泵与风机-2_1性能曲线.

Welcome第二节泵与风机的性能曲线第二章泵与风机的性能第二章泵与风机的性能Welcome一、概述泵与风机的主要参数有5个：qv、H(p)、P、、n。它们之间存在一定的关系，如n和qv一定时，对某一泵或风机，其H(p)、P和有一一对应的关系而这些关系在以前是用式子表示的，但由于实际中存在以上的损失，这些式子中有一些不能用理论计算的系数所以，实际的泵与风机的性能是不可能用精确的解析式子来表示的，只能用曲线表示而曲线可以通过对该泵或风机进行实测获得，这些曲线就叫性能曲线。第二节泵与风机的性能曲线第二章泵与风机的性能Welcome一、概述性能曲线是指，在一定转速n下，流量qv与扬程H(或全压p)、轴功率P和效率之间的关系曲线。n一定时，给出一个qv,就可在曲线上找到对应的一组H、P和，这一组数就叫做一个工况。所以，在曲线上有无穷多个点，也就是有无穷多个工况在曲线上，有一个效率最高的点，这个点代表的是设计工况。但在实际上，泵与风机不可能总是在最高效率点工作，运行效率在设计效率的93%以内时的区域叫高效区。第二节泵与风机的性能曲线第二章泵与风机的性能Welcome二、用理论的方法绘制性能曲线实际的性能曲线是用实验的方法绘制出来的，但为了说明曲线的一些影响因素，我们先用理论的方法绘制性能曲线。1.qv—H曲线1)qvT—HT曲线第二节泵与风机的性能曲线第二章泵与风机的性能uTvugH221)cot(122222bDquugvT2cotvTBqA在qvT—HT坐标上为一直线方程。290时斜率为正，290时斜率为负，2=90时斜率为0。Welcome二、用理论的方法绘制性能曲线第二节泵与风机的性能曲线第二章泵与风机的性能2cotvTTBqAHTHvTqgu222cotBA90290290222Welcome二、用理论的方法绘制性能曲线1.qv—H曲线2)qv—H曲线(实际)从理论上分析曲线的大体形状。以290为例，取其中的一部分进行放大。(1)先去下标第二节泵与风机的性能曲线第二章泵与风机的性能仍为一直线，只不过A'A,B'B，即截距和斜率均减小。TTKHH2cotvTKBqKA2cotvTqBAWelcome二、用理论的方法绘制性能曲线1.qv—H曲线2)qv—H曲线(实际)(1)先去下标第二节泵与风机的性能曲线第二章泵与风机的性能2cotvTTqBAHqvT～HTqvT～HTH、HT、HTqv、qvTA2cotvTTBqAHAWelcome(2)去H的下标T因为H=hHT，而h和h1、h2及h3有关。h1+h2qvT2，又因为是损失，在坐标上应为负值。第二节泵与风机的性能曲线第二章泵与风机的性能H、HT、HTqv、qvTAA阻力损失h1+h2=K1qvT2qvT～HTqvT～HTWelcome(2)去H的下标Th3=K2(qv-qvd)2也应为负值(损失)。第二节泵与风机的性能曲线第二章泵与风机的性能H、HT、HTqv、qvTAAqvT～Hh3=K2(qv-qvd)2qvd阻力损失冲击损失qvT～HTqvT～HTWelcome(3)再去掉qvT的下标qH1/2也为一抛物线，q应负值。第二节泵与风机的性能曲线第二章泵与风机的性能H、HT、HTqv、qvTAqvT～Hqvd阻力损失冲击损失AqH1/2容积损失qvT～HTqvT～HTWelcome二、用理论的方法绘制性能曲线2.qv—P曲线第二节泵与风机的性能曲线第二章泵与风机的性能在qvT—Ph坐标上290时为一有极值的抛物线。轴功率应为P与机械损失Pm之和。因为Pm为纯功率损失，无论有无流量，Pm总是存在，故曲线向上平移可得qvT-P曲线。P66图2-13vTThqHP)cot(2vTvTBqAqK2211cotvTvTqBqAWelcome二、用理论的方法绘制性能曲线2.qv—P曲线再去掉qvT的下标，即减去泄漏损失，可的qv—P曲线。从图不难看出，无论有无流量，只要运转，均有一定的轴功率。即qv=0时，P≠0,此即空转功率，它由两部分组成，一部分是机械损失，一部分是由泄漏引起。在实际中，一般只用到曲线的上升段，故功率曲线一般为上升的曲线（近似直线）。（P67图2-15）第二节泵与风机的性能曲线第二章泵与风机的性能Welcome二、用理论的方法绘制性能曲线3.qv—曲线有了qv,在上述两条曲线上可得一H与P,从而可算出，但理论qv—曲线为一典型的抛物线qv=0时，Pe=0,=0；qv较大时也有=0。实际的qv—曲线比理论值小，qv较大时无用。（P66图2-14）通常，三条曲线绘在同一图上，=93%max的范围为高效区，即最佳工作区。（P67图2-15,16）第二节泵与风机的性能曲线第二章泵与风机的性能Welcome三、实验方法绘制性能曲线实际中一般用此法绘制，如有时间讲泵与风机的测试方法，并进行实验。第二节泵与风机的性能曲线第二章泵与风机的性能Welcome四、离心式泵与风机性能曲线的分析1.工况有一qv,就有一组、H、P,这一组数就是一个工况，应为一曲线，曲线上有无限多个点，就有无限多个工况，=max的工况为设计工况(最佳工况、额定工况)。泵与风机的实际运行工况（只有一个）取决于本身的性能曲线及负荷情况(管路特性)。2.高效区宽(qv—曲线平坦)的泵与风机调节性能好。3.qv—H曲线的三种形状：平坦、陡降、驼峰。2a增加易出现驼峰。第二节泵与风机的性能曲线第二章泵与风机的性能Welcome四、离心式泵与风机性能曲线的分析在最佳工况点左右的区域(一般不低于最高效率的0.93)称为经济工作区或高效工作区,泵与风机在此区域内工作最经济.当阀门全关时,qv=0,H=H0,P=P0,该工况为空转状态.这时,空载功率户.主要消耗在机械损失上,如旋转的叶轮与流体的摩擦,使水温迅速升高,会导致泵壳变形,轴弯曲以致汽化,特别是锅炉给水泵及凝结水泵,由于输送的是饱和液体,因此,为防止汽化,一般不允许在空转状态下运行(除特殊注明允许的外).如在运行中负荷降低到所规定的最小流量时,则应开启泵的旁路管.第二节泵与风机的性能曲线第二章泵与风机的性能Welcome四、离心式泵与风机性能曲线的分析离心式泵与风机,在空转状态时,轴功率(空载功率)最小,一般为设计轴功率的30%左右为避免启动电流过大,原动机过载,所以离心式的泵与风机要在阀门全关的状态下启动待运转正常后,再开大出口管路上的调节阀门,使泵与风机投入正常的运行.第二节泵与风机的性能曲线第二章泵与风机的性能Welcome四、离心式泵与风机性能曲线的分析后弯式叶轮qV—H性能曲线的三种基本形状可以分为三种基本类型:陡降的曲线,如图2—17a所示,这种曲线有25%～30%的斜度,当流量变动很小时,扬程变化很大,适用于扬程变化大而流量变化小的情况,如电厂的取水水位变化较大的循环水泵平坦的曲线,如图2—17b所示,这种曲线具有8%一12%的斜度;当流量变化很大时,扬程变化很小,适用于流量变化大而要求扬程变化小的情况,如电厂的汽包锅炉给水泵有驼峰的曲线,如图2—17c所示,其扬程随流量的变化是先增加后减小,曲线上k点对应扬程的最大值Hk和qVk,在k点左边为不稳定工作段,在该区域工作,会影响泵与风机的稳定工作.因此,不希望使用具有驼峰形曲线的泵与风机.第二节泵与风机的性能曲线第二章泵与风机的性能Welcome四、离心式泵与风机性能曲线的分析由qv一P性能曲线(图2-12)可见,后弯式叶轮和前弯式叶轮有着明显的差别:后弯式叶轮的qv一P性能曲线,随流量的增加功率变化缓慢.前弯式叶轮随流量的增加,功率急剧上升,因此原动机容易超载.所以,对前弯式叶轮的风机在选用原动机时,容量富裕系数K值应取得大些.第二节泵与风机的性能曲线第二章泵与风机的性能Welcome四、离心式泵与风机性能曲线的分析因前弯式叶轮的qvT—HT∞理论性能曲线为一上升直线,在其上扣除轴向涡流及损失扬程后,所得到的实际qv—H性能曲线是一具有较宽不稳定工作段的驼峰形曲线.如果风机在不稳定工作段工作,将导致喘振.因此,不允许在此区段工作.前弯式叶轮效率远低于后弯式.为了提高风机效率,节约能耗,目前大中型风机均采用效率较高的后弯式叶片.第二节泵与风机的性能曲线第二章泵与风机的性能Welcome五、轴流式泵与风机的性能曲线在一定的转速下,对叶片安装角固定的轴流式泵与风机,试验所测得的典型性能曲线如图2—19所示,和离心式泵与风机性能曲线相比有显著的区别：效率曲线与离心类似，只是高效区较窄qv—H曲线:设计流量为qvd,随流量的减小,扬程(全压)先是上升,当减小到qvc时,扬程(全压)开始下降,流量再减小到qvb时,扬程(全压)又开始上升直到流量为零时的最大值.此最大扬程(全压)约为设计工况下扬程(全压)的2倍.qv—P曲线:设计流量为qvd,随流量的减小,轴功率最小，随着流量的减小，轴功率逐渐增大，流量为0时，轴功率最大，所以轴流式泵与风机应在阀门全开时启动第二节泵与风机的性能曲线第二章泵与风机的性能Welcome五、轴流式泵与风机的性能曲线轴流式泵与风机性能曲线归结起来有以下特点:(1)qv—H性能曲线,在小流量区域内出现驼峰形状,在c点的左边为不稳定工作区段,一般不允许泵与风机在此区域工作.(2)轴功率P在空转状态(qv=0)时最大,随流量的增加而减小,为避免原动机过载,要在阀门全开状态下启动.如果叶片安装角是可调的,在叶片安装角小时,轴功率也小,所以对可调叶片的轴流式泵与风机可在小安装角时启动.(3)轴流式泵与风机高效区窄.但如果采用可调叶片,则可使在很大的流量变化范围内保持高效率.这就是可调叶片轴流式泵与风机较为突出的优点.第二节泵与风机的性能曲线第二章泵与风机的性能Welcome五、叶轮结构参数对离心式泵与风机性能的影响显而易见，离心式泵与风机的叶轮结构与泵与风机的性能有着密切的关系，但各参数的变化又是相互影响的。为了简化，我们只讨论它们各自对性能的影响，而不考虑它们之间的互相影响。1.1a—叶片入口安装角前面讲过，如果流体流入角1等于叶片入口安装角1a，则冲角i=0，流体流入时是无冲击的，对效率有利但事实上，流体流入时是有冲角的，在具有一定的正冲角时，泵与风机进口处气流的阻力损失较小，效率可能还能提高，另外，还可提高泵的抗汽蚀性能。它的变化对性能曲线的形状影响不大。第二节泵与风机的性能曲线第二章泵与风机的性能Welcome五、叶轮结构参数对离心式泵与风机性能的影响2.叶片进口边的布置叶片进口边的布置主要影响泵的汽蚀性能，同时对泵的扬程、功率也有一定的影响。叶片进口边的布置有平行与延伸两类。a为平行布置，b为延伸布置，全称为叶片在进口边延伸布置，它一方面增加了叶片的做功面积，另一方面由于圆周速度减小，对泵的抗汽蚀性能有利。目前，大多泵与风机采用这种布置方法。叶片进口边的延伸布置时，qv—H性能曲线较陡，qv—曲线向流量小的方向移动，最高效率有所提高；而在叶片平行布置时，qv—H性能曲线容易出现驼峰。第二节泵与风机的性能曲线第二章泵与风机的性能abWelcome五、叶轮结构参数对离心式泵与风机性能的影响2.叶片进口边的布置叶片进口边的延伸布置，使叶片进口的圆周速度变化了，造成叶片在前后盖板处与中间流线处的液体流入角不等。叶片进口边的延伸不能太多，否则叶片扭曲厉害，容易造成进口流道的堵塞，且不易制造，一般取叶片与轴线的夹角25～45。优点：1)qv—H曲线不易出驼峰，2)max有所提高，3)增大了叶片的作用面积，使相同扬程下单位面积上的载荷下降，4)进口边各点上的直径减小，u1↓→w1↓→v1↓→p