的不断扩大扩大，液，液体的体的流速减慢流速减慢，使大部分，使大部分动能转化为压动能转化为压力能力能。最后液体以。最后液体以较高的静压从出口流较高的静压从出口流入排出管入排出管。 泵内的液体被抛出后，泵内的液体被抛出后，叶轮的中心形叶轮的

11、中心形成了真空成了真空，在液面压强与泵内压力的压，在液面压强与泵内压力的压差作用下，液体便经吸入管路进入泵内，差作用下，液体便经吸入管路进入泵内，填补了被排除液体的位置。填补了被排除液体的位置。灌泵、甩出、真空、吸入灌泵、甩出、真空、吸入1818气缚现象气缚现象 离心泵启动时，如果泵壳内存在空气，由于空气的密度远小于液体的密度，叶轮旋转所产生的离心力很小，叶轮中心处产生的低压不足以造成吸上液体所需要的真空度，这样，离心泵就无法工作，这种现象称作“气缚”。 离心泵无自吸能力，离心泵无自吸能力，为了使启动前泵内充满液体，在吸入管道底部装一止逆阀,同时在泵体水平最高点还应设置放气口。离心泵与喷射泵组

12、合，依靠喷射装置,在喷嘴处造成真空实现抽吸。 容积式泵都具有自吸能力。流体在封闭的叶轮中所获得的能（静压能）： guugpp221221219效率效率:流体得到的能量与输入功率的比例流体得到的能量与输入功率的比例转速转速n n: :转速高，流量大，扬程高，级数和轴长可以减小转速高，流量大，扬程高，级数和轴长可以减小功率功率P P：原动机传递给泵与风机轴上的功率原动机传递给泵与风机轴上的功率扬程扬程H/H/全压全压p p：单位重量的液体单位重量的液体/ /单位体积的气体获得的能量单位体积的气体获得的能量流量流量q qv v（q qm m）：）：单位时间内输送的流体量单位时间内输送的流体量汽蚀余量

13、汽蚀余量hhr r: :单位重量液体从泵吸入口至叶轮进口压力最低处的压力降单位重量液体从泵吸入口至叶轮进口压力最低处的压力降体积流量一定要在一定热力条件下定义才有意义。体积流量一定要在一定热力条件下定义才有意义。基本性能参数基本性能参数20功率和效率功率和效率 原动机原动机传动装置传动装置泵与风机泵与风机效率：效率： 传动效率：传动效率： tm有效功率：有效功率：（kW）10001000eVVpqHgqP 轴功率：传到泵与风机轴功率：传到泵与风机 轴上的功率轴上的功率 /eshPP （kW） 原动机输出功率：原动机输出功率： tmshg/ PP （kW）21（二）泵与风机的基本方程：Euler

14、方程MM表示叶轮旋转时传递给流体的功率，应该等于流体获表示叶轮旋转时传递给流体的功率，应该等于流体获得的功率得的功率gqgqVTVTH HT T。P= qVT(u2 2u - - u1 1u )则单位重力流体流经叶轮时所获得的能量，即无限多叶则单位重力流体流经叶轮时所获得的能量，即无限多叶片时的理论能头片时的理论能头 HT 为：为： )(g1gu11u22TTuuqPHV（） 按照动量矩定理，按照动量矩定理，动量矩的变化率应等于所有外力对转轴的力矩动量矩的变化率应等于所有外力对转轴的力矩M M,222111(coscos)V TMqvrvr2222能量方程分析 (1)(1)单位重量和单位体积的

15、理想流体流过无限多叶片叶轮时所单位重量和单位体积的理想流体流过无限多叶片叶轮时所获得的能获得的能量量仅与流体在叶片进口及出口处的运动速度有关仅与流体在叶片进口及出口处的运动速度有关，而，而与在流道中的流与在流道中的流动过程和流体性质无关动过程和流体性质无关。如果泵与风机的叶轮尺寸相同。如果泵与风机的叶轮尺寸相同, ,转速相同转速相同, ,流流量相等时，则流体所获得的量相等时，则流体所获得的理论能头相等，即泵所产生的液柱与风机理论能头相等，即泵所产生的液柱与风机产生的气柱高度相等产生的气柱高度相等。而全风压与流体密度有关。因此，。而全风压与流体密度有关。因此，不同密度的不同密度的流体所产生的流体

16、所产生的压力是不同压力是不同的的。 (2)(2)当当1 19090时，则时，则v v1u1u0 0，流体，流体径向流入叶轮径向流入叶轮时，获得最大的理论时，获得最大的理论扬程。扬程。 H HTT=u=u2 2v v2u2u/g/g (3)(3)增加转速增加转速n n，叶轮外径，叶轮外径D D2 2和绝对速度在圆周的分量和绝对速度在圆周的分量V V2u2u，均可提高理，均可提高理论能头论能头H HTT，但加大，但加大D D2 2会使损失增加，降低泵的效率。提高转速则受材会使损失增加，降低泵的效率。提高转速则受材料强度及汽蚀的限制。比较之下，用料强度及汽蚀的限制。比较之下，用提高转速来提高理论能头

17、提高转速来提高理论能头，仍是，仍是当前普遍采用的主要方法。当前普遍采用的主要方法。23（三）理论扬程的组成gccgguuHT222212222212122HpHp（静压头）（静压头） HcHc( (动压头动压头) ) 离心力的作用下叶轮离心力的作用下叶轮旋旋转所增加的静压头转所增加的静压头叶片间叶片间通道面积通道面积逐渐逐渐加大加大使液体的使液体的相对速度减少所相对速度减少所增加的静压头增加的静压头液体液体流经叶轮后所增流经叶轮后所增加的动压头加的动压头（在蜗壳（在蜗壳中其中一部分将转变中其中一部分将转变为静压能）为静压能）HpHp用于克服装置中的用于克服装置中的流阻、液位差流阻、液位差和反压

18、和反压。要求。要求HpHp大于这三者之和。大于这三者之和。HcHc表现为液流表现为液流绝对速度增加绝对速度增加。要。要求求HcHc不宜过大，因不宜过大，因HcHc大流阻大大流阻大。由叶轮叶片进、出口速度三角形可知：由叶轮叶片进、出口速度三角形可知： )(21cos222u iiiiiiiiwuuu 2424有效功率理论功率100NN%100eTm容积损失：容积损失：由于泵的泄漏、液体的倒流等所造成，使得部分获得能量的高压液体返回去被重新作功而使排出量减少浪费的能量。容积损失用容积效率容积效率v v表示。理论流量实际流量100QQ%100TeV理论压头实际压头100HH%100Teh机械损失：机

19、械损失：由于泵轴与轴承间、泵轴与填料间、叶轮盖板外表面与液体间的摩擦等机械原因引起的能量损失。机械损失用机械效率机械效率m m表示。流动损失流动损失: :由于液体具有粘性，在泵壳内流动时与叶轮、泵壳产生碰撞、导致旋涡等引起的摩擦阻力、局部阻力和冲击能量损失。水力损失用水力效率水力效率h h表示。（四）损失与效率 Pm机械损失功率机械损失功率PV容积损失功率容积损失功率Ph流动损失功率流动损失功率PhqVTHTPqVHTPeqVHPsh泵或风机内部的能量平衡图泵或风机内部的能量平衡图25251.机械损失和机械效率圆盘摩擦损失圆盘摩擦损失，是因为叶轮在壳体内的流体中旋转，是因为叶轮在壳体内的流体中

20、旋转，叶轮叶轮两侧的流体两侧的流体，由于受离心力的作用，形成，由于受离心力的作用，形成回流运动回流运动，此时，此时流体和流体和21mmmPPPPPPmm机械损失主要包括机械损失主要包括轴端密封与轴承的摩擦损失轴端密封与轴承的摩擦损失及叶轮前后盖板外表面及叶轮前后盖板外表面与流体之间的与流体之间的圆盘摩擦损失圆盘摩擦损失两部分。两部分。轴端密封与轴承的摩擦损失轴端密封与轴承的摩擦损失，与轴承、轴封的结构形式、，与轴承、轴封的结构形式、填料种类、轴颈的加工工艺以及流体的密度有关，约占轴功率填料种类、轴颈的加工工艺以及流体的密度有关，约占轴功率Psh的的1%3%，大中型泵多采用机械密封、浮动密封等结

21、构，轴端密封的摩，大中型泵多采用机械密封、浮动密封等结构，轴端密封的摩擦损失就更小。擦损失就更小。旋转的叶轮发生摩擦旋转的叶轮发生摩擦而产生能量损失，约占轴功率的而产生能量损失，约占轴功率的2 2%10%10%，是机械损失的主要部分。，是机械损失的主要部分。2626（1 1）合理地压紧填料压盖，对于泵采用）合理地压紧填料压盖，对于泵采用机械密封机械密封。 减小机械损失的一些措施减小机械损失的一些措施 （2 2）对给定的能头，）对给定的能头，增加转速，相应减小叶轮直径增加转速，相应减小叶轮直径。 （4 4）适当选取）适当选取叶轮和壳体的间隙叶轮和壳体的间隙，可以降低圆盘摩擦损失，可以降低圆盘摩擦

22、损失，一般取一般取B/D2=2%5%。 （3 3）试验表明，）试验表明，表面涂表面涂漆漆后，效率可以提高后，效率可以提高2%2%3%3%，砂轮磨光砂轮磨光后，效率可提高后，效率可提高2%2%4% 4% 。一般来说，风机的盖板和壳腔。一般来说，风机的盖板和壳腔较泵光滑，风机的效率要比水泵高。较泵光滑，风机的效率要比水泵高。27272.容积损失和容积效率泵与风机由于转动部件与静止部件之间存在间隙，当叶轮转动时，在泵与风机由于转动部件与静止部件之间存在间隙，当叶轮转动时，在间隙两侧产生压力差，因而使部分由叶轮获得能量的流体从间隙两侧产生压力差，因而使部分由叶轮获得能量的流体从高压侧通高压侧通过间隙向

23、低压侧泄漏过间隙向低压侧泄漏，称为容积损失或泄漏损失。，称为容积损失或泄漏损失。容积损失主要发生在：叶轮入口与外壳密封环之间的间隙；平衡轴向容积损失主要发生在：叶轮入口与外壳密封环之间的间隙；平衡轴向力装置与外壳间的间隙和轴封处的间隙；多级泵的级间间隙处；力装置与外壳间的间隙和轴封处的间隙；多级泵的级间间隙处；2828为了减小叶轮入口处的容积损失为了减小叶轮入口处的容积损失q1，一般在入口处都装，一般在入口处都装有有密封环密封环（承磨环或口环），如图下所示。（承磨环或口环），如图下所示。检修中应将密封间隙严格控制在规定的范围内，密封间检修中应将密封间隙严格控制在规定的范围内，密封间隙过大隙过大

24、q1；密封间隙过小；密封间隙过小 机械损失Pm1； 平面式密封环平面式密封环中间带一小室中间带一小室的密封环的密封环曲径式密封环曲径式密封环直角式密封环直角式密封环曲径式密封环曲径式密封环锐角式密封环锐角式密封环曲径式密封环曲径式密封环29293.流动损失和流动效率流动损失发生在吸入室、叶轮流道、导叶和壳体中。流体和各部分流流动损失发生在吸入室、叶轮流道、导叶和壳体中。流体和各部分流道壁面摩擦会产生道壁面摩擦会产生摩擦损失摩擦损失；流道断面变化、转弯等会使边界层分离、；流道断面变化、转弯等会使边界层分离、产生二次流而引起产生二次流而引起扩散损失扩散损失；由于工况改变，偏离设计流量时，入口；由于

25、工况改变，偏离设计流量时，入口流动角与叶片安装角不一致，会引起流动角与叶片安装角不一致，会引起冲击损失冲击损失。21224VfqKgvRlh22VjqKh 23 VjfqKhh 由流体力学知道，当流动处于阻由流体力学知道，当流动处于阻力平方区时（流体在泵与风机内的流动一般是这样），力平方区时（流体在泵与风机内的流动一般是这样），可定性地用下式表示：，可定性地用下式表示：3030qVqV,d时时，1 10为为正冲角，旋涡发涡发生在吸力面。qVqV,d时时，1 11a 1a ，=1a1a- -1 10的情况下，由于涡流发生在叶片背面，能量的情况下，由于涡流发生在叶片背面，能量损失比负冲角损失比负冲

26、角i0时为小。因此，设计时时为小。因此，设计时, ,一般取正冲角一般取正冲角=35。若全部流动损失用若全部流动损失用hw表示，则：表示，则： hw= hf+ hj+ hs 同时，正冲角的存在，可以同时，正冲角的存在，可以增大入口过流面积，对改善泵的汽增大入口过流面积，对改善泵的汽蚀性能也有好处。蚀性能也有好处。 流动损失曲线流动损失曲线TVmhVmhHHPPPPPPP流动损失的大小用流动效率流动损失的大小用流动效率h来衡量。流来衡量。流动效率等于考虑流动损失后的功率（即有动效率等于考虑流动损失后的功率（即有效功率）与未考虑流动损失前的功率之比效功率）与未考虑流动损失前的功率之比 ，即即3232

27、泵与风机的总效率：由上述分析可知，泵与风机的总效率等于由上述分析可知，泵与风机的总效率等于流动效率流动效率、容积效容积效率率和和机械效率机械效率三者的三者的乘积乘积。 因此，要提高泵与风机的效率就必须在设计、制造及运行等因此，要提高泵与风机的效率就必须在设计、制造及运行等各方面注意减少机械损失、容积损失和流动损失。离心式泵各方面注意减少机械损失、容积损失和流动损失。离心式泵与风机的总效率视其容量、型式和结构而异，目前离心泵总与风机的总效率视其容量、型式和结构而异，目前离心泵总效率约在效率约在 0.600.600.90 0.90 的范围，离心风机的总效率约在的范围，离心风机的总效率约在 0.70

28、.70 00.900.90，高效风机可达，高效风机可达0.900.90以上。轴流泵的总效率约为以上。轴流泵的总效率约为0.70.70 00.890.89，大型轴流风机可达，大型轴流风机可达0.900.90左右。左右。hmV3333（五） 泵与风机的性能曲线 当流体以流体以1 1 =90 =90进入进入叶轮时，其理论扬程为222222()uTmau vuHuvctggg(a) 径向叶片22w2u2c2(b)后弯叶片22w2c2u2(c) 前弯叶片22w2c2u2H HTTuuu2 22 2/g/g2a2a909090叶片安装角直接影响理论扬程3434*扬程和势扬程由式由式H HTT=u=u2 2

29、v v2u2u /g /g 可知，可知，v v2u2u(2a2a) )愈大，愈大，扬程愈高。扬程愈高。在叶轮直径相同、转速相同、流量相等在叶轮直径相同、转速相同、流量相等时，时，前向叶轮扬程最高，径向次之，而前向叶轮扬程最高，径向次之，而后向最低后向最低。势扬程在总扬程中所占的比例为势扬程在总扬程中所占的比例为反作用反作用度度。随着叶片出口角随着叶片出口角2a2a增大，扬程增加，增大，扬程增加， 逐渐下降。即扬程中的势扬程不断下逐渐下降。即扬程中的势扬程不断下降而动扬程不断增加（径向式叶片，降而动扬程不断增加（径向式叶片， =0.5 =0.5 ）。）。动扬程大引致损失增大，动扬程大引致损失增大

30、，真正真正能维持流体运动的是势扬程能维持流体运动的是势扬程。各种各种2y时的速度三角形及时的速度三角形及Hd、Hst的曲线图的曲线图2ymin2ymax90u2=c2ymax2w2 =1u2=cHTHd =1/22ymin2w2w223535 在固定转速下，不论叶型如何，泵或风在固定转速下，不论叶型如何，泵或风机理论上的流量和扬程关系是线性的。机理论上的流量和扬程关系是线性的。 Q QT T0 0时，时，H HT Tu u2 22 2/g/g 三种叶型三种叶型，ctgctg2 2所代表的曲线斜率不所代表的曲线斜率不同，具有同，具有各自的曲线倾向各自的曲线倾向。222222ctgTTQuuHgg

31、bD 对前向式和径向式叶轮，其对前向式和径向式叶轮，其p-qp-qV V 性能曲性能曲线为一具有驼峰的或线为一具有驼峰的或型的曲线。当风型的曲线。当风机在最最高点左侧的不稳定工作区工作机在最最高点左侧的不稳定工作区工作时，可能发生喘振或飞动等现象，工程时，可能发生喘振或飞动等现象，工程上尽量避免采用该种形式曲线的风机。上尽量避免采用该种形式曲线的风机。泵与风机理论性能曲线3636后弯式叶片的优点 后弯式叶片后弯式叶片流动效率高流动效率高： 后弯式叶片流体出口绝对速度最小，后弯式叶片流体出口绝对速度最小，因此流动损失最小，流动效率高。因此流动损失最小，流动效率高。 后弯式叶片后弯式叶片流道效率高

32、流道效率高： 前弯和径向式叶轮叶道短、断面变化前弯和径向式叶轮叶道短、断面变化大，其叶道内的流动损失也大于后弯大，其叶道内的流动损失也大于后弯叶轮。叶轮。后弯式叶片后弯式叶片性能稳定性能稳定，轴功率随着流量，轴功率随着流量的增加而增大到最大值之后，几乎不再的增加而增大到最大值之后，几乎不再增加。而前弯式叶片的功率变化与此正增加。而前弯式叶片的功率变化与此正好相反，容易产生原动机的超载。好相反，容易产生原动机的超载。 3737讨论讨论1：当：当HT=const.，；2：若：若前向前向式叶轮易发生式叶轮易发生，致使，致使，效率较低；希，效率较低；希望望 Hst克服管路阻力，但前向式叶轮由于克服管路

33、阻力，但前向式叶轮由于，在压，在压，故，故；3：，前向式叶轮，前向式叶轮较差，而后向式居中；较差，而后向式居中；4：当流量：当流量时，时，轴功率轴功率 ，。3838一些叶片形式和出口安装角的大致范围一些叶片形式和出口安装角的大致范围叶叶 片片 形形 式式出口安装角范围出口安装角范围叶叶 片片 形形 式式出口安装角范围出口安装角范围强后向叶片（水泵型）强后向叶片（水泵型）后向圆弧叶片后向圆弧叶片后向直叶片后向直叶片后向翼型叶片后向翼型叶片20 30 30 60 40 60 40 60 径向出口叶片径向出口叶片径向直叶片径向直叶片前向叶片前向叶片强前向叶片（多翼叶）强前向叶片（多翼叶）90 90

34、118 150 150 175 （1 1）为了）为了提高泵与风机的效率和降低噪声提高泵与风机的效率和降低噪声，工程上对离心，工程上对离心式式泵均泵均采用采用后向后向式叶轮；式叶轮； （2 2）为了提高压头、流量、缩小尺寸，减轻重量，工程上）为了提高压头、流量、缩小尺寸，减轻重量，工程上对对小型通风机小型通风机也可采用也可采用前向式前向式叶轮；叶轮； （3 3）由于）由于径向式径向式叶轮叶轮防磨、防积垢防磨、防积垢性能好，所以，可用做性能好，所以，可用做引风机、排尘风机和耐磨高温风机等。引风机、排尘风机和耐磨高温风机等。 叶片出口安装角的选用原则叶片出口安装角的选用原则 3939各种叶轮风机的应

35、用 1 1、后弯叶片风机后弯叶片风机效率高、噪声小效率高、噪声小、流量增大时、流量增大时动力机不易超载动力机不易超载，因而在，因而在各种大、中型风机中得到广泛应用。它的缺点是在相同的风量、风压时，各种大、中型风机中得到广泛应用。它的缺点是在相同的风量、风压时，需要较大的叶轮直径或转速，另外需要较大的叶轮直径或转速，另外叶片容易积尘，不适于作排尘风机叶片容易积尘，不适于作排尘风机。 2 2、前弯叶片风机前弯叶片风机流道短、弯曲度大，出口绝对速度大，效率低、噪声大流道短、弯曲度大，出口绝对速度大，效率低、噪声大，但在相同风压、风量时，风机尺寸小，转速低。因而它用于高压通风机但在相同风压、风量时，风

36、机尺寸小，转速低。因而它用于高压通风机（P=7850P=78509810Pa9810Pa）以及要求风机尺寸小的场合。在）以及要求风机尺寸小的场合。在移动式农业机械移动式农业机械中由中由于要求风机的尺寸较小，因此常采用于要求风机的尺寸较小，因此常采用前向叶片的中、高压风机前向叶片的中、高压风机。 3 3、多叶式离心通风机都用前向叶片，它的特点是轮径比（、多叶式离心通风机都用前向叶片，它的特点是轮径比（D D1 1/D/D2 2）大、）大、叶片数多，叶片相对宽度较大，因而用较小的尺寸可得较大的压力和流量，叶片数多，叶片相对宽度较大，因而用较小的尺寸可得较大的压力和流量，且噪声较低，但效率也低。农业

37、机械中的一些小型风机如小型植保机械上，且噪声较低，但效率也低。农业机械中的一些小型风机如小型植保机械上，常采用多叶式风机。常采用多叶式风机。 4 4、径向直叶片径向直叶片，流道较短且通畅，叶轮内流动损失较小，流道较短且通畅，叶轮内流动损失较小。但叶轮出口绝。但叶轮出口绝对速度比后弯式大。故在转能装置中的能量损失比后弯式大，总的效率低对速度比后弯式大。故在转能装置中的能量损失比后弯式大，总的效率低于后弯式，噪声也比后弯式高。其优点是同样尺寸和转速下，扬程（风压）于后弯式，噪声也比后弯式高。其优点是同样尺寸和转速下，扬程（风压）比后弯式高，且形状简单、制作方便，不易积尘。可应用于输送的气体含比后弯

38、式高，且形状简单、制作方便，不易积尘。可应用于输送的气体含有大量固体颗粒的场合。一般而言，径向式风机运转性能亦较稳定。有大量固体颗粒的场合。一般而言，径向式风机运转性能亦较稳定。4040泵与风机的实际性能曲线1.1.从理想从理想H HTT-q-qVTVT性能曲线出发，进行修正：性能曲线出发，进行修正：2.2.滑移（轴向涡流）修正，乘上小于滑移（轴向涡流）修正，乘上小于1 1的系数的系数K K，得到，得到H HT T-q-qVTVT直线；直线；3.3.扣除摩擦损失和冲击损失，得到扣除摩擦损失和冲击损失，得到H-qH-qVTVT曲线；曲线；4.4.画出容积损失画出容积损失H-qH-qvTvT曲线曲

39、线, ,对泄漏的流量进行修正对泄漏的流量进行修正, ,得得H-qH-qv v曲线。曲线。222222;gTVTuuABctggg D bHABq理想情况理想情况H HTT22ug 2y2y90902y902yww2 2，并且，并且出口安装角出口安装角2g2g大大于入口安装角于入口安装角1g1g 考虑到实际流体的流动损失，使用考虑到实际流体的流动损失，使用流动效率流动效率h h加以加以修正修正。 欧拉（动量矩）公式同样适合轴流泵与风机欧拉（动量矩）公式同样适合轴流泵与风机2222211212()22TavvwwuHv ctgctgggg51514.轴流泵与风机的基本形式52525.性能曲线H(p

40、)- qH(p)- qv v曲线上曲线上d d点为设计工况点为设计工况，流线沿叶，流线沿叶高分布均匀，效率最高；高分布均匀，效率最高；e e：叶顶出口产生回流：叶顶出口产生回流，流体向轮毂偏转，流体向轮毂偏转，损失增加，损失增加，扬程降低，效率下降扬程降低，效率下降；c-dc-d之间，之间，冲角增大，升力系数增大，扬程冲角增大，升力系数增大，扬程略有升高略有升高c c：扬程达到：扬程达到极大值极大值b-cb-c：叶片背面产生：叶片背面产生边界层分离，形成脱流，边界层分离，形成脱流，阻力增加，扬程下降阻力增加，扬程下降b b：扬程最低：扬程最低a-b:a-b:扬程开始升高，因为能量沿叶高偏差扬程

41、开始升高，因为能量沿叶高偏差较大形成较大形成二次流二次流，从叶顶流出的，从叶顶流出的流体又返流体又返回叶根再次提高能量，使扬程升高回叶根再次提高能量，使扬程升高。a a：扬程最大扬程最大。5353如右图如右图a 所示，所示，。因此，。因此，适用于流量适用于流量变化时要求能头变化不大的场合，变化时要求能头变化不大的场合，而而宜用于当宜用于当能头变化大时要能头变化大时要求流量变化不大求流量变化不大的场合。的场合。 5454如右图如右图b 所示，所示，因此，因此， 5555 如右图如右图c所示，所示，且，且高效区宽高效区宽，随，随着由离心式向轴流式过渡，着由离心式向轴流式过渡， - -qV 曲线曲线

42、越来越陡，越来越陡，高效区越来越窄高效区越来越窄。 ，提高调，提高调节效率，节效率，。这样。这样, 当流量变化时，通过调节当流量变化时，通过调节叶轮叶片的角度，使轴流式泵与风机叶轮叶片的角度，使轴流式泵与风机仍具有比较高的效率。仍具有比较高的效率。 5656第三章 相似理论在泵与风机中的应用VVbDq2r221 1、流量相似定律、流量相似定律 由 推得）h2u12u2hT1uugHH（由推得）1000shHgqPV3()VpppVpVVqDnqDn22();()ppphppppphphhHDnpDnHDnpDn53()()ppppmmpPDnPDn575757小模型效率低小模型效率低 相似定律

43、的几点说明相似定律的几点说明 相对粗糙度相对粗糙度2D沿程损失系数沿程损失系数 h2D泄漏流量泄漏流量q 相对相对 V 相对间隙相对间隙降转速效率低降转速效率低 m523m22m1mDnPnDPP42Dnba( (设设D2不变不变) ) 结论：对于小模型、降转速，结论：对于小模型、降转速， ( V 、 h 、 m )。 5858 如果模型与原型的如果模型与原型的转数和几何尺寸相差不大转数和几何尺寸相差不大，可以认为，可以认为在在相似工况下运行相似工况下运行时，各种时，各种效率相等效率相等。3()VpppVqDnqDn2()pppppDnpDn53()()ppppPDnPDn2()pppHDnH

44、Dn1.1.流量相似关系流量相似关系2.2.扬程扬程/ /全压相似关系全压相似关系3.3.功率相似关系功率相似关系5959（二）（二） 相似律的实际应用相似律的实际应用 一、输送流体密度改变一、输送流体密度改变pppppPpP221;1;ppnDnD1;1;VppVqHqH一般通风机：一般通风机：1atm=101325Pa， 20 相对湿度：相对湿度：=50%一般产品样本的标准条件：一般产品样本的标准条件： 锅炉引风机：锅炉引风机：1atm=101325Pa，200 相对湿度：相对湿度：因此当输送的流体温度和压力偏离标准条件，风机性能也发生相应的改变。因此当输送的流体温度和压力偏离标准条件，风

45、机性能也发生相应的改变。6060【解】【解】 锅炉引风机铭牌参数是以大气压锅炉引风机铭牌参数是以大气压10.13104Pa，介质温度为介质温度为200条件下提供的。这时空气的密度为条件下提供的。这时空气的密度为，当输送，当输送20空气时空气时，故工作条件下风，故工作条件下风机的参数为：机的参数为： 【例】【例】 现有现有Y9-6.3(35)-1210D型锅炉型锅炉引风机引风机一台，铭一台，铭牌参数为牌参数为: n0=960r/min, p0=1589Pa, qV0=20000m3/h, =60%，配用电机功率配用电机功率22kW。现用此风机。现用此风机输送输送20的清洁空气的清洁空气，转速，转

46、速不变，联轴器传动效率不变，联轴器传动效率tm=0.98。求在新工作条件下的性能。求在新工作条件下的性能参数，并核算电机是否能满足要求参数，并核算电机是否能满足要求? )/hm(2000030VVqq 5 .2559745. 02 . 11589020020pp（Pa） 引风机低温下工作会超负荷引风机低温下工作会超负荷6161 所以，电动机的功率为（安全系数取所以，电动机的功率为（安全系数取K =1.15）：）： 可见，这时可见，这时需更换电机需更换电机。 %60020)kW(699.236 . 05 .255920000202020sh20pqPV)kW(22)kW(81.2798.0699

47、.2315.1tmsh20grPKP6262改变叶轮转速来调节离心泵的流改变叶轮转速来调节离心泵的流量是一种节能的操作方式。叶轮量是一种节能的操作方式。叶轮转速改变将使泵内流体流动状态转速改变将使泵内流体流动状态发生改变，特性曲线随之而变。发生改变，特性曲线随之而变。二、转速改变二、转速改变比例定律比例定律1122221111222231122;() ;()()VVqnqnHnpnHnpnPnPn工况改变前后液体从叶轮工况改变前后液体从叶轮流出的方向不变流出的方向不变，这意，这意味着离心泵内影响流体能量损失的主要因素不变，味着离心泵内影响流体能量损失的主要因素不变，因此因此离心泵的效率不变离心

48、泵的效率不变。比例定律比例定律用于换算用于换算转速转速变化在变化在20% 20% 范围范围内离心泵的特性曲线，其准确内离心泵的特性曲线，其准确程度是工程上可接受的。程度是工程上可接受的。u2u2r2w2w2c22c2rc2rc22222rrVncuVncu6363 【例】【例】 已知某电厂的锅炉送风机用已知某电厂的锅炉送风机用960r/min的电机驱动时，流的电机驱动时，流量量qV1=261000m3/h，全压，全压p1=6864Pa，需要的轴功率为，需要的轴功率为Psh=570kW。当流量减小到当流量减小到qV2=158000m3/h时，问这时的转速应为多少？相应的时，问这时的转速应为多少？

49、相应的轴功率、全压为多少？设空气密度不变。轴功率、全压为多少？设空气密度不变。 按照现有电机的档次，取按照现有电机的档次，取n2=580r/min，则：，则： 【解】【解】 由比例定律得：由比例定律得： 581(r/min)261000158000960 1212VVqqnn2505.5(Pa)9605806864222 112nnpp)(19605805312kW267031shsh nnPP负荷调整与转速改变律负荷调整与转速改变律6464 由已知特性曲线上的一点（由已知特性曲线上的一点（Q,HQ,H），），通过比例定律式仅可求得与之对应的通过比例定律式仅可求得与之对应的一个点（一个点（Q

50、Q ，H H ），要得到新的特），要得到新的特性曲线，需对诸多点进行换算。性曲线，需对诸多点进行换算。三、直径改变三、直径改变切割定律切割定律3225() ;() ;()()VppVppppppqDqDHDpDHDpDPDPD 直径的变化直径的变化对性能曲对性能曲线有平移作用线有平移作用 是工程上常用的扩大是工程上常用的扩大泵与风机工作范围的泵与风机工作范围的技术。技术。6565 在相似定律基础上推导出一个在相似定律基础上推导出一个包括包括转速、流量、扬程转速、流量、扬程（全压）在（全压）在内的内的综合相似特征数综合相似特征数，对理论研究和设计具有十分重要的意义。，对理论研究和设计具有十分重要