第一章 叶片式泵与风机的基本理论
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泵与风机课件--泵与风机的叶轮理论
送
叶轮类型包括 离心式、轴流 式、混流式等， 适用于不同的 流体输送场景
叶轮的分类
离心式叶轮：叶片沿径向分布，适用于低压、大流量场合
轴流式叶轮：叶片沿轴向分布，适用于高压、小流量场合
混流式叶轮：叶片沿径向和轴向混合分布，适用于中压、中流 量场合
旋流式叶轮：叶片沿径向和轴向旋转分布，适用于高压、大流 量场合
铸造工艺：砂型铸造、金属型铸造、离心铸造等 材料选择：不锈钢、铸铁、铝合金、铜合金等 铸造方法：重力铸造、低压铸造、高压铸造等 材料性能：耐磨性、耐腐蚀性、耐热性等 铸造缺陷：气孔、缩孔、裂纹等 铸造工艺优化：提高铸造质量，降低成本，提高生产效率
焊接工艺与材料选择
焊接工艺：包括电弧焊、激光焊、电子束焊等 材料选择：根据叶轮的工作环境和性能要求选择合适的材料，如不锈钢、铝合金、钛合金等 焊接质量控制：通过无损检测、金相分析等方法确保焊接质量 焊接工艺优化：通过优化焊接参数、改进焊接设备等方法提高焊接效率和质量
斜流式叶轮：叶片沿斜向分布，适用于低压、中流量场合
轴向流叶轮：叶片沿轴向分布，适用于低压、大流量场合
叶轮的工作原理
叶轮是泵与风机的核心部件，负责将流体能量转化为机械能
叶轮由叶片和轮毂组成，叶片负责将流体能量转化为机械能，轮毂负责支撑叶片
叶轮通过旋转将流体吸入，加速，排出，பைடு நூலகம்现流体能量的转换 叶轮的工作原理涉及到流体力学、机械工程等多个学科领域
风压：气流通过叶轮的压力
叶片角度与风量、风压的关系：叶片角度越大，风量越大，风压越小；叶片角度越小， 风量越小，风压越大。
叶片形状对风量与风压的影响
叶片形状：影响 风量与风压的主 要因素
叶片形状与风量： 叶片形状不同， 风量也不同
叶轮类型包括 离心式、轴流 式、混流式等， 适用于不同的 流体输送场景
叶轮的分类
离心式叶轮：叶片沿径向分布，适用于低压、大流量场合
轴流式叶轮：叶片沿轴向分布，适用于高压、小流量场合
混流式叶轮：叶片沿径向和轴向混合分布，适用于中压、中流 量场合
旋流式叶轮：叶片沿径向和轴向旋转分布，适用于高压、大流 量场合
铸造工艺：砂型铸造、金属型铸造、离心铸造等 材料选择：不锈钢、铸铁、铝合金、铜合金等 铸造方法：重力铸造、低压铸造、高压铸造等 材料性能：耐磨性、耐腐蚀性、耐热性等 铸造缺陷：气孔、缩孔、裂纹等 铸造工艺优化：提高铸造质量，降低成本，提高生产效率
焊接工艺与材料选择
焊接工艺：包括电弧焊、激光焊、电子束焊等 材料选择：根据叶轮的工作环境和性能要求选择合适的材料，如不锈钢、铝合金、钛合金等 焊接质量控制：通过无损检测、金相分析等方法确保焊接质量 焊接工艺优化：通过优化焊接参数、改进焊接设备等方法提高焊接效率和质量
斜流式叶轮：叶片沿斜向分布，适用于低压、中流量场合
轴向流叶轮：叶片沿轴向分布，适用于低压、大流量场合
叶轮的工作原理
叶轮是泵与风机的核心部件，负责将流体能量转化为机械能
叶轮由叶片和轮毂组成，叶片负责将流体能量转化为机械能，轮毂负责支撑叶片
叶轮通过旋转将流体吸入，加速，排出，பைடு நூலகம்现流体能量的转换 叶轮的工作原理涉及到流体力学、机械工程等多个学科领域
风压：气流通过叶轮的压力
叶片角度与风量、风压的关系：叶片角度越大，风量越大，风压越小；叶片角度越小， 风量越小，风压越大。
叶片形状对风量与风压的影响
叶片形状：影响 风量与风压的主 要因素
叶片形状与风量： 叶片形状不同， 风量也不同
泵与风机完整课件
混流式 往复式
容积式：回转式：叶 罗 罗氏 杆 茨风 风 风机 机 机
1.叶片式（动力式）
离心式 (小流量，高扬程)
7
轴流式 (大流量，低扬程)
混流式
(中流量，中扬程)
风机
轴流式静叶可调引风机
动叶
入口静叶 出口静叶
入口静叶调节机构
8
2、容积式
柱塞泵
9
（往复泵）
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。
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ηv表示。
h
24实 理际 论压 压头 头
100 %
He HT
100％
V
实际流量 理论流量
100 %
Qe QT
100％
24
1.机械损失和机械效率
• 机械损失主要包括轴端密封与轴承的摩擦损失及叶轮前后盖板外表面 与流体之间的圆盘摩擦损失两部分。
•旋转的叶轮发生摩擦而产生能量损失，约占轴功率的2
%~10%，是机械损失的主要部分。
25
Pm Pm1Pm2
m
P
Pm P
25
减小机械损失的一些措施 （1）合理地压紧填料压盖，对于泵采用机械密封。
（2）对给定的能头，增加转速，相应减小叶轮直径。
（3）试验表明，将铸铁壳腔内表面涂 漆后，效率可以提高2%～3%，叶轮盖板 和壳腔粗糙面用砂轮磨光后，效率可提高 2%～4% 。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。
叶片式泵与风机
扬程
流体通过泵或风机后所获得的能量，表现为 压力或势能的增加。
效率
泵或风机的有用功率与输入功率之比，是评 价其性能优劣的重要指标。
性能测试方法及标准
测试方法
01
采用实验手段对叶片式泵与风机的性能进行测试，包括流量、
扬程、功率等参数的测量。
测试标准
02
遵循国际或国内相关标准进行测试，如ISO、GB等，确保测试
其他类型风机技术
01
罗茨风机
罗茨风机是一种容积式风机，通过两个相互啮合的转子将气体从吸入侧
输送到排出侧。罗茨风机具有结构简单、运行平稳、噪音低等优点，适
用于低压大流量的场合。
02
斜流风机
斜流风机是一种介于离心风机和轴流风机之间的新型风机，具有高效、
低噪、节能等优点。斜流风机的气流方向介于轴向和径向之间，因此称
叶片式风机定义
叶片式风机是一种利用旋转的叶片与空气相互作用，从而产生气流 和风压的机械设备。
分类
根据结构和工作原理的不同，叶片式泵可分为离心泵、轴流泵和混流 泵等；叶片式风机可分为离心风机、轴流风机和斜流风机等。
工作原理及结构特点
工作原理
叶片式泵通过电机驱动叶轮旋转，使液体在离心力的作用下被甩出，并通过泵壳、导叶等流道将液体 输送到出口管道。叶片式风机则是通过电机驱动叶轮旋转，使空气在叶片的作用下产生气流，并通过 风机壳体和进出口管道将气流输送到指定位置。
市场需求
随着经济的发展和社会的进步，人们对流体输送和通风换气的需求不断增加，对叶片式泵和风机的性能、效率和 可靠性等要求也越来越高。因此，未来叶片式泵和风机市场将继续保持稳定增长，同时需要不断推动技术创新和 产品升级以满足市场需求。
02
第一章__泵与风机的叶轮理论
《泵与风机》 泵与风机》
例题： 1.下列说法正确的是（ ） A.绝对流动角α是v和u反方向的夹角； B.相对速度w的方向为所在处的叶片切 线方向（指向叶轮出口）； C.叶片安装角βa为叶片的切线方向 （指向叶轮出口）与圆周速度u反方向的夹角； D.相对流动角β是相对速度w与圆周速度 u的夹角。
《泵与风机》 泵与风机》
《泵与风机》 泵与风机》
Mω=ρgqVTHT∞=ρqVT（v2u∞u2-v1u∞u1） 泵的扬程： 泵的扬程：HT∞= (v2u∞u2-v1u∞u1）/g m 风机的全压： 风机的全压：pT∞=ρ(v2u∞u2-v1u∞u1） Pa 以上两式称为泵与风机的能量方程式。 以上两式称为泵与风机的能量方程式。
离心泵常取β =20° 30° 离心式风机β =40° 60° 离心泵常取β2a =20°～30°，离心式风机β2a=40°～60°。
《泵与风机》 泵与风机》
径向式： 径向式： 流道较短，通畅，流动损失较小； 流道较短，通畅，流动损失较小；能量损失比后弯 式大，效率低于后弯式，噪声也较后弯式大， 式大，效率低于后弯式，噪声也较后弯式大，在相 同尺寸和转速下，产生的扬程（风压）较后弯式大。 同尺寸和转速下，产生的扬程（风压）较后弯式大。 制作工艺简单，不易积尘。 制作工艺简单，不易积尘。
《泵与风机》 泵与风机》
《泵与风机》 泵与风机》
1.β2a对理论扬程 T∞的影响 对理论扬程H （1）后弯式叶片 ） β2a<90°，cotβ2a>0，HT∞随β2a的减小而减小，当 的减小而减小， ° ， HT∞=0时，cotβ2a= u2/v2m∞。 时 2） （2）径向式叶片 cotβ2a=0， HT∞= u22 /g ， （3）前弯式叶片 ） 的增大而增大， β2a>90°, cotβ2a<0， HT∞随β2a的增大而增大，当 ° ， HT∞=2u22 /g时，cotβ2a= -u2/v2m∞。 时
1第一章 泵与风机的叶轮理论
课堂提问
对叶轮中轴向旋涡运动描述正确的是（ ）
轴向旋涡运动属于圆周运动，它会引起叶片非工作面的圆 周速度增大，工作面的圆周速度减小；
轴向旋涡运动属于圆周运动，它会引起叶片非工作面的相 对速度增大，工作面的相对速度减小； 轴向旋涡运动属于相对运动，它会引起叶片非工作面的相 对速度增大，工作面的相对速度减小；
泵与风机 （Pump & Fan）
第一章 泵与风机的叶轮理论
本章要求
离心式泵与风机:
了解离心式泵与风机的叶轮理论； 理解并掌握流体在叶轮中的运动规律、速度三角 形；
重点掌握能量方程式的分析、叶片出口安装角对 理论能头的影响，有限叶片叶轮中流体的运动；
轴流式泵与风机:
理解流式泵与风机的基本原理、能量方程、基本 形式。
HT 0
v2 v2m
w2
2a,min
u2
出口安装角对理论扬程的影响
H T u2 (u2 v2 m cot 2 a ) g
2、β
2a=90°（径向式叶片）
cot 2 a 0
v
' 2
' w2
HT
2 u2 g
2a
u2
出口安装角对理论扬程的影响
分析条件：相同叶轮内外径、转速、叶片进口安装角、流量
H T
u2 (u2 v2 m cot 2 a ) g
出口安装角对理论扬程的影响
H T u2 (u2 v2 m cot 2 a ) g
u2 v2 m
1、β2a<90°（后弯式ຫໍສະໝຸດ 片）cot 2 a ,min
此时
H T
3、β
2a>90°（前弯式叶片）
《泵与风机》课件(第1章)
污水处理厂
7.动力工程
除了汽轮机、水轮机和燃气轮机属于现代最重要的动 力装置以外，在动力工程中还广泛地使用压缩机和液力传 动装置。 燃气轮机压缩机 压缩机是燃气轮机的重要组成部分之一，压缩机将空 气压入燃烧室，使燃料得以燃烧，产生高温高压的燃气， 燃气推动燃气轮机的叶轮转动。
涡轮增压器 涡轮增压器利用内燃机气缸排出的废气驱动涡轮机， 涡轮机则驱动一个压缩机压缩空气以提高进入气缸的空 气压力，从而增加进入气缸中的空气量。这样在相同的 气缸容积下，可以相应增加燃油量，也就提高了发动机 功率。
离心式水泵
轴流泵
混流泵
（2）容积式泵与风机
通过工作室容积周期性变化而实现输送流体的泵与风 机。根据机械运动方式的不同还可分为往复式和回转式。
（3）其他类型的泵与风机 无法归入前面两大类的泵与风机。这类泵与风机的主要 特点是利用具有较高能量工作流体来输送能量较低的流体。 例如：液环泵、射流泵等。
8.制冷与低温工程 压缩机是制冷装置中最重要的设备。制冷装置不仅在许 多工业和科学领域中有着重要的应用，而且在生活领域中亦 日益普及。在小型制冷装置中都使用容积式压缩机，而在大 型装置中则使用离心式压缩机。 9.采矿工业 矿井的排水和通风是保证矿井正常工作的重要条件，为 此需配备相应的泵与风机。 10.航天技术 燃料输送泵是火箭发动机的重要组成部分。火箭的液体燃料 是易燃、易挥发的，有时温度极低(液氢、液氧燃料)，而且 泵的尺寸和重量受到严格的限制。 在火箭和飞船的控制与导航系统中，常采用液压装置作为执 行元件，而用特殊的离心泵作为整个液压系统的动力源。
第二节 泵与风机的分类及工作原理 一、泵与风机的分类
按压力分类 泵：低压泵、中压泵、高压泵； 风机：通风机、鼓风机、压气机。 按工作原理分类
浅谈叶片式泵与风机中流体的基本理论
叶片式泵与风机流体的基本流动理论滨州市技术学院李静 256600研究流体在泵与风机内的流动规律要从泵与风机的原理和性能入手，就是要，进而找出流体流动与各过流部件几何形状之间的关系，确定适宜的流道形状，从而得到符合要求的水力（气动）性能。
一、流体在叶轮内的流动分析（一）叶轮流道的流动分析假设1、叶轮的结构组成：1——前盖板；2——后盖板；3——叶片；4、5——叶片进口、出口。
2、流动分析假设由于流体在叶轮内流动相当复杂，为了分析其流动规律，常作如下假设：（1）具有无穷多、厚度无穷薄叶片的叶轮称为理想叶轮，具有这种叶轮的叶片式泵与风机称为理想叶片式泵与风机。
由于叶片型线的约束，叶片型线与流体的运动轨迹重合。
（2）流体为理想流体，即忽略了流体的内摩擦力。
因此可不考虑由于粘性而引起的叶轮内的流动阻力损失。
（3）流动为稳定流的缓变流，即流动不随时间和空间位置的变化而变化。
（4）流体认为是不可压缩流体，这和电厂的实际情况相仿，因为液体在很大压差下体积变化甚微，而气体在压差很小时体积差值可以忽略不计。
（5）流体在叶轮内的流动是轴对称的流动。
即认为在同一半径的圆周上，流体微团有相同大小的速度。
因而，每层流面把一条流线作为研究对象即可。
（二）理想叶轮内流体的运动流体通过理想叶轮时候，流线与叶片的型显形状一致。
因此，假如旋转的叶轮的出口是封闭的，则轮内流体将随叶轮旋转作圆周运动，即为叶轮的圆周速度。
如果静止叶轮的出口通畅，则流入叶轮的流体将沿叶片的方向从进口到出口作相对于叶轮的运动，就是叶轮的相对速度。
所以，当理想叶轮旋转且出口畅开时，轮内流体一方面作圆周运动，同时又作相对运动。
它相对于静止的泵与风机的壳体的运动就是由这两种运动复合而成，称为绝对运动。
绝对运动等于圆周速度与相对速度的向量和，旋转且出口畅开的叶轮内任意点流体质点的运动状态都可以用这三个速度向量组成的向量三角形，即速度三角形表示。
二、理想轴流式泵与风机叶轮内流体的运动分析（一）叶轮流道流动分析假设流体在轴流式泵与风机叶轮内的流动同样是十分复杂，因此，为了使问题便于研究，通常根据轴流式泵与风机叶轮内流体轴向流入与流出叶轮的特点，将理想轴流式泵与风机叶轮内不可压缩流体的运动作如下简化：（1）研究对象为不可压缩流体。
第一章 泵与风机的叶轮理论
(4) 。
2 2 2 2 2 2 v2 ∞ − v1∞ u 2 −u1 w2 ∞ − w1∞ H T∞ = + + 2g 2g 2g
四、离心式叶轮叶片型式的分析
(一)叶片出口安装角对理论扬程的影响
三种叶轮的转速、叶轮外径、流量、 三种叶轮的转速、叶轮外径、流量、入口条件相同
四、离心式叶轮叶片型式的分析
动量矩定理： 动量矩定理：在定常流 动中， 动中，单位时间内流体 质量的动量矩变化， 质量的动量矩变化，等 于作用在该流体上的外 力矩。 力矩。 简化： 简化：叶片数无限多且无限 理想的无粘性流体； 薄；理想的无粘性流体；流 转速等不随时间变化时， 量、转速等不随时间变化时， 叶轮前后的流动为定常流。 叶轮前后的流动为定常流。
二、流体在叶轮中的运动及速度三角形
(二)速度三角形 (2)绝对速度圆周分速
由吸入条件决定，通常vu1 = 0 由此可确定相对速度w1的方向， 从而确定叶片的安装角β1a
(3)轴向速度
v1a
qv
π
2 2 ( D2 − d h )η vψ 4
v1a =
D2、d h：叶轮外径、轮毂直径，m;
ηv : 容积效率； [轴流泵： - 0.99]ψ：排挤系数； 0.96
∆vu v2u HT 环流系数K = = = 1− H T∞ v2u∞ v2u∞
滑移系数σ =
∆v u 2 − ∆vu = 1− u u2 v2u∞
K、σ：对H T∞的修正系数
v2u∞ u2 K = 1− 1−σ ) （ 、σ = 1 − (1 − K ) v2u∞ u2
(1)已知K , HT = KH T∞ (2)已知σ，HT =
正预旋：流体获得的理论扬程降低， 正预旋：流体获得的理论扬程降低，可以改 善流体在叶轮进口处的流动， 善流体在叶轮进口处的流动，并消除转轴背 面的旋涡区。提高泵的汽蚀性能，减小损失， 面的旋涡区。提高泵的汽蚀性能，减小损失， 提高效率。 提高效率。 负预旋：流体获得的理论扬程增加， 负预旋：流体获得的理论扬程增加，泵的抗 汽蚀性能下降，损失增加，效率降低。 汽蚀性能下降，损失增加，效率降低。
第3讲 泵与风机_第1章 叶轮理论(2)[1]
![第3讲 泵与风机_第1章 叶轮理论(2)[1]](https://img.taocdn.com/s3/m/05643017c5da50e2524d7f3e.png)
K v v HT 2u 1 2u H T v2u v2u
u2 v2u v 1 2u u2 u2
欧拉方程修正：
HT= KHT HT= u2 /g (u2 - ∆v2u - v2mctg2a) = u2 /g (u2 σ - v2mctg2a)
1.4 有限叶片叶轮中流体的运动
2a等于最大角2amax, ctg2amax=-u2/v2m
ctg2amax = - u2/v2m
ctg2amin = u2/v2m
1.3 离心式叶轮叶片型式的分析
2a对理论扬程HT的影响
我们似乎可以得出这样的结论： 前弯式叶轮的理论扬程大，因而效果好；后弯式 叶轮理论扬程小，因而效果差；径向叶轮理论扬 程居中，因而效果居中。
= a
1.3 离心式叶轮叶片型式的分析
叶片出口安装角2a
后弯式叶片 2a< 90°
径向式叶片 2a= 90°
前弯式叶片 2a＞90°
1.3 离心式叶轮叶片型式的分析
2a对理论扬程HT的影响
当流体以1=90°进入叶轮：v1u=0 1 最大理论扬程：H T u2 ν2uT g
v2m v1m 当1=90°时，v1u=0
2 2 2 v2 m v12m v2 u v1u 2g 2g
H Td
2 v 2 u 2g
1.3 离心式叶轮叶片型式的分析
当1=90°时:
2 v 2 u H Td 2g 1 H T u2 ν2uT g
v2uT 0, H T max
1 (u2T v2uT ) g
2.能量方程的另一种形式：
H T
2 2 2 ν2 ν12 u2 u12 w12 w2 2g 2g 2g
u2 v2u v 1 2u u2 u2
欧拉方程修正：
HT= KHT HT= u2 /g (u2 - ∆v2u - v2mctg2a) = u2 /g (u2 σ - v2mctg2a)
1.4 有限叶片叶轮中流体的运动
2a等于最大角2amax, ctg2amax=-u2/v2m
ctg2amax = - u2/v2m
ctg2amin = u2/v2m
1.3 离心式叶轮叶片型式的分析
2a对理论扬程HT的影响
我们似乎可以得出这样的结论： 前弯式叶轮的理论扬程大，因而效果好；后弯式 叶轮理论扬程小，因而效果差；径向叶轮理论扬 程居中，因而效果居中。
= a
1.3 离心式叶轮叶片型式的分析
叶片出口安装角2a
后弯式叶片 2a< 90°
径向式叶片 2a= 90°
前弯式叶片 2a＞90°
1.3 离心式叶轮叶片型式的分析
2a对理论扬程HT的影响
当流体以1=90°进入叶轮：v1u=0 1 最大理论扬程：H T u2 ν2uT g
v2m v1m 当1=90°时，v1u=0
2 2 2 v2 m v12m v2 u v1u 2g 2g
H Td
2 v 2 u 2g
1.3 离心式叶轮叶片型式的分析
当1=90°时:
2 v 2 u H Td 2g 1 H T u2 ν2uT g
v2uT 0, H T max
1 (u2T v2uT ) g
2.能量方程的另一种形式：
H T
2 2 2 ν2 ν12 u2 u12 w12 w2 2g 2g 2g
泵与风机的基本理论
第一章 泵与风机的基本理论
知识点：
泵与风机的分类及主要性能参数，风机参数介绍 及叶轮理论
能力目标：
了解泵与风机的分类及性能参数； 熟悉泵与风机的工作原理； 掌握叶轮理论
► ► ► ► ►
第一节 泵与风机在国民经济及火力发电厂中的地位和作用 第二节 泵与风机的分类 第三节 泵与风机的主要性能参数 第四节 泵与风机的工作原理 第五节 泵与风机的叶轮理论
第二节 泵与风机的分类
一、泵与风机的分类
(一)按工作原理分类
1.叶片式泵与风机
依靠工作叶轮的旋转运动，通过叶轮的叶片对流体做功来提高流体的能量实现 对流体的输送。根据流体流出叶轮的方向和叶轮叶片对流体做功的原理不同，叶片 式泵又分为离心式、轴流式和混流式等形式。 离心式泵与风机和其他形式相比，具有效率高、性能可靠、流量均匀、易于调 节等优点，特别是可以制成各种压力及流量的泵与风机以满足不同的需要，应用最 为广泛。在火力发电厂中，给水泵、凝结水泵以及大多数闭式循环水系统的循环水 泵等都采用离心泵；送风机、引风机等也大多用离心式风机。 轴流式泵与风机适用于大流量、低压头的情况。它们具有结构紧凑、外形尺寸 小、重量轻等特点。动叶可调式轴流风机还具有变工况性能好、工作范围大等优点， 因而其应用范围正随电站单机容量的增加而扩大，大多用作大型电站的送、引风机 以及开式循环水系统中的循环水泵。 混流式泵与风机的流量较大、压头较高，是一种介于轴流式与离心式之间的叶 片式泵与风机。混流式泵在火力发电厂的开式循环水系统或大型热力机组的循环水 系统中，常用作循环水泵；而属于混流式风机的子午加速轴流式风机主要用作锅炉 引风机。
水环式真空泵主要用于抽送气体，一般真空度可高达85％，特别适合于大型水泵(如循环水 泵等)启动时抽真空引水之用。在火力发电厂中，还常用作凝汽器的抽气装置和应用于负压 气力除灰系统之中。 罗茨鼓风机结构简单，使用维修方便，不需要内部润滑，定排量，重量轻，容积效率高， 输送介质不含油；但有运行中磨损严重、噪声的、无内压缩过程、绝热效率低等缺点。其 主要作为火力发电厂中用作气力除灰、烟气脱硫、煤粒沸腾燃烧、离子交换器逆洗等设备 或系统的送风设备。
知识点：
泵与风机的分类及主要性能参数，风机参数介绍 及叶轮理论
能力目标：
了解泵与风机的分类及性能参数； 熟悉泵与风机的工作原理； 掌握叶轮理论
► ► ► ► ►
第一节 泵与风机在国民经济及火力发电厂中的地位和作用 第二节 泵与风机的分类 第三节 泵与风机的主要性能参数 第四节 泵与风机的工作原理 第五节 泵与风机的叶轮理论
第二节 泵与风机的分类
一、泵与风机的分类
(一)按工作原理分类
1.叶片式泵与风机
依靠工作叶轮的旋转运动，通过叶轮的叶片对流体做功来提高流体的能量实现 对流体的输送。根据流体流出叶轮的方向和叶轮叶片对流体做功的原理不同，叶片 式泵又分为离心式、轴流式和混流式等形式。 离心式泵与风机和其他形式相比，具有效率高、性能可靠、流量均匀、易于调 节等优点，特别是可以制成各种压力及流量的泵与风机以满足不同的需要，应用最 为广泛。在火力发电厂中，给水泵、凝结水泵以及大多数闭式循环水系统的循环水 泵等都采用离心泵；送风机、引风机等也大多用离心式风机。 轴流式泵与风机适用于大流量、低压头的情况。它们具有结构紧凑、外形尺寸 小、重量轻等特点。动叶可调式轴流风机还具有变工况性能好、工作范围大等优点， 因而其应用范围正随电站单机容量的增加而扩大，大多用作大型电站的送、引风机 以及开式循环水系统中的循环水泵。 混流式泵与风机的流量较大、压头较高，是一种介于轴流式与离心式之间的叶 片式泵与风机。混流式泵在火力发电厂的开式循环水系统或大型热力机组的循环水 系统中，常用作循环水泵；而属于混流式风机的子午加速轴流式风机主要用作锅炉 引风机。
水环式真空泵主要用于抽送气体，一般真空度可高达85％，特别适合于大型水泵(如循环水 泵等)启动时抽真空引水之用。在火力发电厂中，还常用作凝汽器的抽气装置和应用于负压 气力除灰系统之中。 罗茨鼓风机结构简单，使用维修方便，不需要内部润滑，定排量，重量轻，容积效率高， 输送介质不含油；但有运行中磨损严重、噪声的、无内压缩过程、绝热效率低等缺点。其 主要作为火力发电厂中用作气力除灰、烟气脱硫、煤粒沸腾燃烧、离子交换器逆洗等设备 或系统的送风设备。
泵与风机绪论教学课件PPT
叶轮
导叶
二、工作原理
（二）容积式泵与风机（又称定排量式）
通过工作室 容积周期性变化 而实现输送流体 的泵与风机。
根据机械运 动方式的不同还 可分为往复式和 回转式。
活塞泵原理图
1、往复式
活塞泵模型
二、工作原理
（二）容积式泵与风机（又称定排量式） 2、回转式
悬片式真空泵
二、工作原理
（二）容积式泵与风机（又称定排量式） 2、回转式
双螺杆泵
齿轮泵
二、工作原理
（二）容积式泵与风机（又称定排量式） 2、回转式
双螺杆泵
萝次风机
二、工作原理
（三）其它类型的泵与风机 无法归入前面两大类的泵 与风机。这类泵与风机主要 特点是利用具有较高能量的 工作流体来输送能量较低的 流体。
射流泵
液环泵
§1-3 泵与风机的基本结构
一、离心泵的基本构造及工作原理 二、离心风机的基本构造及工作原理 三、轴流泵与风机的基本构造及工作原理
叶片没有盖板的叶轮称为敞开式叶轮，如图3（b）所示。只有 后盖板没有前盖板的叶轮，称为半开式叶轮，如图3（c）所示
。在抽送含有悬浮物的污水时，为了避免堵塞，离心泵常采用 敞开式或半开式叶轮，这种叶轮叶片少，一般仅为2～5片，但 水泵效率较低。
图3 叶轮形式 (a) 半开式叶轮；(b) 开式叶轮；(c) 闭式叶轮
吸入室
叶轮
扩散管 压出室
离心泵示意图
叶轮
泵壳 导叶
叶轮
轴流泵示意图
导叶 混流泵示意图
二、工作原理
（一）叶片式泵与风机
1、离心式泵与风机的工作原理
叶片迫使流体随叶轮旋转,并对流 体沿其运动方向作功；
叶轮的旋转作用使流体在叶轮中 心形成低压区，在吸入端压强的作用 下，流体经吸入室从叶轮中心流入，并在叶轮中获得机械能 后进入压出室；
导叶
二、工作原理
（二）容积式泵与风机（又称定排量式）
通过工作室 容积周期性变化 而实现输送流体 的泵与风机。
根据机械运 动方式的不同还 可分为往复式和 回转式。
活塞泵原理图
1、往复式
活塞泵模型
二、工作原理
（二）容积式泵与风机（又称定排量式） 2、回转式
悬片式真空泵
二、工作原理
（二）容积式泵与风机（又称定排量式） 2、回转式
双螺杆泵
齿轮泵
二、工作原理
（二）容积式泵与风机（又称定排量式） 2、回转式
双螺杆泵
萝次风机
二、工作原理
（三）其它类型的泵与风机 无法归入前面两大类的泵 与风机。这类泵与风机主要 特点是利用具有较高能量的 工作流体来输送能量较低的 流体。
射流泵
液环泵
§1-3 泵与风机的基本结构
一、离心泵的基本构造及工作原理 二、离心风机的基本构造及工作原理 三、轴流泵与风机的基本构造及工作原理
叶片没有盖板的叶轮称为敞开式叶轮，如图3（b）所示。只有 后盖板没有前盖板的叶轮，称为半开式叶轮，如图3（c）所示
。在抽送含有悬浮物的污水时，为了避免堵塞，离心泵常采用 敞开式或半开式叶轮，这种叶轮叶片少，一般仅为2～5片，但 水泵效率较低。
图3 叶轮形式 (a) 半开式叶轮；(b) 开式叶轮；(c) 闭式叶轮
吸入室
叶轮
扩散管 压出室
离心泵示意图
叶轮
泵壳 导叶
叶轮
轴流泵示意图
导叶 混流泵示意图
二、工作原理
（一）叶片式泵与风机
1、离心式泵与风机的工作原理
叶片迫使流体随叶轮旋转,并对流 体沿其运动方向作功；
叶轮的旋转作用使流体在叶轮中 心形成低压区，在吸入端压强的作用 下，流体经吸入室从叶轮中心流入，并在叶轮中获得机械能 后进入压出室；
叶片式泵与风机的基本理论
’ ’ ’
上，得到投影点ｍ ，图 1-1 上的左图就是这个铅垂轴面，上面有一点ｍ”，ｍ”就是ｍ的轴面 投影。类似地，设 oI 为过叶轮叶片进口边的一个轴面，则该轴面与叶片进口边有一条交线
10
（为了叙述方便，设叶片为无限薄） ，将这条交线按照旋转投影法投影到铅垂的轴面 oo 上， 则可得到与这条交线形状（叶片进口边形状）完全一样的轴面投影线，如图 1-1 左图上的 4 线。同理，如果从叶片的进口边 d 到出口 边 e 按照一定的间隔作一系列轴面，把每 一个轴面与叶片的交线按照旋转投影法 投影到 oo 轴面上，则可得到如图 1-1 左 图所示的叶轮叶片的轴面投影图。 利用轴面投影图和平面投影图可以 清楚地表达出离心式叶轮的几何形状。 通 常我们为了叙述和分析一些问题而画叶 轮的轴面投影图和平面投影图时， 只是简 单地画成图 1-2 所示的样子。 ２．流动分析假设 由于流体在叶轮内流动相当复杂， 为 了分析其流动规律，常作如下假设： （1）叶轮中的叶片为无限多，即认为叶轮的叶片是一些无厚度的骨线（或称型线） 。受 叶片型线的约束，流体微团的运动轨迹完全与叶片型线相重合。 （2）流体为理想流体，即忽略了流体的粘性。因此可暂不考虑由于粘性使速度场不均 匀而带来的叶轮内的流动损失。 （3）流动为稳定流，即流动不随时间变化。 （4）流体是不可压缩的，这一点和实际情况差别不大，因为液体在很大压差下体积变 化甚微，而气体在压差很小时体积变化也常忽略不计。 （5）流体在叶轮内的流动是轴对称的流动。即认为在同一半径的圆周上，流体微团有 相同大小的速度。就是说，每一层流面（流面是流线绕叶轮轴心线旋转一周所形成的面）上 的流线形状完全相同，因而，每层流面只需研究一条流线即可。 （二） 叶轮内流体的运动及其速度三角形 １．叶轮内流体的运动及其速度三角形 叶轮旋转时， 流体一方面和叶轮一起作旋转运动， 同时又在叶轮流道中沿叶片向外流动。 因此，流体在叶轮内的运动是一种复合运动，它可以分解为牵连运动和相对运动。 所谓牵连运动是指：当叶轮旋转时，流体微团在叶轮作用下沿着圆周方向的运动。如图 1-3（a）所示。这时可以把流体微团看成好象是固定在叶轮上随叶轮一起旋转的刚体，其速 度称为牵连速度，用 u 表示。显然它的方向与圆周的切线方向一致，大小与所在的圆周半径 r 和转速 n 有关。 所谓相对运动，是指流体微团在叶轮流道内相对于叶片的运动，如图 1-3（b）所示。 其速度称为相对速度，用 w 表示。显然它的方向就是质点所在处叶片的切线方向，大小与
上，得到投影点ｍ ，图 1-1 上的左图就是这个铅垂轴面，上面有一点ｍ”，ｍ”就是ｍ的轴面 投影。类似地，设 oI 为过叶轮叶片进口边的一个轴面，则该轴面与叶片进口边有一条交线
10
（为了叙述方便，设叶片为无限薄） ，将这条交线按照旋转投影法投影到铅垂的轴面 oo 上， 则可得到与这条交线形状（叶片进口边形状）完全一样的轴面投影线，如图 1-1 左图上的 4 线。同理，如果从叶片的进口边 d 到出口 边 e 按照一定的间隔作一系列轴面，把每 一个轴面与叶片的交线按照旋转投影法 投影到 oo 轴面上，则可得到如图 1-1 左 图所示的叶轮叶片的轴面投影图。 利用轴面投影图和平面投影图可以 清楚地表达出离心式叶轮的几何形状。 通 常我们为了叙述和分析一些问题而画叶 轮的轴面投影图和平面投影图时， 只是简 单地画成图 1-2 所示的样子。 ２．流动分析假设 由于流体在叶轮内流动相当复杂， 为 了分析其流动规律，常作如下假设： （1）叶轮中的叶片为无限多，即认为叶轮的叶片是一些无厚度的骨线（或称型线） 。受 叶片型线的约束，流体微团的运动轨迹完全与叶片型线相重合。 （2）流体为理想流体，即忽略了流体的粘性。因此可暂不考虑由于粘性使速度场不均 匀而带来的叶轮内的流动损失。 （3）流动为稳定流，即流动不随时间变化。 （4）流体是不可压缩的，这一点和实际情况差别不大，因为液体在很大压差下体积变 化甚微，而气体在压差很小时体积变化也常忽略不计。 （5）流体在叶轮内的流动是轴对称的流动。即认为在同一半径的圆周上，流体微团有 相同大小的速度。就是说，每一层流面（流面是流线绕叶轮轴心线旋转一周所形成的面）上 的流线形状完全相同，因而，每层流面只需研究一条流线即可。 （二） 叶轮内流体的运动及其速度三角形 １．叶轮内流体的运动及其速度三角形 叶轮旋转时， 流体一方面和叶轮一起作旋转运动， 同时又在叶轮流道中沿叶片向外流动。 因此，流体在叶轮内的运动是一种复合运动，它可以分解为牵连运动和相对运动。 所谓牵连运动是指：当叶轮旋转时，流体微团在叶轮作用下沿着圆周方向的运动。如图 1-3（a）所示。这时可以把流体微团看成好象是固定在叶轮上随叶轮一起旋转的刚体，其速 度称为牵连速度，用 u 表示。显然它的方向与圆周的切线方向一致，大小与所在的圆周半径 r 和转速 n 有关。 所谓相对运动，是指流体微团在叶轮流道内相对于叶片的运动，如图 1-3（b）所示。 其速度称为相对速度，用 w 表示。显然它的方向就是质点所在处叶片的切线方向，大小与
叶片式泵与风机的理论
第八章叶片式泵与风机的理论第一节离心式泵与风机的叶轮理论离心式泵与风机是由原动机拖动叶轮旋转，叶轮上的叶片就对流体做功，从而使流体获得压能及动能。
因此，叶轮是实现机械能转换为流体能量的主要部件。
一、离心式泵与风机的工作原理泵与风机的工作过程可以用图2—l来说明。
先在叶轮内充满流体，并在叶轮不同方向上取A、B、C、D几块流体，当叶轮旋转时，各块流体也被叶轮带动一起旋转起来。
这时每块流体必然受到离心力的作用，从而使流体的压能提高，这时流体从叶轮中心被甩向叶轮外缘，，于是叶轮中心O处就形成真空。
界流体在大气压力作用下，源源不断地沿着吸人管向O处补充，而已从叶轮获得能量的流体则流人蜗壳内，并将一部分动能转变为压能，然后沿压出管道排出。
由于叶轮连续转动，就形成了泵与风机的连续工作过程。
流体在封闭的叶轮中所获得的能（静压能）：上式指出：流体在封闭的叶轮内作旋转运动时,叶轮进出口的压力差与叶轮转动角速度的平方成正比关系变化；与进出口直径有关，内径越小，外径越大则压力差越大，但进出口直径均受一定条件的限制；且与密度成正比关系变化，密度大的流体压力差也越大。
二、流体在叶轮内的运动及速度三角形为讨论叶轮与流体相互作用的能量转换关系，首先要了解流体在叶轮内的运动，由于流体在叶轮内的运动比较复杂，为此作如下假设：①叶轮中叶片数为无限多且无限薄，即流体质点严格地沿叶片型线流动，也就是流体质点的运动轨迹与叶片的外形曲线相重合；②为理想流体，即无粘性的流体，暂不考虑由粘性产生的能量损失；③流体作定常流动。
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为复合运动。
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)，如图2—3(a)所示。
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，大小与所在半径及转速有关。
流体沿叶轮流道的运动，称相对运动，如图2—3(b)所示，其运动速度称相对速度，符号w表示，其方向为叶片的切线方向、大小与流量及流道形状有关。
第一章 泵与风机的叶轮理论(2)..
2018/10/14 第8页 第一章 泵与风机的叶轮理论
总结：
流体获得的能量＝叶轮从外界向流体供给的能量
功率等于外力矩乘叶轮
功率等于流体的能量
角速度：P＝M
P＝ gq vT H T
P ρqvT（ －r1v1uT）ω r2 v2uT
gqvT HT＝qvT（ r2 v 2uT－r 1v1uT）
2 2
2
2
u 故H T （v 2u -v1u） g 15.39m/s （ 2m/s - 0） 3.14m 2 9.81m/s
2018/10/14 第18页 第一章 泵与风机的叶轮理论
例1-2
解:(2)计算叶轮进、出口相对速度的角度变化（β2-β1 ） 如下：
va v1 4.01m / s tan 1 0.261 u u 15.39m / s 1 1438'
q vT r2v2u
qvT r1v1u
在稳定流动中，M=K2-K1。且，
M=qVT(2ur2-1ur1)
速度矩
l2
2018/10/14
l1
第6页
相对坐标系
第一章 泵与风机的叶轮理论
一、能量方程式的推导（以离心式叶轮为例）
4、欧拉方程
当叶轮以等角速度旋转时，则原动机通过转轴传给流体 的功率为：
m
v2m
2
v2u
2
u2
由叶轮叶片进、出口速度三角形可知：
ui iu ui i cos i
H T
其中i=1或 i=2，将上式代入理论扬程HT 的表达式，得：
1 2 ( i ui2 w i2 ) 2
2 2
2 2
动能头
总结：
流体获得的能量＝叶轮从外界向流体供给的能量
功率等于外力矩乘叶轮
功率等于流体的能量
角速度：P＝M
P＝ gq vT H T
P ρqvT（ －r1v1uT）ω r2 v2uT
gqvT HT＝qvT（ r2 v 2uT－r 1v1uT）
2 2
2
2
u 故H T （v 2u -v1u） g 15.39m/s （ 2m/s - 0） 3.14m 2 9.81m/s
2018/10/14 第18页 第一章 泵与风机的叶轮理论
例1-2
解:(2)计算叶轮进、出口相对速度的角度变化（β2-β1 ） 如下：
va v1 4.01m / s tan 1 0.261 u u 15.39m / s 1 1438'
q vT r2v2u
qvT r1v1u
在稳定流动中，M=K2-K1。且，
M=qVT(2ur2-1ur1)
速度矩
l2
2018/10/14
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第6页
相对坐标系
第一章 泵与风机的叶轮理论
一、能量方程式的推导（以离心式叶轮为例）
4、欧拉方程
当叶轮以等角速度旋转时，则原动机通过转轴传给流体 的功率为：
m
v2m
2
v2u
2
u2
由叶轮叶片进、出口速度三角形可知：
ui iu ui i cos i
H T
其中i=1或 i=2，将上式代入理论扬程HT 的表达式，得：
1 2 ( i ui2 w i2 ) 2
2 2
2 2
动能头
2泵与风机_第一章_泵与风机的叶轮理论
对于轴流式叶轮：由于Hst中的第一项=0，说明在其它
条件相同的情况下，轴流式泵与风机的能头低于离心式。
25
四、离心式叶轮叶片型式的分析
(a) β2a<90º，后弯式叶片 (b) 前弯式叶片
26
当α1∞＝90º时，能量方程式为 u 2 v 2 u H T g 而 v u v cot
排出泵外，叶轮中心处形成低
压，从而吸入新的水流，构成 不断的水流输送作用。
• 另外，泵壳内的液体部分动能
离心式水泵
还转变成静压能。
2
离心泵工作过程
•开泵前，泵内灌满要输送的液体。 生离心力。液体从叶轮中心被抛向叶轮 外周，压力增高，高速流入泵壳。 体的流速减慢，使大部分动能转化为压 力能。最后液体以较高的静压从出口流 入排出管。 • 泵内的液体被抛出后，叶轮的中心形 成了真空，在液面压强与泵内压力的压
• 叶片出口处相对速度的方向，受到叶片的约束而与叶 片相切，即w2的方向为叶片无限多时叶片出口安装角 的方向（βa＝β∞）。
• 根据u2、v2m 的大小和方向和w2的方向，可作出口速度 三角形。
15
三、 离心泵与风机的能量方程式
• 由于流体在叶轮内的运动比较复杂，为此作如下假设：
• ①叶轮中叶片数为无限多且无限薄，即流体质点严格地沿叶片型
H T
2 2 2 u2 u12 12 2 c2 c12 2g 2g 2g
离心力的作用下叶轮旋 转所增加的静压头 叶片间通道面积逐渐加大
液体流经叶轮后所增 Hst（静压头）Hd(动压头) 加的动压头（在蜗壳 中其中一部分将转变 为静压能）
使液体的相对速度减少所
增加的静压头
线流动，也就是流体质点的运动轨迹与叶片的外形曲线相重合，
《流体机械》复习
《流体机械》部分第一章 泵与风机的分类及工作原理1、泵与风机的分类基工作原理2、泵与风机的特性参数水泵：流量，扬程H （单位重量的液体在泵内所获得的总能量，单位为m ），转速，功率（轴功率、有效功率()1000kW Na HQ γ=），效率，允许吸上真空度。
风机：风量，风压P （单位体积的气体在风机内所获得的总能量，单位为Pa ），转速，功率（轴功率、有效功率()1000kW Na HQ =），效率。
第二章 泵与风机的基本理论1、速度三角形2、离心式泵与风机的基本方程式 （1）理论流量：222T r Q D b c ψπ=（2）叶片无限多时的理论压头基本方程：()22111T u u H u c u c g∞=± 222222211221222T u u w w c c H g g g∞---=++（3）叶片出口安装角对压头分配的影响（前弯290β> 、径向290β= 、后弯290β< 叶片叶轮的性能）3、离心式泵与离心风机的典型特性曲线4、轴流风机的速度三角形和基本方程式()21T u u uH c c g=±，()21T u u P u c c ρ=± 5、轴流通风机的特性曲线（特点）全压特性曲线静压特性6、泵与风机的相似理论（1）相似条件：几何形似、运动相似、动力相似（含义）（2）相似定律：彼此相似的泵或风机在相似工况点的压头、流量、功率之间的比例关系，利用相似定律可以将依据模型实验的结果推算出实物的特性，以及当工作介质、转速发生变化后的特性。
2222m m m m D P n P n D ρρ⎛⎫⎛⎫= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭322m m m D Q n Q n D ⎛⎫= ⎪⎝⎭3522m m m m D N n N n D ρρ⎛⎫⎛⎫= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭（3）比例定律：当泵或风机转速变化时，对应工况点的压头、流量和功率分别按转速比的平方、一次方和三次方而变化。
第1章 泵与风机
HT
2 2 2 2 2 2 v2 v u u w w 2 1 2 1 1 2g 2g 2g
2 2 v2 v 1 2g
2 2 u2 u12 w12 w2 2g 2g
动扬程 H d
静扬程 H st
动压头 gH d 静压头 gH st
60 60
叶片出口轴面速度 v2m
叶片出口旋绕速度
v2u u2 v2m cot 2 31.12 4.36 cot 250 21.76m / s
HT 1 1 u2v2u 31.12 21.76 69.1m g 9.8
qVT 0.112 4.36m / s D2b2 3.1415 0.41 0.02
一些叶片形式和出口安装角的大致范围
出口安装角范围 叶 片 形 式 出口安装角范围
强后向叶片（水泵型） 后向圆弧叶片 后向直叶片 后向翼型叶片
20~30 30~60 40~60 40~60
径向出口叶片 径向直叶片 前向叶片 强前向叶片（多翼叶）
90 90 118~150 150~175
v1u u1 v1r cot 1
w12 v12 u12 2v1u1 cos 1 v12 u12 2v1uu1
2 2 2 2 2 w2 v2 u2 2v2u2 cos 1 v2 u2 2v2uu2
第一节 离心式泵与风机的基本理论
三、能量方程及其分析
后弯式叶片 前弯式叶片。
径向式叶片
1
v2 u
HT
u2 u2 v2m cot 2a g
19
第一节 离心式泵与风机的基本理论
（四）讨论
2 2 2 2 2 2 v2 v u u w w 2 1 2 1 1 2g 2g 2g
2 2 v2 v 1 2g
2 2 u2 u12 w12 w2 2g 2g
动扬程 H d
静扬程 H st
动压头 gH d 静压头 gH st
60 60
叶片出口轴面速度 v2m
叶片出口旋绕速度
v2u u2 v2m cot 2 31.12 4.36 cot 250 21.76m / s
HT 1 1 u2v2u 31.12 21.76 69.1m g 9.8
qVT 0.112 4.36m / s D2b2 3.1415 0.41 0.02
一些叶片形式和出口安装角的大致范围
出口安装角范围 叶 片 形 式 出口安装角范围
强后向叶片（水泵型） 后向圆弧叶片 后向直叶片 后向翼型叶片
20~30 30~60 40~60 40~60
径向出口叶片 径向直叶片 前向叶片 强前向叶片（多翼叶）
90 90 118~150 150~175
v1u u1 v1r cot 1
w12 v12 u12 2v1u1 cos 1 v12 u12 2v1uu1
2 2 2 2 2 w2 v2 u2 2v2u2 cos 1 v2 u2 2v2uu2
第一节 离心式泵与风机的基本理论
三、能量方程及其分析
后弯式叶片 前弯式叶片。
径向式叶片
1
v2 u
HT
u2 u2 v2m cot 2a g
19
第一节 离心式泵与风机的基本理论
（四）讨论
流体力学泵与风机——叶片式泵与风机的理论
离心式泵与风机的工作原理
工作原理图释
工作原理图释
➢ 先在叶轮内充满流体，并在叶轮不同方向 上取A、B、C、D几块流体，当叶轮旋转 时，各块流体也被叶轮带动一起旋转起来。 这时每块流体必然受到离心力的作用，从 而使流体的压能提高，这时流体从叶轮中 心被甩向叶轮外缘，，于是叶轮中心O处 就形成真空。外界流体在大气压力作用下， 源源不断地沿着吸人管向中心O处补充， 而已从叶轮获得能量的流体则流人蜗壳内， 并将一部分动能转变为压能，然后沿压出 管道排出。由于叶轮连续转动，就形成了 泵与风机的连续工作过程。
泵与风机性能曲线 离心式泵与风机性能曲线分析 轴流式泵与风机的性能曲线分析
主页
功率
➢ 功率是指单位时间内所做的功。 1．有效功率Pe。 ➢ 有效功率是单位时间内通过泵或风机流体实际所得到功率。
➢ 2．轴功率P ➢ 轴功率是原动机传给泵或风机轴上的功率。
3．原动机功率PM： ➢ 原动机功率系指原动机输出功率。
➢ 出口速度三角形变化
出口速度三角形变化
➢ 由于流体分布不均匀，则在叶轮 出口处，相对速度的方向不再是 叶片出口的切线方向，而是向叶 轮旋转的反方向转动了个角度， 使流动角β2叶片安装角β2a，出口 速度三角形由△abc变为△abd
➢ 由轴向涡流引起速度偏移，使β2 <β2a导致v2u<v2u∞，使有限叶片 叶轮的理论能头下降。则有限叶 片叶轮的理论能头为HT，一般用 滑移系数K来修正无限多叶片叶 轮的理论能头，即
叶片式泵与风机的理论
泵与风机的叶轮理论
离心式泵与风机的叶轮理论 轴流式泵与风机的叶轮理论
泵与风机的性能曲线 相似理论
离心式泵与风机的叶轮理论
离心式泵与风机的工作原理 流体在叶轮内的运动及速度三角形 能量方程式(欧拉方程式)及其分析 离心式叶轮叶片型式的分析 有限叶片叶轮中流体的运动
泵与风机第一章
压出室 (见图1-16)
其作用是收集从叶轮中高速流出的液体，使其速度降低， 其作用是收集从叶轮中高速流出的液体，使其速度降低， 转变动能为压力能，并且把液体按一定要求送入下级叶轮进 转变动能为压力能， 口或送至排出管路。 口或送至排出管路。
二、叶片式泵的型式和典型结构
按主轴方向分
• 卧式 • 立式 • 斜式
用 pst 表示：
1 2 pst = p − pd 2 = p2 − p1 − ρv1 2
(P ) a
(1-10)
功率
通常是指轴功率，用 P 表示; 还有内功率 P 、全压 sh i 有效功率P 、静压有效功率 P 。 e est
全压效率和全压内效率
P 全压效率 η = e ×100% P sh
全压内效率 ηi =
1-23所示。 23所示。 所示
特殊结构的叶片式泵
• 潜水泵 • 屏蔽泵
• 贯流式泵 • 自吸泵
• 管道泵 无需特别改变管路即可安装。 无需特别改变管路即可安装。 • 磁力泵 电动机带动外磁钢旋转，通过磁感应使和叶轮连 电动机带动外磁钢旋转，
在一起的内磁钢旋转，内外磁钢间有隔离套。 在一起的内磁钢旋转，内外磁钢间有隔离套。
2. 按工作原理分
叶片式泵与风机( 叶片式泵与风机(图1-7、31) 容积式泵与风机( 容积式泵与风机(图1-10、11、12、30) 10、11、12、 其它类型泵与风机(图1-13) 其它类型泵与风机(
各种泵的使用范围( 3. 各种泵的使用范围(图1-8) 各种风机的使用范围( 4. 各种风机的使用范围(图1-9)
第五节 叶片式风机的主要部件和结构型式
分为离心式、轴流式和混流式三种结构型式 （见图 1－25，26，27）。 本节主要讨论在工程上 应用广泛的离心式通风机。 一、离风式通风机的主要部件
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9
对性能曲线的说明
• 以上从理论的上定性的分析了离心式泵与风 机的性能曲线，而实际性能曲线只能用试验 的方法来绘制。
• 性能曲线中，流量为0附近和曲线与流量轴相 交附近区域不实际？
10
11
（一）不同类型泵与风机的性能曲线的比较 扬程（压强）性能的比较
12
a. 陡降型曲线 b. 大能头对应小流量 c. b. 平坦型曲线 c. 小能头对应大流量
第一章 叶片式泵与风机的 基本理论
1
4
5
第六节：叶片式泵与风机的性能曲线
• 为什么各个参数都要表示成与流量的关系？ • 工况的概念？ • 让泵与风机在什么工况下工作？ • 能头与轴功率关系？ • 性能曲线主要或常用的有哪三种？
6
Байду номын сангаас
能头与流量性能曲线
7
功率与流量性能曲线
8
效率与流量性能曲线
c. 有驼峰的性能曲线 d. 要避免峰值左侧不
稳定区
13
轴功率性能的比较（过载问题）
14
效率性能的比较（过载问题）
15
（二）不同流通形式泵与风机的 性能曲线的比较
扬 程
16
轴 功 率
17
效 率
18
轴向涡流引起的 回流现象
19
• 预旋的含义？ • 预旋有些是自然出现的，有些是人
为的。 • 预旋对泵与风机的性能有坏的影响
也有好的影响。
20
第五节、第六节知识重点
• 通过分析损失与效率，从理论的上定性的分 析了离心式泵与风机的性能曲线。
• 掌握实际能头、轴功率和效率性能曲线的变 化特点？
• 会分析不同离心式叶轮、不同流通形式叶轮 性能的差异。
• 了解轴向涡流引起的回流现象。 • 大致了解泵与风机进口有预旋安排。
21
作业
1. 对于大流量-小压比和小流量-大压比的要求， 各应选取哪种流通形式的泵与风机？为什么？
2. 轴流式和离心式泵与风机在启动时，其阀门 开度有何差异，为什么？
3. 轴流式叶轮，其叶片常常做成可调的，其在 效率特性上的解释是什么？
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对性能曲线的说明
• 以上从理论的上定性的分析了离心式泵与风 机的性能曲线，而实际性能曲线只能用试验 的方法来绘制。
• 性能曲线中，流量为0附近和曲线与流量轴相 交附近区域不实际？
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（一）不同类型泵与风机的性能曲线的比较 扬程（压强）性能的比较
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a. 陡降型曲线 b. 大能头对应小流量 c. b. 平坦型曲线 c. 小能头对应大流量
第一章 叶片式泵与风机的 基本理论
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第六节：叶片式泵与风机的性能曲线
• 为什么各个参数都要表示成与流量的关系？ • 工况的概念？ • 让泵与风机在什么工况下工作？ • 能头与轴功率关系？ • 性能曲线主要或常用的有哪三种？
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Байду номын сангаас
能头与流量性能曲线
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功率与流量性能曲线
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效率与流量性能曲线
c. 有驼峰的性能曲线 d. 要避免峰值左侧不
稳定区
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轴功率性能的比较（过载问题）
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效率性能的比较（过载问题）
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（二）不同流通形式泵与风机的 性能曲线的比较
扬 程
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轴 功 率
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效 率
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轴向涡流引起的 回流现象
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• 预旋的含义？ • 预旋有些是自然出现的，有些是人
为的。 • 预旋对泵与风机的性能有坏的影响
也有好的影响。
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第五节、第六节知识重点
• 通过分析损失与效率，从理论的上定性的分 析了离心式泵与风机的性能曲线。
• 掌握实际能头、轴功率和效率性能曲线的变 化特点？
• 会分析不同离心式叶轮、不同流通形式叶轮 性能的差异。
• 了解轴向涡流引起的回流现象。 • 大致了解泵与风机进口有预旋安排。
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作业
1. 对于大流量-小压比和小流量-大压比的要求， 各应选取哪种流通形式的泵与风机？为什么？
2. 轴流式和离心式泵与风机在启动时，其阀门 开度有何差异，为什么？
3. 轴流式叶轮，其叶片常常做成可调的，其在 效率特性上的解释是什么？
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