泵与风机课件(2)
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泵与风机完整课件
泵与风机完整课件
目录
CONTENTS
• 泵与风机基本概念及分类 • 泵与风机选型与设计 • 泵与风机运行特性及调节方法 • 泵与风机性能测试与评估 • 泵与风机故障诊断与维护保养 • 泵与风机节能技术探讨
01 泵与风机基本概念及分 类
定义及工作原理
定义
泵与风机是流体机械中的两类重 要设备，用于输送气体或液体， 提升流体的压力或输送流体。
01
02
03
变速调节
通过改变泵的转速来调节 流量和扬程，适用于需要 大范围调节且对效率要求 较高的场合。
节流调节
通过改变管路中阀门的开 度来调节流量和扬程，适 用于小范围调节且对效率 要求不高的场合。
切割叶轮调节
通过切割叶轮直径来改变 泵的扬程和流量，适用于 需要降低扬程或流量的场 合。
实例分析：某泵站运行调节策略优化
。
确定流量和扬程
根据工艺要求确定所需流量和 扬程，并考虑一定余量。
选择泵或风机类型
根据流体性质、输送距离、安 装条件等选择适合的泵或风机
类型。
校核性能参数
对所选泵或风机的性能参数进 行校核，确保其满足工艺要求
。
设计计算方法
相似换算
利用相似原理，将模型试验结 果换算到实际泵或风机的性能
参数上。
系统阻力计算
采用标准化的测试程序，包括准备、 安装、调试、运行和数据分析等步骤 ，确保测试结果的准确性和可重复性 。
性能测试标准
测试参数与指标
关注流量、扬程、功率、效率等关键 性能参数，以及振动、噪音、温升等 辅助指标，全面评估泵与风机的性能 表现。
遵循国际或行业内的相关标准，如 ISO、API等，以及特定的设备制造商 标准，确保测试的公正性和客观性。
目录
CONTENTS
• 泵与风机基本概念及分类 • 泵与风机选型与设计 • 泵与风机运行特性及调节方法 • 泵与风机性能测试与评估 • 泵与风机故障诊断与维护保养 • 泵与风机节能技术探讨
01 泵与风机基本概念及分 类
定义及工作原理
定义
泵与风机是流体机械中的两类重 要设备，用于输送气体或液体， 提升流体的压力或输送流体。
01
02
03
变速调节
通过改变泵的转速来调节 流量和扬程，适用于需要 大范围调节且对效率要求 较高的场合。
节流调节
通过改变管路中阀门的开 度来调节流量和扬程，适 用于小范围调节且对效率 要求不高的场合。
切割叶轮调节
通过切割叶轮直径来改变 泵的扬程和流量，适用于 需要降低扬程或流量的场 合。
实例分析：某泵站运行调节策略优化
。
确定流量和扬程
根据工艺要求确定所需流量和 扬程，并考虑一定余量。
选择泵或风机类型
根据流体性质、输送距离、安 装条件等选择适合的泵或风机
类型。
校核性能参数
对所选泵或风机的性能参数进 行校核，确保其满足工艺要求
。
设计计算方法
相似换算
利用相似原理，将模型试验结 果换算到实际泵或风机的性能
参数上。
系统阻力计算
采用标准化的测试程序，包括准备、 安装、调试、运行和数据分析等步骤 ，确保测试结果的准确性和可重复性 。
性能测试标准
测试参数与指标
关注流量、扬程、功率、效率等关键 性能参数，以及振动、噪音、温升等 辅助指标，全面评估泵与风机的性能 表现。
遵循国际或行业内的相关标准，如 ISO、API等，以及特定的设备制造商 标准，确保测试的公正性和客观性。
泵与风机完整PPT课件
03
泵与风机运行调节与维护
运行调节方法
01
02
03
变速调节
通过改变泵与风机的转速 来调节流量，适用于电动 机驱动的设备。
节流调节
通过改变管道中阀门的开 度来调节流量，简单易行 但效率较低。
汽蚀调节
通过改变泵入口压力或温 度来调节流量，适用于某 些特定类型的泵。
维护保养措施
定期检查
对泵与风机的运行状态进 行定期检查，包括振动、 噪音、温度等指标。
高效水力设计
01
通过优化水力模型，降低水力损失，提高泵与风机的运行效率。
高效电机设计
02
采用高效电机，提高电机效率，降低能源消耗。
高效控制系统设计
03
采用先进的控制系统，实现泵与风机的智能控制和优化运行，
提高整体运行效率。
系统节能改造方案
系统诊断与优化
通过对现有泵与风机系统进行全 面诊断，找出能源浪费的症结所
实验讨论
03
04
05
1. 分析实验结果与理论 2. 讨论实验操作过程中 3. 提出改进实验方案或
预测的差异及原因；
遇到的问题及解决方法； 方法的建议。
THANKS
感谢观看
发生。
04
泵与风机节能技术及应用
节能技术概述
节能技术定义
通过改进设备设计、提高运行效率、减少能源浪费等手段，实现 能源的有效利用和节约。
节能技术分类
包括设备节能技术、系统节能技术广泛应用于工业、建筑、交通等领域，是实现可持续发展的重要 手段。
高效节能产品设计
确定转速n和功率P
根据所选类型和性能参数确定 转速和功率。
选型原则
根据实际需求，综合考虑性能 参数、可靠性、经济性等因素 进行选型。
《泵与风机》课件(第2章)
四．动点的选择原则： 一般选择主动件与从动件的连接点，它是对两个坐标系都有 运动的点。 五．动系的选择原则： 动点对动系有相对运动，且相对运动的轨迹是已知的， 或者能直接看出的。 下面举例说明以上各概念： 动点：AB杆上A点 动系：固结于凸轮Ｏ'上 静系：固结在地面上
绝对运动： 直线
相对运动： 曲线（圆弧）
在速度三角形中，绝对速度和圆周速度的夹角称 为进流角，用α 表示；相对速度和圆周速度的反方向的 夹角称为流动角，用β 表示；而把叶片切线与圆周速度 反方向的夹角称为叶片安装角，用 β y 表示。 当流体沿着叶片的型线流动时，流动角等于安装 角，即 β ＝ β y
为了计算方便，常将绝对速度分解成两个相互垂 直的速度分量：一个是在直径方向上的投影，用 vr 表 v 示，r v sin ，称为轴面分速度；一个是在圆周切线 方向上的投影，用 vu 表示， vu v cos ，称为圆周分速 度。
b
a
b1
多点要素（线、面） 旋转时，不能改变它们 之间的相互位置，旋转 要遵循“三同”原则： 同轴、同方向、同角度。
b′
o′
b1′
a′ x b o′
a1′ a1
e
保证线段AB绕铅垂线旋转时， 两端点相互位置不变的作图
e1
a
o
b1
例1 求AB的实长及对V面的倾角β 。
a′
分析：
1. 将线段AB绕正垂线 旋转到水平线位置。 2. 把B 点设在轴上，仅 转A点即可解题。
一、流体在离心式叶轮内的流动分析
1.叶轮流道投影图 离心式叶轮的形状用通常的机械制图方法在图纸上 是表示不清的。 设有一离心式叶轮，如图2-1所示，用通常的投影方 法能表示出叶轮前后盖板的形状，但不能表示出叶片曲 面的形状。
泵与风机完整通用课件
泵无法启动
检查电源连接、电机和泵的机械部件 是否正常，如有问题及时维修或更换 。
流量不足
检查泵的入口和出口管道是否堵塞、 叶轮是否磨损或堵塞，根据情况进行 清理或更换。
噪音过大
检查泵的机械部件是否松动或损坏、 润滑是否良好，根据情况进行紧固或 更换。
温度过高
检查泵的运行环境是否良好、润滑是 否良好、泵的机械部件是否正常，如 有问题及时处理。
风机的常见故障及处理方法
风机振动过大
流量不足
检查风机的安装基础是否牢固、机械部件 是否松动或损坏，根据情况进行加固或更 换。
检查风机的入口和出口管道是否堵塞、叶 片是否磨损或松动，根据情况进行清理或 更换。
噪音过大
温度过高
检查风机的机械部件是否正常、润滑是否 良好，根据情况进行维修或更换。
检查风机的运行环境是否良好、润滑是否 良好、机械部件是否正常，如有问题及时 处理。
泵的选型与设计
详细描述 根据工艺流程和介质特性选择泵的类型，如离心泵、往复泵、齿轮泵等。
根据流量和扬程等参数选择合适的泵型号，确保满足工艺要求。
泵的选型与设计
• 考虑泵的效率、可靠性、维修性等因素，选择质 量可靠、性能稳定的泵产品。
泵的选型与设计
风机的选型与设计
总结词：根据风量、风压、介质特性等参数选择合适的风机类型，考虑风机的能 效、噪音、振动等因素。
感谢您的观看
THANKS
高效的风机能够降低能源消耗 和运行成本，未来风机将通过 优化设计、改进制造工艺等方 式提高效率，降低能耗。
智能化技术将在风机领域得到 广泛应用，实现远程监控、故 障预警、自动调节等功能，提 高风机的运行效率和可靠性。
未来风机将更加注重环保性能 ，采用环保材料和工艺，降低 噪音和振动，提高能效，减少 对环境的影响。同时，开发可 再生能源的风机将成为行业的 重要发展方向。
检查电源连接、电机和泵的机械部件 是否正常，如有问题及时维修或更换 。
流量不足
检查泵的入口和出口管道是否堵塞、 叶轮是否磨损或堵塞，根据情况进行 清理或更换。
噪音过大
检查泵的机械部件是否松动或损坏、 润滑是否良好，根据情况进行紧固或 更换。
温度过高
检查泵的运行环境是否良好、润滑是 否良好、泵的机械部件是否正常，如 有问题及时处理。
风机的常见故障及处理方法
风机振动过大
流量不足
检查风机的安装基础是否牢固、机械部件 是否松动或损坏，根据情况进行加固或更 换。
检查风机的入口和出口管道是否堵塞、叶 片是否磨损或松动，根据情况进行清理或 更换。
噪音过大
温度过高
检查风机的机械部件是否正常、润滑是否 良好，根据情况进行维修或更换。
检查风机的运行环境是否良好、润滑是否 良好、机械部件是否正常，如有问题及时 处理。
泵的选型与设计
详细描述 根据工艺流程和介质特性选择泵的类型，如离心泵、往复泵、齿轮泵等。
根据流量和扬程等参数选择合适的泵型号，确保满足工艺要求。
泵的选型与设计
• 考虑泵的效率、可靠性、维修性等因素，选择质 量可靠、性能稳定的泵产品。
泵的选型与设计
风机的选型与设计
总结词：根据风量、风压、介质特性等参数选择合适的风机类型，考虑风机的能 效、噪音、振动等因素。
感谢您的观看
THANKS
高效的风机能够降低能源消耗 和运行成本，未来风机将通过 优化设计、改进制造工艺等方 式提高效率，降低能耗。
智能化技术将在风机领域得到 广泛应用，实现远程监控、故 障预警、自动调节等功能，提 高风机的运行效率和可靠性。
未来风机将更加注重环保性能 ，采用环保材料和工艺，降低 噪音和振动，提高能效，减少 对环境的影响。同时，开发可 再生能源的风机将成为行业的 重要发展方向。
泵与风机的构造及工作原理解析ppt课件
叶片式
工作原理
容积式其他Fra bibliotek本标准适用于已投入商业运行的火力 发电厂 纯凝式 汽轮发 电机组 和供热 汽轮发 电机组 的技术 经济指 标的统 计和评 价。燃 机机组 、余热 锅炉以 及联合 循环机 组可参 照本标 准执行 ，并增 补指标 。
第二部分 泵与风机
叶片式
主要是通过高速旋转的叶轮对流体做功，使流体获 得能量；
表2 通风机用途汉语拼音代号
本标准适用于已投入商业运行的火力 发电厂 纯凝式 汽轮发 电机组 和供热 汽轮发 电机组 的技术 经济指 标的统 计和评 价。燃 机机组 、余热 锅炉以 及联合 循环机 组可参 照本标 准执行 ，并增 补指标 。
第二部分 泵与风机
当前泵与风机的发展趋势和特点有以下几个方面：
9.1 离心泵的基本构造及工作原理
本标准适用于已投入商业运行的火力 发电厂 纯凝式 汽轮发 电机组 和供热 汽轮发 电机组 的技术 经济指 标的统 计和评 价。燃 机机组 、余热 锅炉以 及联合 循环机 组可参 照本标 准执行 ，并增 补指标 。
9.1 离心泵的基本构造及工作原理
图9.2 单级双吸卧式离心泵剖面图 1—泵体； 2—泵盖； 3—泵轴； 4—叶轮； 5—叶轮上减漏环； 6—泵壳上减漏 环；7—水封管；8—充水孔； 9—油孔； 10—双列滚珠轴承； 11—键； 12—填 料套； 13—填料环； 14—填料；15—压盖； 16—联轴器； 17—油杯指示管； 18—压水管法兰；19—泵座； 20—吸水管；21—泄水孔； 22—放油孔
9.1 离心泵的基本构造及工作原理
9.1.1.2 泵壳
泵壳的主要作用是以最小的
图
损失汇集由叶轮流出的液体，
9.6
使其部分动能转变为压能，
工作原理
容积式其他Fra bibliotek本标准适用于已投入商业运行的火力 发电厂 纯凝式 汽轮发 电机组 和供热 汽轮发 电机组 的技术 经济指 标的统 计和评 价。燃 机机组 、余热 锅炉以 及联合 循环机 组可参 照本标 准执行 ，并增 补指标 。
第二部分 泵与风机
叶片式
主要是通过高速旋转的叶轮对流体做功，使流体获 得能量；
表2 通风机用途汉语拼音代号
本标准适用于已投入商业运行的火力 发电厂 纯凝式 汽轮发 电机组 和供热 汽轮发 电机组 的技术 经济指 标的统 计和评 价。燃 机机组 、余热 锅炉以 及联合 循环机 组可参 照本标 准执行 ，并增 补指标 。
第二部分 泵与风机
当前泵与风机的发展趋势和特点有以下几个方面：
9.1 离心泵的基本构造及工作原理
本标准适用于已投入商业运行的火力 发电厂 纯凝式 汽轮发 电机组 和供热 汽轮发 电机组 的技术 经济指 标的统 计和评 价。燃 机机组 、余热 锅炉以 及联合 循环机 组可参 照本标 准执行 ，并增 补指标 。
9.1 离心泵的基本构造及工作原理
图9.2 单级双吸卧式离心泵剖面图 1—泵体； 2—泵盖； 3—泵轴； 4—叶轮； 5—叶轮上减漏环； 6—泵壳上减漏 环；7—水封管；8—充水孔； 9—油孔； 10—双列滚珠轴承； 11—键； 12—填 料套； 13—填料环； 14—填料；15—压盖； 16—联轴器； 17—油杯指示管； 18—压水管法兰；19—泵座； 20—吸水管；21—泄水孔； 22—放油孔
9.1 离心泵的基本构造及工作原理
9.1.1.2 泵壳
泵壳的主要作用是以最小的
图
损失汇集由叶轮流出的液体，
9.6
使其部分动能转变为压能，
泵与风机第一章-2
（二）、速度三角形
与离心式叶轮比较，相同点有：
1．流体在叶轮内的运动仍是一种复合运动，即：
uw
Dn u 60
２．圆周速度u 仍为：
与离心式叶轮比较，不同点有：
１．在同一半径上， u1= u2=u，且 w1a=w2a=wa=1a=2a=a
2．绝对速度轴向分量的计算式：
四、轴流式泵与风机的升力理论 （一）孤立翼型的空气动力特性
对翼展为L的翼型，升力为 作用于翼型上的阻力为
v 2 Fy1 c y1 bl 2
2
v Fx1 cx1 bl 2
（二）、孤立翼型及叶栅的空气动力特性 1.孤立翼型的空气动力特性
a. 升力：作用在单位翼展上的升力为（理想流体）
对轴流式泵与风机描述比较正 确的是（ ）。
A．由于流体轴向流入、轴向流出叶轮， 所以轴流式泵与风机的运行稳定性较好 B．由于流体轴向流入、轴向流出叶轮， 所以轴流式叶轮提高流体的动能较小 C．由于流体轴向流入、轴向流出叶轮， 所以流体得到的能量没有离心力作用项 D．由于流体轴向流入、轴向流出叶轮， 所以轴流式叶轮的流动损失较小
三、能量方程
轴流泵
u HT va (cot 1 cot 2 ) g
v2 2 v12 w12 w2 2 HT 2g 2g
能量方程的分析：
1.因为u1=u2=u，所以轴流式的泵与风机的扬程远低于 离心式。
2.当β 1=β 2时，流体不能从叶轮中获得能量，只有当 β1>β2时，流体才能获得能量，二者差值越大，获得的 能量越多。
——与叶栅的相对栅距t/b、翼型安放角β a有关。
根据t/ba、β a查得L的值。
泵与风机课件
（2-7）
2、影响因素
NPSHa=f 吸水管路系统结构参数，流量 ， 而与泵的结构无关，故又称为装置汽蚀余量；NPSHa 越 大，表明该泵防汽蚀的性能越好。
h q 而且由于
s
2 V
，故当qVNPSHa
。
（一）有效汽蚀余量 3、倒灌高度
在火力发电厂中, 凝结水泵和给水泵吸入容器液面 压强均为相应温度下的汽化压强，则下式
当qV ≥qVC时，因pK≤pV ,
O
即NPSHr≥NPSHa，泵内将产生汽蚀。
但流量不能太小：Biblioteka 水温 tpVNPSHa 冲角 hwNPSHr
运行时的最大允许流量和最小允许流量。
非汽 汽蚀 蚀区 区
H-qV NPSHr-qV
C
NPSHa-qV
qVC
qV
因此，应规定出泵
（三）对汽蚀余量NPSH的几点说明 2、临界汽蚀余量 NPSHc 和允许汽蚀余量 [NPSH]的关系
也有采用： [NPSH]=（1.1～1.3）NPSHc
[NPSH]=NPSHc+0.3 m （2-13）
（2-12）
（三）对汽蚀余量NPSH的几点说明
3、[NPSH]与[Hg] 的关系
在式（2-7）
NPaSH pegpVHghs中。用
[Hg] Hg,
[NPSH] NPSHa，可得到计算泵允许几何安装高度的另一表达式：
【解】 [NPSH]= NPSHc+0.3=2+0.3=2.3 （m）
查附录Ⅳ得 40℃的水相对应的饱和蒸汽压强为pV = 7374Pa，于是由式（2-14）可得：
H g p e g p V N P h sS 8 9H 8 9 9 7 .8 2 2 3 0 2 .9 3 7 6 0 .5 4 2 .6 （ m ） 5
泵和风机PPT课件
5、离心泵的分类：（1）按叶轮吸入方式分类：单吸 式、双吸式；（2）按级数分类：单级离心泵、多级 离心泵；（3）按扬程分类：低压离心泵、中压离心 泵、高压离心泵。 6、转子是指离心泵的转动部分，它包括叶轮、泵轴 、轴套、轴承等零件。 7、叶轮是离心泵的做功零件，依靠它高速旋转对液 体做功而实现液体的输送。 8、按结构形式，叶轮可分为：闭式叶轮、开式叶轮 、半开式叶轮。 9、当叶片弯曲方向与叶轮旋转方向相反时，称为后 弯式叶片，反之称为前弯式叶片（后弯式叶片具有较 高的效率）。 10、离心泵的泵轴的主要作用是传递动力，支承叶轮 保持在工作位置正常运转。
根据流体的流动情况，可将它们再分为下 列数种：
分类 离心式 轴流式 混流式 贯流式
叶轮高
速旋转
基本原 理
时产生 的离心 力使流
体获得
能量
旋转叶 片的挤 压推进 力使流 体获得 能量， 升高其 压能和 动能
离心式 和轴流 式的混 合体
原理同 离心式
混流送 水泵
家用空 调室内
风机Βιβλιοθήκη 做功部件 整体结构 做功部件 整体结构
结构 演示
产品 例证
中央空调用离心风机
中央空调或冷库用 轴流式送水泵
第二节 泵与风机的工作原理
一、 离心式泵与风机的工作原理
叶轮高速旋转时产生的离心力使流体 获得能量，即流体通过叶轮后，压能 和动能都得到提高，从而能够被输送 到高处或远处。叶轮装在一个螺旋形 工作原理 的外壳内，当叶轮旋转时，流体轴向 流入，然后转90度进入叶轮流道并径 向流出。叶轮连续旋转，在叶轮入口 处不断形成真空，从而使流体连续不 断地被泵吸入和排出。
11、常用的轴封装置有填料密封和机械密封。 12、填料密封是通过填料压盖压紧填料，使填料 发生变形，并和轴的外圆表面接触，防止液体外 流和空气吸入泵内。填料密封的密封性可用调节 填料压盖的松紧度加以控制。合理的松紧度应该 使液体从填料函中滴状漏出，每分钟控制在15到 20滴左右。低压离心泵输送温度小于40℃时，常 用石墨填料或黄油渗透的棉织填料；输送温度小 于250℃、压力小于1.8MPa的液体时，用石墨浸 透的石棉填料；输送温度小于400℃、允许工作压 力为2.5MPa的石油产品时，用金属箔包石棉心子 填料。 13、机械密封结构及工作原理：依靠静环与动环 的端面相互贴合，并作相对转动而构成的密封装 置，称为机械密封，又称端面密封。
《泵与风机》课件02(第2章+叶片式泵)
水泵的铭牌
铭牌上简明列出：泵在设计转速下运行，效率最高 时的流量、扬程、轴功率、允许吸上真空高度及汽 蚀余量
第2章 叶片式泵
2.4 离心泵的基本方程式
§2.4.1 叶轮中液体的流动情况
离心泵叶轮中水流速度
2个坐标系 3个速度
出水工作角 出水角 进水角
静坐标系——固定不动的泵壳 相对速度W 牵连速度u 进水工作角 动坐标系——旋转的叶轮 4个角度 绝对速度C （相对于动坐标系叶轮） （相对于静坐标系泵壳） （速度W和u的合成）
复合的圆周运动
§2.4.1 叶轮中液体的流动情况
速度三角形
径向分速度：
C2 r C2 sin 2
2u
切向分速度： C
C2 cos 2 u2 C2 r ctg 2
§2.4.1 叶轮中液体的流动情况
离心泵叶片的形状
离心泵常用后弯式叶片，β2在20°~30°之间
§2.4.2 基本方程式的推导
g
(C2 R2 cos 2 C1 R1 cos1 )
u1 R1 ，u2 R2
C2u C2 cos 2，C1u C1 cos1
1 H T (u2C2u u1C1u ) g
离心泵的基本方程式
§2.4.3 基本方程式的讨论
（1） 为提高水泵扬程和改善吸水性能，一般
机械密封可以应用在输送有毒、有腐蚀性及
贵重的液体情况下。
§2.2 离心泵的主要零件
轴封装置
填料密封
§2.2 离心泵的主要零件
轴封装置
机械密封
§2.2 离心泵的主要零件
轴封装置
DY101型系列机械密封
112型系列机械密封
铭牌上简明列出：泵在设计转速下运行，效率最高 时的流量、扬程、轴功率、允许吸上真空高度及汽 蚀余量
第2章 叶片式泵
2.4 离心泵的基本方程式
§2.4.1 叶轮中液体的流动情况
离心泵叶轮中水流速度
2个坐标系 3个速度
出水工作角 出水角 进水角
静坐标系——固定不动的泵壳 相对速度W 牵连速度u 进水工作角 动坐标系——旋转的叶轮 4个角度 绝对速度C （相对于动坐标系叶轮） （相对于静坐标系泵壳） （速度W和u的合成）
复合的圆周运动
§2.4.1 叶轮中液体的流动情况
速度三角形
径向分速度：
C2 r C2 sin 2
2u
切向分速度： C
C2 cos 2 u2 C2 r ctg 2
§2.4.1 叶轮中液体的流动情况
离心泵叶片的形状
离心泵常用后弯式叶片，β2在20°~30°之间
§2.4.2 基本方程式的推导
g
(C2 R2 cos 2 C1 R1 cos1 )
u1 R1 ，u2 R2
C2u C2 cos 2，C1u C1 cos1
1 H T (u2C2u u1C1u ) g
离心泵的基本方程式
§2.4.3 基本方程式的讨论
（1） 为提高水泵扬程和改善吸水性能，一般
机械密封可以应用在输送有毒、有腐蚀性及
贵重的液体情况下。
§2.2 离心泵的主要零件
轴封装置
填料密封
§2.2 离心泵的主要零件
轴封装置
机械密封
§2.2 离心泵的主要零件
轴封装置
DY101型系列机械密封
112型系列机械密封
泵与风机课件2泵与风机的叶轮理论
叶轮振动的原因
叶轮的不平衡、转子弯曲、轴承 磨损等都会引起叶轮振动。
稳定性分析
对叶轮进行稳定性分析，可以判断 其在不同工况下的稳定性，避免发 生共振和失稳现象。
减振措施
为减小叶轮振动，可采取增加支撑 刚度、优化转子平衡等措施。
04
CATALOGUE
叶轮的应用与优化
叶轮在不同领域的应用
01
02
03
泵与风机课件2泵与风机的叶轮 理论
目 录
• 叶轮理论概述 • 叶轮的设计与制造 • 叶轮的性能分析 • 叶轮的应用与优化 • 叶轮的未来发展展望
01
CATALOGUE
叶轮理论概述
叶轮的基本概念
叶轮是泵与风机中的核心部件 ，主要由叶片和轮毂组成。
叶片的形状、大小、角度等参 数对泵与风机的性能有重要影 响。
叶轮的未来发展展望
新型叶轮材料的研究与应用
高强度轻质材料
利用新型复合材料和金属基复合 材料，提高叶轮的强度和减轻重 量，从而提高泵与风机的效率。
耐腐蚀和耐磨材料
研究和发展具有优异耐腐蚀和耐 磨性能的材料，提高叶轮的使用 寿命和可靠性。
先进制造技术在叶轮制造中的应用
精密铸造和锻造技术
利用精密铸造和锻造技术，制造出高 精度和高质量的叶轮，提高产品的稳 定性和可靠性。
叶轮的材料选择
高强度材料
耐腐蚀材料
为了满足叶轮的强度和刚度要求，应 选择高强度材料，如铸钢、不锈钢等 。
对于在腐蚀性环境中工作的叶轮，应 选择耐腐蚀的材料，如不锈钢、镍基 合金等。
轻质材料
为了减小叶轮的质量和转动惯量，提 高泵和风机的响应速度，可以选择轻 质材料，如铝合金、钛合金等。
叶轮的制造工艺
叶轮的不平衡、转子弯曲、轴承 磨损等都会引起叶轮振动。
稳定性分析
对叶轮进行稳定性分析，可以判断 其在不同工况下的稳定性，避免发 生共振和失稳现象。
减振措施
为减小叶轮振动，可采取增加支撑 刚度、优化转子平衡等措施。
04
CATALOGUE
叶轮的应用与优化
叶轮在不同领域的应用
01
02
03
泵与风机课件2泵与风机的叶轮 理论
目 录
• 叶轮理论概述 • 叶轮的设计与制造 • 叶轮的性能分析 • 叶轮的应用与优化 • 叶轮的未来发展展望
01
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叶轮理论概述
叶轮的基本概念
叶轮是泵与风机中的核心部件 ，主要由叶片和轮毂组成。
叶片的形状、大小、角度等参 数对泵与风机的性能有重要影 响。
叶轮的未来发展展望
新型叶轮材料的研究与应用
高强度轻质材料
利用新型复合材料和金属基复合 材料，提高叶轮的强度和减轻重 量，从而提高泵与风机的效率。
耐腐蚀和耐磨材料
研究和发展具有优异耐腐蚀和耐 磨性能的材料，提高叶轮的使用 寿命和可靠性。
先进制造技术在叶轮制造中的应用
精密铸造和锻造技术
利用精密铸造和锻造技术，制造出高 精度和高质量的叶轮，提高产品的稳 定性和可靠性。
叶轮的材料选择
高强度材料
耐腐蚀材料
为了满足叶轮的强度和刚度要求，应 选择高强度材料，如铸钢、不锈钢等 。
对于在腐蚀性环境中工作的叶轮，应 选择耐腐蚀的材料，如不锈钢、镍基 合金等。
轻质材料
为了减小叶轮的质量和转动惯量，提 高泵和风机的响应速度，可以选择轻 质材料，如铝合金、钛合金等。
叶轮的制造工艺
第2讲 泵与风机-绪论(2)
泵与⻛风机- 第2讲绪论 泵与风机概述0.1 泵与风机的定义0.2 泵与风机的用途0.3 泵与风机的分类及工作原理0.4 叶片式泵与风机的主要部件和结构形式0.5 泵与风机的基本性能参数2上一讲回顾--泵与风机的分类：4 离心式泵的主要部件：（1）叶轮（2）吸入室（3）压出室（4）导叶（5）密封装置0.4 叶片式泵与风机的主要部件及结构形式离心泵叶⽚片 后盖板 后盖板叶⽚片 效率高 效率低 轮毂60.4 叶片式泵与风机的主要部件及结构形式 离心泵-吸入室 半螺旋形锥形（锥度 7°~8°） 环形 吸入室：离心泵吸水管法兰接头至叶轮进口的空间。
以最小的阻力损失，引导液体平稳进入叶轮，叶轮进口处液体流速均匀分布。
0.4 叶片式泵与风机的主要部件及结构形式离心泵-压出室螺旋形压出室 （蜗壳） 环形压出室压出室：叶轮出口或导叶出口至压水管法兰接头之间的空间。
收集从叶轮流出的高速流体，以最小阻力损失引入压水管或次级叶轮进口，将部分动能转变为压力能。
780.4 叶片式泵与风机的主要部件及结构形式 离心泵-导叶 1. 径向式导叶2. 流道式导叶导叶：汇集前一级叶轮流出的液体，并在损失最小的条件下，引入次级叶轮的进口或压出室，把部分动能转换为压力能。
平环式(图a) 角接式(图b) 迷宫式(图c)轴封是设置于轴与壳之间的间隙处，起到密封作用的装置。
若轴封质量不过关，水泵将发生漏水和吸气的故障。
11 离心式风机的主要部件：（1）叶轮（2）机壳（3）集流器与进气箱0.4 叶片式泵与风机的主要部件及结构形式 离心风机12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（风舌）；8-支架0.4 叶片式泵与风机的主要部件及结构形式离心风机13叶轮－叶轮前盘形式叶轮的组成：前盘、后盘、叶片、轮毂 0.4 叶片式泵与风机的主要部件及结构形式 离心风机-叶轮14 叶轮－叶片出口角度气流出口方向与圆周运动切向之间的夹角。
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流体力学及泵与风机课程组
泵与风机 Pumps and Fans
一、流体在离心式叶轮内的流动分析
（一）叶轮流道投影图及其流动分析假设 1. 叶轮流道投影图（简化后）
叶片出口宽度
叶片出口直径
D1
轴面投影图
平面投影图
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一、流体在离心式叶轮内的流动分析
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二、流体在轴流式叶轮内的流动分析
（二）叶轮内流体的运动及其速度三角形 与离心式叶轮比较，相同点有： 1．流体在叶轮内的运动仍是一种复合运动，即：
u w
u
２．圆周速度u 仍为：
Dn
60
与离心式叶轮比较，不同点有： １．在同一半径上， u1= u2=u，且 w1a=w2a=wa=1a=2a=a
泵与风机 Puபைடு நூலகம்ps and Fans
泵与风机
主 编：安连锁 课件制作：吕玉坤
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§1 叶片式泵与风机的基本理论
引 言
目的：掌握泵与
风机的原理和性能。 结构 角度：分析 流体流动与各过流部 件几何形状之间的关 系，以便确定适宜的 流道形状，获得符合 要求的性能。
§1-2 叶片式泵与风机的能量方程式
一、能量方程式的推导
二、能量方程式的分析
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一、能量方程式的推导（以离心式叶轮为例）
推导思路 利用动量矩定理，建立叶片对流体作功与流体 运动状态变化之间的联系。 1、前提条件 叶片为“”, =0, [ =const., 0 t 2、控制体和坐标系（相对）
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一、能量方程式的推导（以离心式叶轮为例）
3、动量矩定理及其分析 则单位重力流体流经叶轮时所获得的能量，即无限多叶
片时的理论能头 HT 为：
H T
P 1 ( u2 2u u11u ) （m） gqVT g
二、能量方程式的分析
1、分析方法上的特点: 避开了流体在叶轮内部复杂的流动问题，只涉及叶轮进、
出口处流体的流动情况。
２、理论能头与被输送流体密度的关系:
HT (u22u u11u ) / g
pT = (u22u- u11u)
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二、流体在轴流式叶轮内的流动分析
（二）叶轮内流体的运动及其速度三角形 与离心式叶轮比较，不同点有： 2．绝对速度轴向分量的计算式：
qVT a 2 2 ( D2 Dh )/ 4
理论流量
轮毂直径Dh
与单个机翼比较，不同点是：叶 栅改变了栅前来流的方向和大小, 即：周向速度分量。 定义几何平均值： w=(w1+w2)/2
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1、在其它条件相同的情况下，为什么轴流式泵与风机
的能头低于离心式?
2、在制造时，为什么将轴流式泵与风机叶轮叶片进口 处稍稍加厚，做成翼形断面（2y＞1y）?
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§1 叶片式泵与风机的基本理论
应将主要精力集中于流体在叶轮流道内流动规律的研究 上。
板式叶片 前盘 叶片 轮毂 轴 后盘 空心叶片
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§1 叶片式泵与风机的基本理论
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一、流体在离心式叶轮内的流动分析
（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
相对运动 牵连运动 绝对运动
因此，流体在叶轮内的运动是一种复合运动，即：
u w
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二、流体在轴流式叶轮内的流动分析
（二）叶轮内流体的运动及其速度三角形 在进行叶栅计算时，以几何平均值w等价于单个翼型时 无穷远处的来流速度，其速度三角形如图所示。
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绝对速度角
流动角
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一、流体在离心式叶轮内的流动分析
（二）叶轮内流体的运动及其速度三角形 ２．速度三角形的计算 （1）圆周速度u为： Dn u=
60
r=sin，径向分速 u=cos，周向分速
（2）绝对速度的径向分 速r为： 理论流量 q VT 2r D2b2 （3）2及 1角： 当叶片无限多时，2=2y ；而2y 在设计时可根据经验选取。 同样1 也可根据经验、吸入条件和设计要求取定。
3、动量矩定理及其分析
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：
P=M=qVT (2r2cos2-1r1cos1) 由于u2=r2、u1=ωr1、2u=2cos2、1u=1cos1， 代入上式得 ： P=qVT(u22u- u11u)
2 2
其中i=1或 i=2，将上式代入理论扬程HT 的表达式，得：
H T
动能头
2 2 2 1
2g
2 2 u2 u1 w1 w 2 2g 2g
静能头
表示流体流经叶轮时 动压头的增加值。
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共同表示了流体流经叶 轮时静压头的增加值。
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（一）叶轮流道投影图及其流动分析假设 2．流动分析假设
（1）叶轮中的叶片为无限多无限薄，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）流体是不可压缩的。
（4）流动为定常的，即流动不随时间变化。
（5）流体在叶轮内的流动是轴对称的流动。
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二、流体在轴流式叶轮内的流动分析
（一）叶轮流道投影图及其流动分析假设
1. 叶轮流道投影图
弦长
列线 叶片安装角 栅距 列线 弦长 列线
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二、流体在轴流式叶轮内的流动分析
二、能量方程式的分析
3、提高无限多叶片时理论能头的几项措施：
H T
1 ( u2 2u u11u ) g
（1）1u 反映了泵与风机的吸入条件。设计时一般尽量 使1≈90（1u0），流体在进口近似为径向或轴向流入。
（2）增大叶轮外径和提高叶轮转速。因u2=2D2n/60，故 D2和n HT。
流体在离心式叶轮流道内的相对流动情况。
叶轮内流动的数值模拟结果
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§1-1 流体在叶轮内的流动分析
一、流体在离心式叶轮内的流动分析
（一）叶轮流道投影图及其流动分析假设 （二）叶轮内流体的运动及其速度三角形
二、流体在轴流式叶轮内的流动分析
（一）叶轮流道投影图及其流动分析假设 （二）叶轮内流体的运动及其速度三角形
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一、流体在离心式叶轮内的流动分析
（一）叶轮流道投影图及其流动分析假设 1. 叶轮流道投影图
轴面投影图
平面投影图
用途：机械加工制造，引进设备国产化。
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作用在控制体内流体上的外力有质量力和表面力。其对 转轴的力矩 M 由假设可知：该力矩只有转轴通过叶片传给流 体的力矩。则 M=qVT(2r2cos2-1r1cos1)
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一、能量方程式的推导（以离心式叶轮为例）
而单位体积流体流经叶轮时所获得的能量，即无限多叶 片时的理论能头 pT 为： pT=gHT= (u22u- u11u)（Pa）
上两式对轴流式叶轮也成立，故称其为叶片式泵与风机 的能量方程式，又称欧拉方程式（Euler.L ，1756.）。
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目前火力发电厂大型给水泵的转速已高达7500r/min。
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二、能量方程式的分析
4、能量方程式的第二形式：
由叶轮叶片进、出口速度三角形可知：
ui iu ui i cos i
1 2 ( i ui2 w i2 ) 2
1、叶轮流道的轴面投影图有何用途？ 2、在进行离心式和轴流式叶轮内的流动分析中各作了 哪些假设？
3、写出无限多叶片时的理论能头的表达式及其第二形 式，说明其与被输送流体密度的关系。