泵与风机ppt

泵与风机原理2004-2第一章绪论学习要求1、掌握泵与风机的主要参数。2、掌握泵与风机的分类及其工作原理。3、了解泵与风机的基本结构。4、了解泵与风机的性能曲线。5、掌握泵与风机的检查项目。什么是泵与风机泵与风机是工程流体力学的应用与发展。它们是一类能将原动机的机械能转换成被输送流体的压力能和动能的流体机械，如果输送的流体是液体，则称为泵；输送的流体为气体，则称为风机。泵与风机的基本参数总扬程的确定泵的基本性能参数流量扬程功率和效率转速比转速流量指泵在单位时间内所输送的液体量。通常用体积流量Q表示，单位是L/s、m3/s、m3/h，这些单位可以互相换算。对于非常温水或其它液体也可以用重量流量G表示，单位是N/s、kN/s。重量流量和体积流量的关系为：G=ρgQ式中ρ----液体的密度,kg/m3g------重力加速度m/s2扬程泵的扬程，又称能头（也有用全压表示的，如给水泵），是指单位重量液体从泵进口截面1经叶轮到泵出口截面2所获得的机械能（或势能和动能）的增加值。用H表示，单位是m。其数学表达式可写为：H=E2-E1E2=p2/ρg+v22/2g+Z2E1=p1/ρg+v12/2g+Z1p2、p1——————泵出口、进口截面处液体的压力，N/m2。v2、v1——————泵出口、进口截面处液体的绝对速度，m/s。Z2、Z1——————泵出口、进口截面中心到基准面的距离，m。功率轴功率：作为泵性能参数的泵的功率通常是指输入功率，也就是原动机传到泵轴上的功率，故称为轴功率，用N表示。有效功率：通过泵的液体在单位时间内从泵中获得的能量成为泵的有效功率。由于这部分能量被流出泵的液体所携带，故又称为输出功率，用Ne表示。内功率：泵叶轮在单位时间内传递给被输送液体的能量称为泵的内功率，用Ni表示。原动机功率：由于原动机轴和泵轴之间的传动存在有机械损失，所以，原动机功率（一般指原动机的输出功率）通常要比轴功率大些。效率效率：轴功率和有效功率之差是泵内产生的损失功率，其大小用泵的效率来衡量。有效功率和轴功率之比称为泵的效率，亦称泵的总效率。用η表示。η=Ne/N*100%内效率：泵的有效功率和内功率之比为泵的内效率。用ηi表示，即：ηi=Ne/Ni*100%各种功率关系图转速指泵每分钟的转数，用n表示，单位为：r/min.它是影响泵性能的一个重要因素，当转速发生变化时，泵的流量、扬程、功率等都要发生变化。风机主要参数流量全压静压功率安全系数全压效率和全压内效率静压效率和静压内效率转速流量指单位时间内通过风机进口的气体的体积。用Q表示，单位是L/s，m3/s。若无特殊说明，Q是指在标准进口状态下（1标准大气压，温度20℃，相对湿度为50%，ρ为1.2kg/m3）气体体积.全压与静压全压:指单位体积气体从风机进口截面经叶轮到风机出口截面所获得的机械能的增加值。用p表示，单位为pa。静压:指风机的全压减去风机的出口截面处的动压pd2（通常将风机出口截面处的动压作为风机的动压）之差值。用pst表示。即：pst=p-pd2功率和泵相似，风机的功率通常是指输入功率。用N表示。单位为W，kW。除此之外还有内功率Ni、全压有效功率Ne、静压有效功率Nest，其计算公式分别为：Ni=Ne+∑△NNe=Qp/1000kWNest=Qpst/1000kW∑△N————指除轴承外风机内损失掉的各种功率。安全系数考虑到可能出现的过载，在选择原动机配套功率时，需要考虑安全系数，其处理方法和泵相同。但对于锅炉引风机，安全系数K一般取1.3。全压效率和全压内效率全压效率是指风机的全压有效功率和轴功率之比，用η表示，一般以百分数计，即：η=Ne/N*100%同理，全压内效率等于全压有效功率与内功率之比。用ηi表示，即ηi=Ne/Ni*100%静压效率和静压内效率静压效率是指风机的静压有效功率和轴功率之比，用ηst表示，即：ηst=Nest/N*100%同理，静压内效率等于静压有效功率与内功率之比，用ηist表示，即：ηist=Nest/Ni*100%和泵相同，如无特殊说明，风机的效率均指全压效率。泵与风机的分类第二章泵与风机的工作原理离心泵的工作原理离心泵离心风机的工作原理图1-3离心式风机主要结构分解示意图1—吸入口；2—叶轮前盘；3—叶片；4—后盘；5—机壳；6—出口7—截流板，即风舌；8—支架轴流式泵与风机的工作原理图1-4轴流泵示意图1-叶轮2-导流器3-泵壳引风机叶轮混流泵往复泵图1-7往复泵示意图1、活塞2、泵缸3、工作室4、吸水阀5、压水阀水环式真空泵图1-8水环式真空泵1、叶轮2、泵壳3、进气管4、进气空间5、排气空间6、排气管水环式真空泵螺杆泵图1-10螺杆泵示意图1、主动螺杆2、从动螺杆3、泵壳螺杆空压机齿轮泵工作原理图1-9齿轮泵示意图1-主动轮2-从动轮3-吸油管4-压油管喷射泵工作原理图1-11图1-11喷射泵示意图1、排出管2、扩散室3、管子4、吸入管5、吸入室6、喷嘴7、工作流体8、被抽吸流体罗茨风机的工作原理第三章泵与风机的基本结构泵的主要部件离心泵轴流泵叶轮叶轮轴和轴承轴与轴承吸入室吸入管机壳泵壳导叶导叶风机的主要部件吸入口和进气箱集风器与整流罩叶轮叶轮机壳机壳导流器导流体扩散筒性能稳定装置泵的各部件叶轮1、叶轮是将原动机输入的机械能传递给液体，提高液体能量的核心部件。2、离心泵式叶轮有开式、半开式及闭式叶轮三种。3、轴流式叶轮由叶片、轮毂和动叶调节机构等组成。叶片多为机翼型。轮毂用来安装叶片和叶片调节机构。轮毂有圆锥形、圆柱形和球形三种。图2-1叶轮的形式（a）,(b)封闭式叶轮（c）半开式叶轮（d）开式叶轮轴和轴承轴是传递扭矩的主要部件。轴径按强度、刚度及临界转速定。轴承一般包括两种形式:滑动轴承和滚动轴承。图2-2轴承形式a,滑动轴承b,滚动轴承吸入室（管）离心泵吸入管法兰至叶轮进口前的空间过流部分称为吸入室。其作用为在最小水力损失下，引导液体平稳的进入叶轮，并使叶轮进口处的流速尽可能均匀的分布。轴流式泵吸入管与离心泵吸入室的作用相同。中小型轴流泵多用喇叭形吸入管。直锥形吸入室这种形式的吸入室水力性能好，结构简单，制造方便。液体在直锥形吸入室内流动，速度逐渐增加，因而速度分布更趋向均匀。直锥形吸入室的锥度约7o～8o。这种形式的吸入室广泛应用于单级悬臂式离心水泵上。直锥形吸入室图2-3直锥形吸入室弯管形吸入室是大型离心泵和大型轴流泵经常采用的形式，这种吸入室在叶轮前都有一段直锥式收缩管，因此，它具有直锥形吸入室的优点。弯管形吸入室图2-4弯管形吸入室环形吸入室吸入室各轴面内的断面形状和尺寸均相同。其优点是结构对称、简单、紧凑，轴向尺寸较小。缺点是存在冲击和旋涡，并且液流速度分布不均匀。环形吸入室主要用于节段式多级泵中。环形吸入室图2-5环形吸入室半螺旋形吸入室主要用于单级双吸式水泵、水平中开式多级泵、大型的节段式多级泵及某些单级悬臂泵上。半螺旋形吸入室可使液体流动产生旋转运动，绕泵轴转动，致使液体进入叶轮吸入口时速度分布更均匀，但因进口预旋会致使泵的扬程略有降低，其降低值与流量是成正比的。半螺旋形吸入室图2-6半螺旋形吸入室机壳机壳收集来自叶轮的液体，并使部分流体的动能转换为压力能，后将流体均匀地引向次级叶轮或导向排出口。机壳结构主要有螺旋形和环形两种。螺旋形压水室不仅起收集液体的作用，同时在螺旋形的扩散管中将部分液体动能转换成压能。环形压水室的流道断面面积是相等的，所以各处流速就不相等。因此，不论在设计工况还是非设计工况时总有冲击损失，故效率低于螺旋形压水室机壳密封装置密封装置主要用来防止压力增加时流体的泄漏。密封装置有很多种类型，用得最多的是填料式密封、机械式密封和迷宫式密封。图2-9密封装置（a）填料密封（b）机械密封导叶导叶又称导流器、导轮，分径向式导叶和流道式导叶两种，应用于节段式多级泵上作导水机构。风机的各部件吸入口和进气箱吸入口可分圆筒式、锥筒式和曲线式数种。吸入口有集气的作用，可以直接在大气中采气，使气流以损失最小的方式均匀流入机内。进气箱的作用是当进风口需要转弯时才采用的，用以改善进口气流流动状况，减少因气流不均匀进入叶轮而产生的流动损失。进气箱一般用在大型或双吸入的风机上。机壳中压与低压离心式风机的机壳一般是阿基米德螺线状的。它的作用是收集来自叶轮的气体，并将部分动压转换为静压，最后将气体导向出口。导流器导流器又称为进口风量调节器。在风机的入口处一般都装置有导流器。运行时，通过改变导流器叶片的角度（开度）来改变风机的性能，扩大工作范围和提高调节的经济性。集风器集风器一般用于轴流风机。集风器的作用是使气流获得加速，在压力损失最小的情况下保证进气速度均匀、平稳。集风器的好坏对风机性能影响很大，与无集风器的风机相比，设计良好的集风器风机效率可提高10％～15％。集风器一般采用圆弧形。整流罩和导流体为了获得良好的平稳进气条件，在叶轮或进口导叶前装置与集风器相适应的整流罩，以构成轴流风机进口气流通道。导叶轴流式风机设置导叶有几种情形：①叶轮前仅设置前导叶，②叶轮后仅设置后导叶，③叶轮前后均设置有导叶。前导叶的作用是使进入风机前的气流发生偏转，把气流由轴向引为旋向进入，且大多数是负旋向(即与叶轮转向相反)，这样可使叶轮出口气流的方向为轴向流出。后导叶在轴流式风机中应用最广。气体轴向进入叶轮，从叶轮流出的气体绝对速度有一定旋向，经后导叶扩压并引导后，气体以轴向流出。扩散筒扩散筒的作用是将后导叶出来的气流动压部分进一步转化为静压，以提高风机静压。性能稳定装置近年来，大型轴流风机上加装了性能稳定装置，又称KSE装置(该装置由前苏联的伊凡诺夫发明)。这种性能稳定装置主要是用来抑制叶轮边缘流体失速倒流而产生的不稳定现象的。图2-19轴流式风机结构示意图1-进气室2-外壳3-动叶片4-导叶5-动叶调节机构6-扩压器7-导流体8-轴9-轴承10-联轴器引风机结构第四章泵与风机的特性曲线速度三角形流体在叶轮中除作旋转运动外，同时还从叶轮进口向出口流动，因此流体在叶轮中的运动是一种复合运动。离心泵的速度三角形当叶轮带动流体作旋转运动时，流体具有圆周运动(牵连运动)，其运动速度称为圆周速度，用符号u表示，其方向与圆周切线方向一致，大小与所在半径r及转速n有关。流体沿叶轮流道的运动，称为相对运动，其运动速度称为相对速度，用符号W表示，其方向为叶片的切线方向、大小与流道及流道形状相关。流体相对静止机壳的运动，称为绝对运动，其运动速度称绝对速度，用符号表示，它是以上两个速度的向量和，即:即:wuv轴流泵的速度三角形在叶栅进口，流体具有圆周速度u1、相对速度w1，绝对速度v1，出口具有u2、w2、v2由这三个速度矢量组成了进出口速度三角形。与离心式泵与风机相同，绝对速度也可以分解为圆周方向的分量vu，和轴面方向的分量va，此时，轴面分速的方向为轴向，故用符号va表示。即：图2-26叶栅进口及出口速度三角形比转速把某一叶轮的几何形状相似地缩小为标准叶轮，使这个标准叶轮在最高效率点工况下，当所产生的扬程为1m，输送流量为0.075m3/s时所具有的转速。泵与风机的特性曲线泵与风机的主要的性能参数有流量qV、扬程H或全压p、功率P和效率η0。这些参数变化关系的曲线，称为性能曲线。性能曲线通常是指在一定转速下，以流量为基本变量，其他各参数随流量改变而改变的曲线。因此，通常的性能曲线为qv－H(p)、qV－P、qV－η。该曲线直观的反映了泵与风机的总体性能。性能曲线对泵与风机的选型，经济合理的运行都起着非常重要的作用。各种泵与风机的性能曲线离心泵与风机性能曲线的分析当阀门全关时，工况为空转状态。这时候，空载功率Po主要消耗在机械损失上，而这会导致局部水温迅速升高以致汽化。因此，为防止汽化，一般不允许在空转状态下运行.离心泵与风机，在空转状态时，轴功率最小，一般为设计轴功率的百分之三十左右，为避免启动电