泵与风机第四章
泵与风机
泵与风机第一章泵的汽蚀第二章泵与风机的性能与运行第三章泵的选型第四章离心泵的故障分析第五章风机的旋转失速和喘振第一章第章泵的汽蚀§1.1111-2§12 泵的分类1-3§13 泵的适用范围1-4§14 离心泵的分类1-4§14 离心泵的典型结构15§1-5离心泵的性能参数16§1-6离心泵的工作过程17§1-7 基本方程式18§1-8 离心泵的吸入特性－汽蚀§1.8.1181§1.8.2§1.8.31-8离心泵的吸入特性－汽蚀§18 离心泵的吸入特性汽蚀1-8离心泵的吸入特性－汽蚀§18 离心泵的吸入特性汽蚀d d. 水力机械向高流速发展的巨大障碍1-8离心泵的吸入特性－汽蚀§18 离心泵的吸入特性汽蚀182§1.8.222ss v P c P g γγ=+-1-8离心泵的吸入特性－汽蚀§18 离心泵的吸入特性汽蚀§1.8.3增大叶片进口安装角减小堵塞；减小大流量损失§1-8 离心泵的吸入特性－汽蚀流道截面变大流道变化缓慢减小叶厚叶头修圆流道光滑叶片进口延伸1-8离心泵的吸入特性－汽蚀§18 离心泵的吸入特性汽蚀1-8离心泵的吸入特性－汽蚀§18 离心泵的吸入特性汽蚀18§1-8 离心泵的吸入特性－汽蚀1 1SQHhHHz +++γ==稳定工况点dH dQdQ dH m p22一、并联运行§2-2 泵或风机的联合工作22§2-2 泵或风机的联合工作21212211,,q q Q Q Q Q q Q q A +<=+>>1.两机并联运行时均未发挥出单机的能力，并联总流量小于两单机单独运行的流量和。
说明两机并联受到了“需共同压头”的制约。
一般说来，两机并联增加流量的效果，只有在管路压头损失小（管路曲线较平坦）的系统才明显曲线较平坦）的系统才明显。
第四章 轴流式泵与风机
• (4)轴流式泵与风机的基本方程式 • 与离心式泵与风机基本方程式的含义相同， 轴流式泵与风机的基本方程式也是反映流 体在叶轮中得到的能量与叶轮进出口流体 速度的关系式，它可以根据动量矩定理推 导得到，对基本方程式有如下说明：
• 1）它主要有两种表示形式： • 对于泵： u u H T v2u v1u va ctg1e ctg 2e
•
•
5）从基本方程式可以看出，泵叶轮的扬 程与流体的密度无关，风机叶轮的全压与 流体的密度成正比。 6）由于轴流式叶片断面呈机翼型，所以， 可以从机翼理论和平面叶栅理论来推导更 为准确的基本方程式，
翼型的主要几何参数
第二节 轴流式泵与风机的结构
• • 轴流式泵与风机有四种基本结构型式， （1）第一种型式，单个叶轮，没有导叶， 结构最简单，但效率较低，因为流体从这 种型式的泵与风机中流出后，具有较大的 圆周分速度，流动损失较大。因此这种型 式只适用于低压风机。
• 离心式 qV 曲线在最高效率点附近较平坦，高 效工作区较宽；轴流式 qV 曲线在最高效率点 附近较陡，高效工作区较窄。但轴流式泵与风机 一般采用静叶或动叶调节，能在较大的工况范围 内保持较高的效率。
例题
• 【例题5－1】有一单级轴流式风机，转速 n=1450r/min，在半径为25cm处，空气沿 轴向以24m/s的速度流入叶轮，已知比 2 e 大 1e 20°，空气密度为1.2 kg/m3。试计 算此时的理论全压。
• • • •
• •
（2）轴流式泵与风机的特点 : 流量大、扬程（或全压）低； 结构简单、体积小、重量轻； 其动叶片可以设计成可调式的，这样，轴流式 泵与风机在很大的流量范围内能保持较高的效 率； 轴流式风机的耐磨性较差，噪音较高； 立式轴流泵电动机位置较高，没有被水淹没的 危险，这样其叶轮可以布置得更低，淹没到水 中，启动时可无需灌水或抽真空吸水。
泵与风机课后习题答案答案(1-4章)汇总
扬程：单位重量液体从泵进口截面到泵出口截面所获得的机械能。
流量qv ：单位时间内通过风机进口的气体的体积。
全压p ：单位体积气体从风机进口截面到风机出口截面所获得的机械能。
轴向涡流的定义：容器转了一周，流体微团相对于容器也转了一周，其旋转角速度和容器的旋转角速度大小相等而方向相反，这种旋转运动就称轴向涡流。
影响：使流线发生偏移从而使进出口速度三角形发生变化。
使出口圆周速度减小。
叶片式泵与风机的损失：〔一〕机械损失：指叶轮旋转时，轴与轴封、轴与轴承及叶轮圆盘摩擦所损失的功率。
〔二〕容积损失：部分已经从叶轮获得能量的流体从高压侧通过间隙向低压侧流动造成能量损失。
泵的叶轮入口处的容积损失，为了减小这部分损失，一般在入口处都装有密封环。
〔三〕，流动损失：流体和流道壁面生摸差，流道的几何形状改变使流体产生旋涡，以及冲击等所造成的损失。
多发部位：吸入室，叶轮流道，压出室。
如何降低叶轮圆盘的摩擦损失：1、适当选取n 和D2的搭配。
2、降低叶轮盖板外外表和壳腔内外表的粗糙度可以降低△Pm2。
3、适当选取叶轮和壳体的间隙。
轴流式泵与风机应在全开阀门的情况下启动，而离心式泵与风机应在关闭阀门的情况下启动。
泵与风机〔课后习题答案〕第一章1-1有一离心式水泵，其叶轮尺寸如下：1b =35mm, 2b =19mm, 1D =178mm,2D =381mm, 1a β=18°，2a β=20°。
设流体径向流入叶轮，如n=1450r/min ，试画出出口速度三角形，并计算理论流量,V T q 和在该流量时的无限多叶片的理论扬程T H ∞。
解：由题知：流体径向流入叶轮 ∴1α=90° 则：1u =1n60D π=317810145060π-⨯⨯⨯=13.51 〔m/s 〕1V =1m V =1u tg 1a β⨯tg 18°=4.39 〔m/s 〕 ∵1V q =π1D 1b 1m V =π⨯⨯⨯0.035=0.086 〔3m /s 〕 ∴2m V =122Vq D b π=0.0860.3810.019π⨯⨯=3.78 〔m/s 〕 2u =2D 60n π=338110145060π-⨯⨯⨯=28.91 〔m/s 〕 2u V ∞=2u -2m V ctg 2a β⨯ctg20°=18.52 〔m/s 〕T H ∞=22u u V g∞=28.9118.529.8⨯=54.63 〔m 〕1-2有一离心式水泵，其叶轮外径2D =220mm,转速n=2980r/min ，叶片出口安装角2a β=45°，出口处的轴面速度2m v =3.6m/s 。
《泵与风机》第四章—泵的汽蚀
n qV NPSH
3/ 4 r
const
吸入比转速s 中国习惯采用汽蚀比转速c
s
c
n qV NPSHr3 / 4
5.62 n qV NPSHr3 / 4
注意：n－转速，r/min； qV－体积流量，m3/s； NPSHｒ－必需汽蚀余量，m。
无因次汽蚀比转速ks
n qV 2 ks 60 ( gNPSHr ) 3 / 4 c 5.62 n qV NPSHr3 / 4
②比转速是以单吸入叶轮为标准来定义的 ③相似条件:只要求进口几何相似和流动相似 ④换算关系
托马(Thoma)汽蚀系数σ
NPSHrp NPSHrm D1 p n p D n 1m m
2
几何尺寸相似（进、出口） 相似工况下
2 2
NPSHrp NPSHrm
D1 p n p u p Hp D n u Hm 1m m m
w 2 w2 po p w w p k k k 1 o 则：g g 2g g wo 2g
2 k 2 o
2 k 1 令： wo
w
2
从而
2 po pk wo 2 g g 2g
消去几何 尺寸
NPSHrp qVp NPSH q rm Vm
2
np n m
4
4 2 nm qVm 3 3 NPSHrp NPSHrm
2 n 4 qVp p
n p qVp NPSH
3/ 4 rp
nm qVm NPSH
pabm pv vs2 [H s ] [ NPSH ] g g 2 g
流体力学泵与风机智慧树知到课后章节答案2023年下烟台大学
流体力学泵与风机智慧树知到课后章节答案2023年下烟台大学烟台大学第一章测试1.作用于流体的质量力包括（）答案:重力2.液体的粘滞性只在流动时才表现出来。
答案:对3.液体流层之间的内摩擦力与液体所受的压力有关。
答案:错4.理想流体的特征是（）答案:无粘性5.按连续介质的概念，流体质点是指（）答案:几何尺寸同流动空间相比是极小量，又含有大量分子的微元体6.在测量液体压强时，小直径测压管出现上升或下降的现象，主要是受到（）的影响。
答案:表面张力7.下列有关流体的描述错误的是（）答案:流体既无一定的体积，也无一定的形状8.在1atm下，20℃时空气的密度为（）kg/m3。
答案:1.29.液体的粘性主要来自于（）答案:分子间内聚力10.牛顿内摩擦力的大小与流体的（）成正比。
答案:角变形速率11.下列流体中属于牛顿流体的是（）答案:空气;汽油12.当水的压强增加一个大气压时，水的密度增大约为（）答案:1/2000013.与牛顿内摩擦定律直接相关的因素是（）答案:切应力和剪切变形速度14.空气的动力粘度μ随温度升高而（）答案:增大15.流体运动黏度υ的国际单位是答案:m2/s16.当质量力均只有重力时，水的单位质量力水银的单位质量力二者的关系是（）答案:二者相等17.单位质量力的国际单位是（）答案:m/s218.热胀系数α越大，则液体的热胀性越大。
答案:对19.流体都具有粘性。
答案:对20.牙膏是牛顿流体。
答案:错第二章测试1.等加速直线运动的液体其等压面为水平面。
答案:错2.测压管水头中的压强应该采用相对压强。
答案:对3.在同一容器的静止液体中，所有各点的测压管水面必然在同一水平面上。
答案:对4.静止流体中任一点流体静压强的大小与作用面的方向无关。
答案:对5.露天水池，当地大气压强为1at，则水深5m处的相对压强为15m水柱答案:错6.静止液体的自由表面是一个水平面，也是等压面。
答案:对7.平面所受静水总压力的压力中心就是受压平面的形心。
泵与风机课件(4)解读
但是，由于结构参数不同，使得后向式叶轮的性能曲线 也有所差异。常见的有陡降型、平坦型和驼峰型三种基本类 型。其性能曲线的形状是用斜度来划分的，即：
Kp
H s0 H 0 H0
100 %
华北电力大学
流体力学及泵与风机课程组
泵与风机 Pumps and Fans
五、泵与风机性能曲线的比较
（一）离心式泵与风机性能曲线的比较（后向式叶轮） （1）陡降型曲线 当Kp=25%~30% 时，则称为陡降型曲 线，如右图a 线所示。其特点是：当流量变化很小时能头变 化很大，因而适宜于流量变化不大而能头变化较大的场合。 例如火力发电厂自江河、水库取水的循环水泵，就希望有这 样的工作性能。 这是因为：随着季节的变化，江河、 水库的水位涨落差非常大，同时水的清 洁度也发生变化，均会影响到循环 水泵的工作性能（扬程），而我们要求循环水泵应具有当扬 程变化较大时而流量变化较小的特性。
泵与风机 Pumps and Fans
二、功率与流量性能曲线（Psh-qV ）
Psh Ph Pm， 且Pm与 流 量 无 关
Ph
gqVT HT
/1000
gqVT K ( A
BqVT ) /1000
AqVT
BqV2T
实际的Psh-qV 曲线
空载功率Psh0=Pm+PV ，若现 场的凝结泵和给水泵闭阀启动，则
行意义重大；
作为设计及修改新、老产品的依据；相似设计的基础；
工作状态——工况，运行工况，设计工况，最佳工况。
3、性能曲线的绘制方法（试验方法及借助比例定律）
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泵与风机 Pumps and Fans
一、能头与流量性能曲线（H-qV ）
泵与风机第五版课程设计
泵与风机第五版课程设计一、课程背景泵和风机被广泛应用于各个工业领域，涉及到许多专业知识和技能。
对于学习机械制造等相关专业的学生来说，深入了解泵和风机的原理、设计、选型、安装及维护等方面是非常重要的。
因此，本课程旨在通过理论讲解、实验演示以及案例分析等方式，为学生提供涵盖泵和风机各个方面的全面课程体验。
二、课程目标1.理解泵和风机的原理、结构及分类；2.掌握泵和风机的选择原则；3.熟悉泵和风机的安装、调试及维护方法；4.能够进行泵和风机的设计和优化；5.培养解决泵和风机应用问题的能力。
三、课程内容第一章泵的基础知识1.泵的概述；2.泵的分类及特点；3.泵的工作原理及组成部分；4.泵的流量、扬程和功率的关系；5.泵的静态特性和动态特性；6.泵的多联结和联机安排；7.泵的材料及制造工艺；8.泵的常用附件及其作用。
第二章泵的选型、安装与调试1.泵的选型原则及方法；2.泵的安装及安装要求；3.泵的进、出口管路及阀门设计；4.泵的管路阻力；5.泵的调试及故障排除。
第三章风机的基础知识1.风机的概述；2.风机的分类及特点；3.风机的工作原理及组成部分；4.风机的静态特性和动态特性；5.风机的设计及优化；6.风机的材料及制造工艺。
第四章风机的选型、安装与调试1.风机的选型原则及方法；2.风机的安装及安装要求；3.风机的进、出口管路及阀门设计；4.风机的管路阻力；5.风机的调试及故障排除。
第五章泵与风机应用案例1.工业应用案例分析；2.家用应用案例分析。
四、实验设计本课程将配备涵盖泵和风机各个方面的实验，让学生通过实际操作来加深对理论知识的理解。
具体实验内容包括但不限于以下几个方面：1.泵的流量测定实验；2.泵的扬程测定实验；3.泵的效率测定实验；4.风机的风量测定实验；5.风机的效率测定实验。
五、评价方式本课程将采用综合考核的方式，根据学生的课堂笔记、课后作业、实验报告以及期末考试成绩进行评价。
同时，在实验环节中，学生的操作规范、仪器使用技巧以及实验数据记录等方面也将被纳入考核范畴。
精品工程类本科大三课件《泵与风机》第4章 运行与调节
《泵与风机》
5、串联运行时应注意的问题 3 经济性：对经常串联运行的泵，应使各泵最佳工况点的 流量相等或接近。在选择设备时，按B点选择泵。 4 启动程序（离心泵）：启动时，首先必须把两台泵的出 口阀门都关闭，启动第一台，然后开启第一台泵的出口阀门； 在第二台泵出口阀门关闭的情况下再启动第二台。
5 泵的结构强度：由于后一台泵需要承受前一台泵的升压, 故选择泵时，应考虑到两台泵结构强度的不同。
为m3/s。泵的叶轮外径D2=162mm，水的密度=1000㎏/m3。求：
qV×103（m3/s） H（m） （%）
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 33.8 34.7 35 34.6 33.4 31.7 29.8 27.4 24.8 21.8 18.5 15
0 27.5 43 52.5 58.5 62.5 64.5 65 64.5 63 59 53
（1）对于中、高比转速的离心泵（ns=80~350）或叶轮前盘为锥形或弧
形的离心式通风机，可认为出口面积相同，即D2b2= D2b2，则有:
qV D2 qV D2
(qV 2nD2b2 V )
（4-16）
H H
D2 D2
2
或
p p
D2 D2
2
(H
u2 2u
g
h )
（4-17）
Psh Psh
§4-2 泵与风机的运行工况调节
引言
1、什么是运行工况调节 泵与风机运行时，其运行工况点需要随着主机负荷的变化 而改变，这种实现泵与风机运行工况点改变的过程称为运行工 况调节。
2、调节方式分类 非变速调节和变速调节 3、主要内容 常用调节方式的工作原理、优缺点及适用场合；典型并联 运行工况调节。
泵与风机第4章
密封结构形式
为了减小叶轮入口处的容积损失，一般在 入口处都装有密封环（承磨环或口环）
检修中应将密封间隙严格控制在规定的范围内， 密封间隙过大→q1↑；密封间隙过小→ΔPm1↑
？如何降低容积损失
1）减小泄漏面积。 减小密封直径 减小密封间隙 平环式 2）增大密封间隙的阻力 单齿迷宫 增加密封长度 改进密封环 多齿迷宫 增加流体进出口阻力 型式 锯齿型 螺旋槽
流动损失
1）沿层损失和局部损失 由流体力学知道， 当流动处于阻力平方区时（流体在泵与风机 内的流动一般是这样），沿层损失和局部损 失与流量的平方成正比 。 2）冲击损失 当流量偏离设计流量时，流体 速度的大小和方向要发生变化，在叶片入口 和从叶轮出来进入压出室时，流动角不等于 叶片的安装角，从而产生冲击损失。
？如何提高流动效率
4、泵与风机的总效率 总效率等于有效功率和轴功率之比
η ηm ηV ηh
离心泵与风机的总效率随容量、型式、结构而 异。由此可见，泵与风机的总效率 等于机械 效率m、容积效率V和流动效率h三者的乘 积。因此，要提高泵与风机的效率，就必须在 设计、制造、运行及检修等方面减少机械损 失、容积损失和流动损失。
第四节 泵与风机的相似定律
本节学习的重点： 相似定律的条件
相似定律的内容 相似定律的应用
一、相似定律的用途
1、实型设计（模型试验） 2、系列产品开发（相似设计） 3、工程设计问题（改造） 4、变转速运行
二、相似条件 几何相似(前提）
b1 b2 D1 D2 常数 b1m b2 m D1m D2 m
平衡盘
平衡鼓、平衡盘和弹簧双向 止推轴承的平衡装置
泵的容积损失
泵的容积损失主要发生在以下几个部位：叶轮入口 与外壳之间的间隙处，如图1-22(a)中的q1线所示； 多级泵的级间间隙处，如图1-22（a）中的q2线所 示；平衡轴向力装置与外壳之间的间隙处，如图122(b)中的的q3线所示，以及轴封间隙处等。但主 要是在叶轮入口与外壳之间、平衡装置与外壳之间 的容积损失，即总的容积损失 q≈q1+q3 一般离心泵都有平衡轴向力装置，如平衡孔、平衡 盘（图1-22b）等，故平衡轴向力装置处的容积损 失不可避免，这部分损失以q3计。
泵与风机课件
第四章泵的汽蚀一、汽蚀现象汽化压力Pv：如果水在某一温度保持不变，逐渐降低液面上的绝对压力，当该压力降低到某一数值时，水会发生汽化，这个压力称为水在该温度条件下的汽化压力。
汽化发生：水中气体逸出形成小汽泡。
高压作用的汽泡迅速凝结而破裂，产生局部空穴，高压水占据空穴空间，形成冲击力，周而复始，形成流道材料疲劳，形成材料剥蚀现象。
同时还有活性气体的化学腐蚀作用。
汽蚀现象：汽泡的形成、发展和破裂以致材料受到破坏的全部过程。
•泵内汽蚀对泵工作的危害是：•(1)缩短泵的使用寿命：粗糙多孔→显微裂纹→蜂窝状或海绵状侵蚀→呈空洞。
•(2)产生噪声和振动：若振动产生汽泡，汽蚀产生振动→互相激励→汽蚀共振。
•(3)影响泵的运行性能：断裂工况（汽泡堵塞流道）；潜伏性汽蚀（易被忽视）。
其原因是：在低比转数的离心泵中，由于叶片宽度小，流道窄且长，在发生汽蚀后，大量汽泡很快就布满流道，影响流体的正常流动，造成断流，致使扬程、效率急剧下降。
在比转数大的离心泵中，叶片宽度大，流道宽且短，因此汽泡发生后，并不立即布满流道，因而对性能曲线上断裂工况点的影响就比较缓和。
当增加泵的几何安装高度时，会在更小的流量下发生汽蚀，如图所示。
对某一台水泵来说，尽管其性能可以满足使用要求，但是如果几何安装高度不合适，由于汽蚀的原因，会限制流量的增力，从而导致性能达不到设计要求。
因此，确定泵的几何安装高度是保证泵在设计工况下工作时，不发生汽蚀的重要条件。
二、汽蚀产生的必要条件：泵内局部压力低于液体的饱和压力泵内最低压力位臵：叶轮入口处影响泵入口压力的重要因素：泵的几何安装高度泵的几何安装高度：保证泵在运行时不发生汽蚀的重要条件。
中小型卧式离心泵的几何安装高度如图所示。
立式离心泵的几何安装高度是指第一级工作叶轮进口边的中心线至吸水池液面的垂直距离。
对于大型泵则应按叶轮入口边最高点决定几何安装高度。
1.泵与风机是将原动机的机械能转换为流体的压力能和动能的一种动力设备2.给水泵将经过加热除氧的高温水升压到某一额定压力后送往锅炉。
第12章泵与风机1-4节
H
B
H并 H
A
C
Q 0
Q
单
Q
并
qV
8
不同性能泵并联运行
• 并联后合成性能曲线只有在G点右 侧才能正常工作，G左侧，只有II 工作，流量无法增加，甚至还能通 过I倒流， I起并联分流作用。 H II • 并联运行的经济性，需要根据各机 G 的效率曲线而定，如图CE改成CE’， I I+II d d 1 2 对机II效率提高有利，而不利于I H并 D1 D2 H 机。 C η • 具有驼峰曲线的泵和一台稳定的泵 A1 η2 A2 1 并联后，合成曲线也不稳定. Q QI QII • 所以，不同性能的泵并联运行，它 0 们的性能曲线差异不要太大，否则 并联后泵输送的流量差别太大。
• 管路特性方程，它反映在特定的管
风管
z2-z1 hw hw
p c Q 2
Q
3
二.泵与风机的工作点
H
HB HA HC
B
ΔHBC
交点A左侧
D
ΔHCD
泵扬程>管路所需扬程 流体能量有富裕
A
C η
流体增速，流量增加
E
交点A右侧
泵扬程<管路所需扬程
流体能量不足
0
qVB
qVA qVD
qV 流体减速，流量减小
19
2.入口导流器调节
前导叶调节 离 心 式：入口导流器调节 轴（混）流式：入 口 静 叶调节 1）离心式风机的入口导叶调节
常用导流器结构：
（a）轴向导流器
（b）简易导流器
（c）斜叶式导流器
20
工作原理： pT=（u22u-u11u） 导流器的作用：
正预旋→1u 和2u→ pT
泵与风机完整PPT课件
体积流量一定要在一定热力条件下定义才有意义。
功率和效率
轴功率：传到泵与风机
有效功率：
原动机输出功率：
轴上的功率
Pg
Psh
/ tm（kW）
Psh
Pe
/ （kW）
Pe
gqV H
1000
pqV（kW） 1000
原动机
传动装置
泵与风机
传动效率： tm
液体流经叶轮后所增
Hp（静压头） Hc(动压头) 加的动压头（在蜗壳
中其中一部分将转变 为静压能）
Hp用于克服装置中的流阻、液位 Hc表现为液流绝对速度增加。要 差和反压。要求Hp大于这三者之 求Hc不宜过大，因Hc大流阻大。
（四）损失与效率
Psh
Ph qVT HT
P qV HT
Байду номын сангаас
Pe qV H
PV Pm 容积损失功率 机械损失功率
正位移特性（容积泵、正位移泵） H
a）流量与管路特性无关
qV,Tf(z,A F,s,nr)
式中：
z泵缸;数 AF活塞面 ; 积
s冲程 ;
nr 往复次 . 数
b）压头与流量无关，取决于管路需要
理论上，往复泵压头可按系统需要无限增大。
实际上，受泵体强度及泵原动机限制。
qV
qV
qVT
往复泵特性曲线
有自吸能力，不需灌泵；旁路调节，不能封闭启动
• 另外，泵壳内的液体部分动能
还转变成静压能。
16
离心泵工作过程
•开泵前，泵内灌满要输送的液体。
•开泵后，泵轴带动叶轮一起高速旋转产
泵与风机-4
液力联轴器变速
• 调速型液力偶合器的传动原理 • 调速型液力偶合器的调速原理
运行中的主要问题
泵与风机的振动
• 机械原因引起的振动 • 流体流动引起的振动
噪音 风机的磨损
• 引风机叶轮及外壳的磨损 • 灰浆泵和排粉风机的磨损
泵与风机的运行
同性能(同型号)泵并联工作
ＣＢＭ —— —— —— 未并并 并联联 联工工 工作作 作时点 时每 每台 台泵 泵的 的工 工作 作点 点
并联工作的特点 1、qVM=2qvB
2、 、 ３
H
M
H
B
４、
HCΒιβλιοθήκη ＜H B并联工作注意
选择两台同性能（或相似性能）泵并联工作
并联工作时，管路特性曲线宜平坦
动叶调节
可动叶片调节，即动叶安装 角可随不同工况而改变，这 样使泵与风机在低负荷时的 效率大大提高 改变叶片的安装角时效率曲 线也有变化，但在较大流量 范围内几乎可保持较高效率， 而且避免了采用阀门调节的 节流损失，所以这种调节方 式经济性很高。 可动叶片调节机构
轴流泵工作参数与叶片安装角关系
旋转失速(旋转脱流)引起振动
失速现象 出现失速现 象，使叶道产生阻塞 现象，流体的能头则 大大降低。 旋转失速现象 当气流 流向叶道1、2、3、4， 与叶片进口角发生偏 离时，则出现气流冲 角。当气流冲角达到 某一临界值时，产生 脱流现象。
动叶中旋转脱流的形成
喘振(或称飞动)
流量周期性地在很大范围内反复 变化的现象，通常称为喘振(或 称飞动)。 A点是稳定的，风机产生的能量 克服管路阻力达到平衡运行。 B点是稳定的，只要阀门开大些， 阻力减小些，此时工作仍然。 K点为临界点，K点的左方即为 不稳定工作区；K点的右方即为 稳定工作区。 喘振现象
泵与风机
五、混流泵的主要部件
其结构和性能介于离心泵与轴流泵之间。 其结构和性能介于离心泵与轴流泵之间。
§1.3 泵与风机的主要性能参数
一、流量
单位时间内输送的流体数量。 单位时间内输送的流体数量。
二、扬程和全压
流体通过泵或风机获得的能量，泵扬程，风机全压。 流体通过泵或风机获得的能量，泵扬程，风机全压。
三、功率与效率
一、按压力分
泵：低压，<2MPa；中压，2-6MPa；低压，>6MPa。 低压，<2MPa；中压， 6MPa；低压，>6MPa。 风机：通风机，<15kPa，又分低中高压离心、 风机：通风机，<15kPa，又分低中高压离心、轴流通 风机；鼓风机，15-340kPa；压气机， 风机；鼓风机，15-340kPa；压气机，>340kPa 。
二、按工作原理分
泵，1、叶片式：离心、轴流、混流；2、容积式：往 叶片式：离心、轴流、混流； 容积式： 复式（活塞、柱塞、隔膜）、回转式（齿轮、螺杆、 ）、回转式 复式（活塞、柱塞、隔膜）、回转式（齿轮、螺杆、 滑片）；其它（真空、射流、水锤）。 ）；其它 滑片）；其它（真空、射流、水锤）。 风机， 叶片式：离心、轴流、混流；容积式： 风机，1、叶片式：离心、轴流、混流；容积式：往 回转（叶式、罗茨；螺杆）。 复、回转（叶式、罗茨；螺杆）。
三、能量方程
利用离心式的公式得式（13.8、 利用离心式的公式得式（13.8、9）。
§2.2 轴流泵与风机的叶轮理论
四、翼型及叶栅的空气动力学特性
单翼型的空气动力学特性：指翼型升力和阻力特性， 单翼型的空气动力学特性：指翼型升力和阻力特性， 即升力和阻力与翼型的几何形状、气流参数的关系。 即升力和阻力与翼型的几何形状、气流参数的关系。 升力角：合力与升力之间的夹角，夹角越小， 升力角：合力与升力之间的夹角，夹角越小，说明升 力越大而阻力越小，翼型的空气动力特性越好。 力越大而阻力越小，翼型的空气动力特性越好。 失速现象：冲角较大时，后缘点前发生边界层分离， 失速现象：冲角较大时，后缘点前发生边界层分离， 在翼型后形成旋涡区使翼型凹凸面的压差减小，升力 在翼型后形成旋涡区使翼型凹凸面的压差减小， 系数和升力随之减小， 系数和升力随之减小，升力系数和升力减小的点称失 速点。冲角增大到失速点后， 速点。冲角增大到失速点后，空气动力特性就大为恶 这种现象称为失速现象。 化，这种现象称为失速现象。
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第一节 泵与风机的串并运行
但风机不可能始终稳定在M2点运行，而往 往在一些引起风量及风压波动的偶然因素作 用下移到M3点，这时相应于每台风机来说， 分别工作在E3及E3a点，即风量大的这台风 机工作在稳定区的E3点，而风量小的风机则 工作在不稳定区的E3a点。由于风机工作在 不稳定区，所以上述的暂时平衡状态随时有 被破坏的可能，即导致两台风机工作点的互 相倒换。这过程的反复出现即是“抢风”现 象。
第二节 泵与风机的运行工况调节
(三)离心式和轴流式风机的前导叶调节 1.离心式风机的入口导叶调节
第二节 泵与风机的运行工况调节
第二节 泵与风机的运行工况调节
(1)分类:简易、轴向、斜叶式导流器 (2)原理：预旋节流，可减小节流损失，比出口节 流调节经济 ｐＴ∞＝ρ（ｕ２υ２ｕ∞－ｕ１υ１ｕ∞） 预旋υ１ｕ↑，ｐＴ∞↓ 优点：简便可靠，当调节量小时，调节效率ηｙ高 缺点：调节量大时，调节效率ηｙ低
第一节 泵与风机的串并运行
5.两台相同性能泵串联 (1)选择水泵 (2)确定安装高度 (3)选择电动机(离心轴流) (4)管路性能曲线越陡越好 泵性能曲线越平坦越好 (5)启动顺序
第一节 泵与风机的串并运行
6.两台不同性能泵串联 (1)Ｈｃ１～ qv时 (2)Ｈｃ２～ qv时 (3)Ｈｃ３～ qv时 Ⅰ在Ⅱ前 Ⅰ在Ⅱ后 (4)注意后一台泵强度问题 (5)应使各泵最佳工况点流量 相等或相近
1 1 H T u ( 2u 1u ) u u g g pT u u u 2u 1u
y tg
1
1
u
u 2
第二节 泵与风机的运行工况调节
7.动叶调节过程:改变叶片安装角βy就可改变 冲角δ和几何平均相对速度角β∞，同时引 起进出口速度三角形发生变化，即引起 Δυu及υ2变化，从而使泵与风机的理论扬 程HT或理论全压PT及流量qv发生变化，结 果导致轴流式泵与风机的性能曲线发生变 化，如图4—9所示。
w1u w2u 2 1u 2u 2 2 w w ( ) a (u ) 2 2 w 2 wa a tg a wu w1u w2u u 1u 2u 2
2 a
第二节 泵与风机的运行工况调节
第二节 泵与风机的运行工况调节
6.动叶调节的工作原理
第一节 泵与风机的串并运行
9.两台泵(或风机)并联，起动第一台后，再起 动第二台时,为何有时第二台泵无流量输出?
第一节 泵与风机的串并运行
答:当泵(或风机)具有不稳定上升段的性能曲线 H—qv(或p—qv)时,有时台出现不能顺利并入的 情况。设有两台同性能泵并联，每台泵的H—qv 曲线如图1—65所示，则当单台泵的运行工况点 位于H—qv上的AB段时，因这两台泵的关死点 (qv ＝0)的扬程HA低于单泵运行工况点的扬程. 因此,在第一台泵运行时再起动第二台泵，因第二 台泵的出口压力低于其出口共用管路内的压力， 就不能打开该泵出口的逆止阀，使得第二台泵不 能并入工作，而处于阀门全关下的空转状况，进 而可能引起泵内汽蚀。
第二节 泵与风机的运行工况调节
第二节 泵与风机的运行工况调节
8.动叶调节机构
第二节 泵与风机的运行工况调节
9.动叶调节性能曲线的特征 动叶调节时的调节性能曲线(参见团3—33)有如下主要特征： (1)性能曲线的等效率曲线在相当大范围都几乎和管路性能 曲线相平行调节过程中其效率变化很小，故调节时高效范 围相当宽。 (2)动叶调节不但可以从动叶安装角为零向减小流量方向调 节，也可以向增大流量方向调节。而100%流量的额工 况点(MCR点)及最大流量工况点(TB点)的选择原则与静 叶调节时相似。故同静叶调节一样，动叶调节也比只能进 行正预旋调节的离心式风机入口导叶调节的运行经济性要 高。 (3)轴流式泵或风机具有相当陡的性能曲线，故管路阻力变 化时，流量变化很小。
第二节 泵与风机的运行工况调节
2.轴流式和混流式风机的入口静叶调节 与离心式风机的轴向导流器调节性能相比较， 子午加速轴流风机及轴流风机的人口静叶调节既可 进行正预旋(减小流量)的调节，又可进行一定程度 的负预旋(增加流量)的调节(即使入口静叶安装角 θ＞0)。在选择风机时，可把100%机组额定负 荷流量工况点(MCR点)选在最高效率点，而把考 虑安全流量的最大流量点(TB点，即与设计参数相 应对的点)选择在最高效率点的大流量侧(负预旋调 节)。因此，它比只能进行正预旋调节的离心风机 人口导流调节具有更高的运行经济性.
第二节 泵与风机的运行工况调节
(四)轴流式和混流式泵与风机的动叶调节
1.叶轮流道投影图
轴面投影
平面投影
第二节 泵与风机的运行工况调节
2.流动分析假设 (1)圆柱层无关性假设、机翼理论方法、流体 不可压缩 (2)各层研究方法相同,只确定一个流面即可 (3)取ｒ和ｒ＋ｄｒ两无限接近圆柱面构成的 微小圆柱层 ,取出将之沿母线方向切开展成 平面图.轴流式叶轮内流动→直列叶栅
第二节 泵与风机的运行工况调节
(五)离心泵的汽蚀调节 原理：主机负荷↓→热 水井水位↓→汽蚀→ qv ↓→平衡于某qv值 优点：可自动调节 缺点：对材料要求较高
第二节 泵与风机的运行工况调节
第二节 泵与风机的运行工况调节
(一)定速电动机经传动装置的变速调节 1.液力耦合器的变速调节
第二节 泵与风机的运行工况调节
第二节 泵与风机的运行工况调节
一、非变速调节 (一)节流调节 1.泵出口端节流调节
关小阀门→ξＨｃ↑、φ↑、ＨＣ↑、ＨＣ～ qv变陡 节流损失 ΔPｅ＝ρｇqvＭ＇Ｈｊ/1000 轴功率 P＝ρｇqvＭ＇ＨＭ＇/1000ηＭ＇ 运行效率η运＝（PＭ＇－ΔPｅ）/（PＭ＇/ηＭ＇） 优点：简便，可靠 缺点：不经济，只能向小于额定流量一方进行调节 适应场合：中小型离心泵，调节范围小。
第二节 泵与风机的运行工况调节
10.动叶调节的适用场合 轴流式、混流式泵与风机的动叶调节是泵与风机 非变速调节中调节效率最高的调节方式，但与其 他非变速调节方式相比，初投资较高，维护量大。 经技术经济分析与比较知，该方式宜适用于容量 大、调节范围宽的场合。因此，目前火力发电厂 越来越多的大型机组的送、引风机和循环水泵均 采用了轴流式、混流式的动叶调节方式。此外， 采用动叶调节对大型泵与风机的启动、停机也是 有利的。
第二节 泵与风机的运行工况调节
(4)叶栅的主要特征参数: 列线、栅中翼型、栅距、稠密度、安装角
第二节 泵与风机的运行工况调节
3.叶轮内流体的运动及其速 度三角形 根据直列叶栅性质， 在同一半径上 ｕ１＝ｕ２＝ｕ ｗ１ａ＝ｗ２ａ＝ｗ∞ａ （轴向分速） υ１ａ＝υ２ａ＝υ∞ａ （轴向分速） υａ＝ｗａ（轴向分速）
(1)工作原理及结构简介 ①工作原理 ②结构简介 ③动力传动系统 ④工作油系统 ⑤润滑油系统 ⑥调节系统 ⑦冷油系统
第二节 泵与风机的运行工况调节
第二节 泵与风机的运行工况调节
第二节 泵与风机的运行工况调节
第一节 泵与风机的串并运行
除了具有不稳定段H—qv或p—qv曲线 的泵与风机并联运行时可能发生“抢水” 或“抢风”现象外。并联泵(或风机)采用 变速调节时，若其H—qv(或p—qv)曲线很 平坦，则在变速时若不能保持各泵(风机) 的转速一致，亦可能产生上述现象。 泵或风机并联运行时产生“抢水”或 “抢风”现象，不但影响正常运行，还可 能引起振动、泵内汽蚀、电动机过载等。
第一节 泵与风机的串并运行
出的并联性能曲线(p—qv)并中,出现了一个∞ 字形的不稳定工作区,当并联运行工作点位于 此不稳定区,就可能发生“抢风”现象。如图 所示,当并联运行工况点为M1时，相应于每台 风机均工作在E1点,风机运行在稳定区，不会 产生“抢风”现象。但在不稳定的∞区运行， 管路性能曲线和风机并联性能曲线就有两个交 点、即有两个运行工况点M2和M3。这时若风 机实际上运行在M2点，则相应每台风机均工 作在E2点，两风机流量相等，未出现“抢风”
第二节 泵与风机的运行工况调节
4.叶栅和单个机翼工作的原则差别是：叶栅前后 流速的方向不同，叶栅对流体的作用只对速度的 圆周分量有影响。
第二节 泵与风机的运行工况调节
5.在进行叶栅计算时，我们取叶栅前后相对速度 W1和W2的几何平均值W∞作为等价于单个翼 型时无穷远处的来流速度，其大小和方向由速 度三角形(图1—10)确定。若用作图法，根据 平行四边形法则，只需将图1—10中的CD线的 中点E和B连接起来，连线BE即确定了W∞的 大小和方向。
第二节 泵与风机的运行工况调节
第二节 泵与风机的运行工况调节 2.风机进口端节流调节
对风机而言，入口节流 调节损失要少于出口节流调 节损失。
第二节 泵与风机的运行工况调节
(二)分流调节 某一阀门开度下，在相同ＨＣ点qv相加 回路管路２的流量为qvP2 实际流经管路１的流量为qvP1 通过改变回流管路２上的阀门开度，达到调节流量的目的。 有效功率 Pｅ＝ρｇqvP1ＨP/1000 功率 P ＝ρｇqvPＨP/1000ηP 运行效率 η运＝ρｇqvP1ＨP/（ρｇqvPＨP/ηP） 优点：简便，可靠 缺点：不经济 适应场合：中小型轴流泵，离心泵特殊场合。
第一节 泵与风机的串并运行
二、泵与风机的并联运 行 1.并联目的:增加流量,提 高安全和经济性. 2.并联作图原则(见动画) 3.各工况点的物理意:M、 B、C。
第一节 泵与风机的串并运行
4.两台相同性能泵并联 (1)选择水泵 (2)确定安装高度 (3)选择电动机(离心轴流) (4)管路性能曲线越平坦越好 泵性能曲线越陡越好
泵与风机
泵与风机的运行调节选择 主讲 贾瑞宣
能源与动力工程学院
工程热物理教研室
第一节 泵与风机的串并运行
一、泵与风机的串联运行 1.串联目的:提高扬程或全 压,安全和经济性. 2.串联作图原则(见动画) 3.各工况点的物理意:M、 B、C。 4.风机串联运行操作可靠 性差,风机一般不采用串 联运行方式.