泵與風(fēng)機(jī)

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1、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(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),*,泵與風(fēng)機(jī),第一章 緒論,第一章,緒論,第二章,泵與風(fēng)機(jī)的葉輪理論,第三章,泵與風(fēng)機(jī)的性能,第四章,相似理論在泵與風(fēng)機(jī)中的應(yīng)用,第五章,泵的汽蝕,第六章,泵與風(fēng)機(jī)的運(yùn)行,第一章 緒論,1.1,泵與風(fēng)機(jī)的作用及分類,1.2,泵與風(fēng)機(jī)的主要性能部件,1.3,泵與風(fēng)機(jī)的主要性能參數(shù),1.1,泵與風(fēng)機(jī)的作用及分類,泵：低壓，,6MPa,。,風(fēng)機(jī)：通風(fēng)機(jī)，,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

2、）。,風(fēng)機(jī)，,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(jī)的主要部件,1,、葉輪：直接對(duì)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(duì)葉輪起軸向定位和保護(hù)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(jìn)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(jí)葉輪入口或壓出室，并將部分動(dòng)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(jī)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(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(jìn)出。有填料、機(jī)械、浮動(dòng)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(dòng)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(dòng)、靜碰撞、磨損；增加軸承負(fù)荷，導(dǎo)致設(shè)備發(fā)熱、振動(dòng)或損壞。,一、離心泵的主要部件,1.2,泵與風(fēng)機(jī)的主要部件,軸向推力的平衡措施：,單級(jí)泵：平衡孔、平衡管、雙吸式葉輪,多級(jí)泵：葉輪對(duì)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(jī)的主要部件,1,、葉輪：提高氣體能量的主要部件,2,、主軸：實(shí)心軸、空心軸。,3,、進(jìn)風(fēng)口：又稱集流器，相

4、當(dāng)于泵吸入室。,4,、進(jìn)氣箱：將氣流引入風(fēng)機(jī)，減小損失。無則為自由進(jìn)氣。,5,、導(dǎo)流器：改善風(fēng)機(jī)性能、實(shí)現(xiàn)流量調(diào)節(jié)。,7,、蝸殼、蝸舌及擴(kuò)散器：相當(dāng)于泵壓出室。,有的風(fēng)機(jī)還裝有消聲靜壓箱。,二、離心風(fēng)機(jī)的構(gòu)造,1.2,泵與風(fēng)機(jī)的主要部件,葉輪、動(dòng)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(kuò)壓器（擴(kuò)壓筒）、調(diào)節(jié)裝置等。,四、軸流風(fēng)機(jī)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(jī)的主要性能參數(shù),單位時(shí)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(dòng)機(jī)的功率：輸入、輸出功率、

5、原動(dòng)機(jī)的銘牌功率即配用原動(dòng)機(jī)的功率、安全系數(shù)。,三、功率與效率,流體通過泵或風(fēng)機(jī)獲得的能量，泵揚(yáng)程，風(fēng)機(jī)全壓。,二、揚(yáng)程和全壓,指泵與風(fēng)機(jī)每分鐘的轉(zhuǎn)速。,一、轉(zhuǎn)速,第二章 泵與風(fēng)機(jī)的葉輪理論,2.1,離心泵與風(fēng)機(jī)的葉輪理論,2.2,軸流泵與風(fēng)機(jī)的葉輪理論,2.1,離心泵與風(fēng)機(jī)的葉輪理論,離心式泵與風(fēng)機(jī)是依靠工作葉輪帶動(dòng)流體旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的慣性離心力對(duì)流體作功，把原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能傳遞給流體，流體在獲得能量后，壓力升高，從而由一個(gè)空間流向另一個(gè)空間。,一、離心泵與風(fēng)機(jī)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(diǎn)隨葉輪作圓周運(yùn)動(dòng)。,相對(duì)速度：沿葉輪流道的運(yùn)動(dòng)

6、，相對(duì)運(yùn)動(dòng)。,絕對(duì)速度：相對(duì)機(jī)殼的運(yùn)動(dòng)，絕對(duì)運(yùn)動(dòng)。,流動(dòng)角：相對(duì)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(yùn)動(dòng)及速度三角形,2.1,離心泵與風(fēng)機(jī)的葉輪理論,由假定和動(dòng)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?yàn)閺较颉?前彎葉片：葉片彎曲方向與旋轉(zhuǎn)方向相同。,前彎揚(yáng)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(dòng)效率后彎最高。,四、葉片型式,2.2,軸流泵與風(fēng)機(jī)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

7、點(diǎn)與后緣點(diǎn)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(dòng)角,一、翼型和葉柵的主要幾何參數(shù),軸向分速：沿軸向運(yùn)動(dòng)。,圓周速度：流體質(zhì)點(diǎn)隨葉輪作圓周運(yùn)動(dòng)。,徑向速度：徑向速度很小，可忽略。,絕對(duì)速度：相對(duì)機(jī)殼的運(yùn)動(dòng)，絕對(duì)運(yùn)動(dòng)。,二、流體在葉輪中的運(yùn)動(dòng)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(jī)的葉輪理論,單翼型的空氣動(dòng)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(dòng)力特性越好。,失速現(xiàn)象：沖

8、角較大時(shí)，后緣點(diǎn)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(diǎn)稱失速點(diǎn)。沖角增大到失速點(diǎn)后，空氣動(dòng)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(dòng)力學(xué)特性,只有一個(gè)葉輪、及后、前、前后設(shè)導(dǎo)葉。,五、軸流泵與風(fēng)機(jī)的型式,第三章 泵與風(fēng)機(jī)的性能,3.1,功率、損失與效率,3.2,泵與風(fēng)機(jī)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(jī)所得到的功率。,式（,14.1,、,2,）。,軸功率：原動(dòng)機(jī)傳到泵或風(fēng)機(jī)軸上的功率，即泵或風(fēng)機(jī)的輸入功率。,式（,14.3,）。,原動(dòng)機(jī)的功率：一般指原動(dòng)機(jī)的輸出功率，即原動(dòng)機(jī)

9、具備的對(duì)外作功的能力。,式（,14.4,）。,原動(dòng)機(jī)的輸入功率：式（,14.5,）。,配套原動(dòng)機(jī)功率：式（,14.6,）。,一、功率,3.1,功率、損失與效率,機(jī)械損失：由于機(jī)械摩擦和圓盤摩擦所造成的能量損失。,機(jī)械效率：式（,14.7,）。,措施：機(jī)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(jī)械損失和機(jī)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(dòng)靜間隙，增大泄漏間隙流動(dòng)阻力。,三、容積損失和容積效率,3.1,功率、損失與效率,流動(dòng)損失：流體流動(dòng)過程中因流動(dòng)阻力產(chǎn)生的能量損失。,流動(dòng)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(shè)計(jì)工況附近運(yùn)行以減少?zèng)_擊損失，導(dǎo)葉與葉輪中心對(duì)準(zhǔn)。,四、流動(dòng)損失和流動(dòng)效率,總效率：式（,14.10,）。,五、泵與風(fēng)機(jī)的總效率,3.2,泵與風(fēng)機(jī)的性能曲線,性能曲線：在某一固定不變轉(zhuǎn)速下，泵（風(fēng)機(jī)）的揚(yáng)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(yáng)程（全壓）、（軸）功率、效率,一、性能曲線,水泵與風(fēng)機(jī)的性能曲線一般都是由試驗(yàn)裝置測(cè)出，而不是由公式算出的。,二、性能曲線的繪制（試驗(yàn)法）,3.2,泵與風(fēng)機(jī)的性能曲線,最佳工況：最高效率所對(duì)應(yīng)的工況。,高效工作區(qū)：經(jīng)濟(jì)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(shí)對(duì)應(yīng)的工況，其對(duì)應(yīng)的功率為空載功率。,離心泵與風(fēng)機(jī)的啟動(dòng)采用閉閥啟動(dòng)（泵為出口，風(fēng)機(jī)為入口）。,軸流泵與風(fēng)機(jī)的啟動(dòng)采用開閥啟動(dòng)。,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(jī)的比轉(zhuǎn)速,4.1,相似條件,模型和原型各對(duì)應(yīng)點(diǎn)的幾何尺寸成同一比例，對(duì)應(yīng)角相等。,式（,15.1),。,一、幾何相似,二、運(yùn)動(dòng)相似,模型和原型各對(duì)應(yīng)點(diǎn)的速度方向相同，大小成同一比例。,式（,15.2),。,三、動(dòng)力相似,模型和原型各對(duì)應(yīng)點(diǎn)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(guān)系,二、揚(yáng)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(shí)各參數(shù)的變化比例定律,二、改變幾何尺寸時(shí)各參數(shù)的變化,式（,4.11,14),。,三、改變流體密度時(shí)各參數(shù)的變化,式（,4.15,18,）。,4.4,泵與風(fēng)機(jī)的比轉(zhuǎn)速,泵：式（,4.19,22,）。,風(fēng)機(jī)：式（,4.23,、,24,）。,一、比轉(zhuǎn)速的定義,對(duì)泵與風(fēng)機(jī)進(jìn)行分類。,用比轉(zhuǎn)速進(jìn)行相似設(shè)計(jì)。,二、比轉(zhuǎn)速的應(yīng)用,。,三、比轉(zhuǎn)速對(duì)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(duì)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(duì)泵工作的影響,汽蝕現(xiàn)象：當(dāng)流體進(jìn)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(shí)，流體將發(fā)生閃蒸，這些閃蒸的汽泡沿著泵的葉輪流動(dòng)。當(dāng)流體的流速減小，其壓力升高時(shí)，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(shí)間內(nèi)完成，對(duì)葉輪將產(chǎn)生較大的沖擊力，形成點(diǎn)蝕，最終損壞葉輪。,一、汽蝕現(xiàn)象,5.1,汽蝕現(xiàn)象及其對(duì)

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(dòng),甚至損壞設(shè)備。,二、汽蝕對(duì)泵工作的影響,5.1,汽蝕現(xiàn)象及其對(duì)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(dòng)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(shí)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(diǎn)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(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(jìn)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(qiáng)運(yùn)行管理,三、其它措施,第六章 泵與風(fēng)機(jī)的運(yùn)行,6.1,管路特性曲線及工作點(diǎn),6.2,泵與風(fēng)機(jī)的聯(lián)合工作,6.3,泵與風(fēng)機(jī)的運(yùn)行工況調(diào)節(jié),6.4,泵與風(fēng)機(jī)的運(yùn)行及維護(hù),6.1,管路特性曲線及工作點(diǎn),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(jī)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(diǎn)就是泵或風(fēng)機(jī)的工作點(diǎn)。

16、,二、工作點(diǎn),6.1,管路特性曲線及工作點(diǎn),喘振：當(dāng)風(fēng)機(jī)處于不穩(wěn)定工作區(qū)運(yùn)行時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)流量、全壓的大幅度波動(dòng)，引起風(fēng)機(jī)及管路系統(tǒng)周期性的劇烈振動(dòng)，并伴有強(qiáng)烈噪聲，這種現(xiàn)象叫喘振。,原因：處于不穩(wěn)定工作區(qū)運(yùn)行。,措施：風(fēng)機(jī)選型時(shí)盡量使工作點(diǎn)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(jī)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(jī)穩(wěn)定工作區(qū)擴(kuò)大（如動(dòng)葉可調(diào)和靜葉可調(diào)的軸流風(fēng)機(jī)）。,三、風(fēng)機(jī)喘振,6.2,泵與風(fēng)機(jī)的聯(lián)合運(yùn)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(tái)流量、總流量小于各單獨(dú)運(yùn)行流量之和、總揚(yáng)程（全壓）比單臺(tái)高。,并聯(lián)要求：性能相同的泵或風(fēng)機(jī)并聯(lián)運(yùn)行。,一、并聯(lián)工作,串聯(lián)工作的主要目的：增加系統(tǒng)揚(yáng)程或全壓。,串聯(lián)效果：總揚(yáng)程（全壓）比單臺(tái)高、總揚(yáng)程,(,全壓,),小于各單獨(dú)運(yùn)行之和、總流量大于單臺(tái)流量、總流量小于各單獨(dú)運(yùn)行流量之和。,串聯(lián)要求：不需要性能相同的泵或風(fēng)機(jī)串聯(lián)運(yùn)行。,二、串聯(lián)工作,6.3,泵與風(fēng)機(jī)的運(yùn)行工況調(diào)節(jié),改變管路性能曲線。,改變泵或風(fēng)機(jī)本身性能曲線。,同時(shí)改變泵或風(fēng)機(jī)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)