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1、1第一章泵与风机的分类及工作原理第一节泵与风机的分类第二节泵与风机的工作原理及特性参数第1页/共79页2一、泵的分类p按工作原理：容积泵、叶片泵、其他类型的泵；p根据叶轮数：单级和多级；p根据叶轮入口数目：单吸式和双吸式；p根据主轴的布置位置：立式和卧式；p根据外壳接缝形式：中开式和分段式。第2页/共79页3泵形式示意图第3页/共79页4第4页/共79页5泵形式示意图第5页/共79页6第6页/共79页7第7页/共79页8第8页/共79页9二、风机的分类p按气体在叶轮内流动方向：离心式和轴流式；p根据叶轮数目：单级和两级；p按风机产生的压力大小：低压风机（全压小于1000 Pa）中压风机（全压为
2、 10003000 Pa）高压风机（全压为3000 5000 Pa）。第9页/共79页10风机形式示意图第10页/共79页11第二节 泵与风机的工作原理及特性参数一、离心式泵与风机的工作原理第11页/共79页12二、轴流式风机的工作原理第12页/共79页13三、其他水泵的工作原理 1水环式真空水环式真空第13页/共79页14第14页/共79页152射流泵第15页/共79页16四、特性参数 1泵的特性参数 （1）流量Q 单位时间内通过泵的液体体积叫泵的流量，又称排量，单位为m3min。（2）扬程H 单位重量的液体在泵内所获得的总能量叫泵的扬程，单位为m。（3）转速n 泵叶轮每分钟旋转周数叫转速，
3、单位为rmin。（4）功率 泵功率有轴功率和有效功率之分。轴功率N 原动机传给泵轴上的功率，单位为W或kw。第16页/共79页171泵的特性参数有效功率Na 单位时间内液体自泵所获得的实际能量叫泵的有效功率，单位为W或kw，其表达式为：（5）效率 泵的有效功率与轴功率之比称为效率，其表达式为：（6）允许吸上真空度 这个参数表示泵的吸液能力，单位为m。第17页/共79页182风机的特性参数（1）流量Q 单位时间内通过风机的气体体积叫风机的流量，又称风量，单位为m3/min。（2）压力P 压力有全压和静压。单位体积的气体在通风机内所获得的总能量叫通风机全压P，单位为Pa；风机的全压减风机出口的动压
4、称为风机的静压Pst，单位为Pa。（3）转速n 风机叶轮每分钟旋转周数叫转速，单位为rmin。（4）功率 通风机功率有：轴功率和有效功率。轴功率N 原动机传给通风机轴上的功率，单位为W或KW。有效功率Na 单位时间内气体自风机所获得的实际能量，单位为W或kw。第18页/共79页192风机的特性参数（5）效率 风机的有效功率与轴功率之比称为风机的效率。全压效率全压效率静压效率静压效率第19页/共79页20风机风机入口入口1-1风机风机出口出口2-2例 题某风机流量是125m3/s，入口处的静压是-2500Pa，速度是15m/s,出口处的静压是500Pa，速度是25m/s，气体密度取1.2kg/m
5、3,设轴功率是460kW，求风机的全压和静压、动压、全压效率、静压效率。解：列风机进出口的能量方程第20页/共79页21风机风机入口入口1-1风机风机出口出口2-2例 题某风机流量是125m3/s，入口处的静压是-2500Pa，速度是15m/s,出口处的静压是500Pa，速度是25m/s，气体密度取1.2kg/m3，设轴功率是460kW，求风机的全压和静压、动压、全压效率、静压效率。解：第21页/共79页22第二章 泵与风机的基本理论第一节离心式泵与风机的基本理论第二节轴流风机的基本理论第三节泵与风机的相似理论第22页/共79页23第一节离心式泵与风机的基本理论一、速度三角形第23页/共79页
6、24一、速度三角形第24页/共79页25二、离心式泵与风机的基本方程式1.理论流量：不考虑泄漏时的流量。叶片排挤系数，表示叶轮出口处叶片排挤系数，表示叶轮出口处实际出口截面积与不计叶片厚度的出口实际出口截面积与不计叶片厚度的出口截面积之比值；截面积之比值；D2叶轮外径；叶轮外径；b2叶片出口宽度；叶片出口宽度；C2r叶轮出口处的径向速度。叶轮出口处的径向速度。c2r第25页/共79页262叶片无限多时的理论压头基本方程假设：）流过叶轮的流体是理想流体，不考虑能量损失；2）叶轮是理想叶轮，即叶轮的叶片数为无限多，叶片无限薄；3）流体不可压缩且流动是定常的。第26页/共79页272叶片无限多时的理
7、论压头基本方程u流体所获得的压头，仅与流体在叶片进口及出口处的速流体所获得的压头，仅与流体在叶片进口及出口处的速度有关，而与流动过程无关。度有关，而与流动过程无关。u流体所获得的压头与被输送流体的种类无关。也就是说，流体所获得的压头与被输送流体的种类无关。也就是说，无论是被输送的流体是液体还是气体，只要叶片进口和出无论是被输送的流体是液体还是气体，只要叶片进口和出口处的速度三角形相同，都可以得到相同的压头。口处的速度三角形相同，都可以得到相同的压头。u压头与叶轮外缘圆周速度压头与叶轮外缘圆周速度u2成正比，而成正比，而u2=nD2/60。所。所以，当其他条件相同时，叶轮外径以，当其他条件相同时
8、，叶轮外径D2越大，转速越大，转速n越高，压越高，压头就越高。头就越高。单位重量流单位重量流体获得能量体获得能量第27页/共79页283基本方程的分析和讨论第28页/共79页293基本方程的分析和讨论动能动能压力能压力能第29页/共79页304.叶片出口安装角对压头分配的影响为了讨论方便，令进口切向速度为零（以后均按此条件进行讨论）即第30页/共79页314.叶片出口安装角对压头分配的影响第31页/共79页324叶片出口安装角对压头分配的影响在离心式泵和风机的设计中，叶轮进口截面积与出口截面积通常设计成相等，则由连续方程知：第32页/共79页334叶片出口安装角对压头分配的影响第33页/共79
9、页345无限多叶片时的理论压头特性无限多叶片的理论压头与理论流量的关系式称为理论压头特性方程式，即HT=f(QT)。而对应的曲线称理论压头特性曲线。现仍令c1u=0来讨论。第34页/共79页355无限多叶片时的理论压头特性第35页/共79页366叶片无限多时的理论功率特性在没有能量损失的情况下，流体获得的理论功率为：第36页/共79页377叶片数目有限多时的修正第37页/共79页387叶片数目有限多时的修正设K=HT/HT对于离心式水泵有对于离心式风机有第38页/共79页39例21某离心式水泵的转速n1450 rmin，通过叶轮的理论流量 QT180 m3/h。叶轮外径 D2=329mm，叶片
10、入口直径 D1120 mm。叶片出口宽度b215 mm，叶片出口排挤系数0.93。叶片的出口安装角222.5，叶片数Z7。试计算理论压头HT，并绘出叶轮出口速度三角形。假定液体无旋转地径向进入叶片（即c1u=0).2=22.50D2=320mmD1=180mmb2=15mm第39页/共79页402=22.50D2=320mmD1=180mmb2=15mm第40页/共79页412=22.50D2=320mmD1=180mmb2=15mm第41页/共79页42例例212=22.50u2c2uc2w2c2rw2c2第42页/共79页43 8离心式泵与风机的能量损失和效率离心式泵或风机工作时有各种损失
11、。按其产生原因不同可分为水力损失、容积损失和机械损失三种。（1）水力损失：摩擦损失Hf冲击损失Hd第43页/共79页44 8离心式泵与风机的能量损失和效率离心式泵或风机工作时有各种损失。按其产生原因不同可分为水力损失、容积损失和机械损失三种。（1）水力损失：摩擦损失Hf冲击损失Hd（2）容积损失 部分回流到低压区（或大气）的流体在流经叶轮时，显然也已从叶轮中获得能量，但未能有效利用。因此，把这部分回流的流体称为容积损失。第44页/共79页458离心式泵与风机的能量损失和效率（3）机械损失 泵或风机的机械损失包括轴承和轴封的摩擦损失以及叶轮转动时其外表与机壳内流体之间发生的所谓圆盘摩擦损失。（4
12、）泵与风机的效率）泵与风机的效率第45页/共79页469泵与风机的实际特性曲线第46页/共79页47第二节 轴流风机的基本理论柱面流动假设平面直列叶栅平面直列叶栅柱柱坐坐标标系系第47页/共79页48第48页/共79页49一、速度三角形第49页/共79页50一、速度三角形第50页/共79页51一、速度三角形第51页/共79页52一、速度三角形第52页/共79页53二、轴流风机的基本方程式轴流风机的基本方程式的推导仍采用与离心式机械一样的方法，假定流体为不可压缩且流动是定常的；流过叶轮的流体是理想流体，即旋转叶片的机械能将毫无保留地传给流体。第53页/共79页54二、轴流风机的基本方程式轴流第5
13、4页/共79页55三、轴流通风机的特性曲线1全压与流量（PQ）的特性曲线第55页/共79页562功率与流量（NQ）特性曲线第56页/共79页57第三节 泵与风机的相似理论 根据模型实验的结果，进行新型泵或风机的设计，或者利用已有泵和风机的参数作为设计的依据，扩展系列；根据已知泵或风机的实验性能曲线推算与该泵或风机相似的泵或风机的性能曲线；根据一台泵或风机在某一状态下的工作参数，换算成其他工作状态的工作参数（如改变转速）。一、相似条件和相似定律 根据相似原理，要使泵或风机中的流动相似，应满足几何相似和动力相似三个相似条件。第57页/共79页581几何相似几何相似是指相似的泵或风机的各种通流部件对
14、应的线性尺寸间的比值为一常数，对应的角度相等。第58页/共79页592运动相似运动相似指两相似的泵或风机对应点上流体的同名速度大小比值为一常数，方向相同。也就是说，每一对应点上的速度三角形相似。第59页/共79页603动力相似动力相似指两几何相似的泵或风机运转时对应点的同名力大小比值为一常数，方向相同。综上所述，泵或风机的相似条件是：模型和实物几何相似；速度场相似；Re105。第60页/共79页614相似定律（1）压头第61页/共79页624相似定律（2）流量）流量第62页/共79页63（3）功率4相似定律第63页/共79页644相似定律第64页/共79页65例题第65页/共79页66例题第6
15、6页/共79页67二、比例定律第67页/共79页68二、比例定律第68页/共79页69例2-4第69页/共79页70三、比转数当输送介质相同时，m，则：第70页/共79页71三、比转数n转速，r/min。Q流量，m3/s。H扬程，m。P 全压，Pa(mmH2O)水水泵泵风风机机第71页/共79页72三、比转数比转数实质上是个比例（即相似）常数，它的大小是由叶轮本身形状（也即性能参数）所决定的。但这里应注意：（1）应取额定参数计算比转数。（2）比转数相等是泵和风机几何相似、工况相似的必要条件，但不是充分条件。（3）计算比转数时，由于采用不同的单位，计算比转数的公式有一定的差别。第72页/共79页
16、73三、比转数 （4）比转数实际上应理解为叶轮的比转数，而不是整机。所以公式中Q、H是对一个叶轮的流量和压头而言的，则对于双吸单级泵，ns应为：对于多级泵，ns应为：（5）按以上定义的比转数是有量纲的，但习惯上将其看作无量纲参数。第73页/共79页74三、比转数第74页/共79页75四、风机的无因次性能曲线 无因次性能曲线也叫类型特性曲线，就是把彼此相似的风机归于一系列，同一系列的风机共同拥有一组通用的无因次特性曲线，用以代替这一系列的风机中任一单台风机的特性曲线，从而大大简化了特性曲线或图表的制作工作。第75页/共79页76四、风机的无因次性能曲线第76页/共79页77例2-8第77页/共79页78例2-8第78页/共79页79感谢您的观看。第79页/共79页