第二章泵与风机的复习要点及例题
2泵与风机的性能(1)
疆大学电气学
华
损失与效率
二、损失与效率 按照与叶轮及所输送的流体流量的关系可分 机械损失、容积损失和流动损失。 为机械损失、容积损失和流动损失。 机械损失 与叶轮转动相关而与输送流体量 机械损失功率 无直接关系 机械损失功率∆Pm 容积损失 经过叶轮而与流体泄漏量相关
容积损失功率∆P 容积损失功率 v
T∞
=A − BqVT
H T ∞ 和qVT 呈直线关系变化
有什么影响呢? β 2a 对 qVT − H T ∞ 有什么影响呢? 1.β =90° 1.β2a=90° cotβ cotβ2a=0,B=0 2.β2a<90° 2.β <90° cotβ cotβ2a>0,B>0 HT∞=A=
H
T∞
H
T∞
当 H T∞ = 0
qVT
A = B
3.β >90° 自学) 3.β2a>90°(自学)
疆大学电气学 华
泵与风机 节 泵与风机
曲线 曲线
考虑到有限叶片数和流体黏 有限叶片数的影响 性的影响, 性的影响,qvT-HT∞性能曲线 ∞ 各种损失的影响 怎样变化? 怎样变化? qvT-HT∞性能曲线a 以β2a<90°的后弯式叶片为例 ° ∞性能曲线a 1. 有限叶片数的影响 HT=KHT∞ ∞ 滑移系数K恒小于 滑移系数 恒小于1, 恒小于 并且基本上与流量 无关。 无关。 qvT-HT性能曲线b 性能曲线b
泵与风机第二章
第二节 叶片式泵的结构 形式及主要部件
(2)圆环形吸入 (2)圆环形吸入室:其主要优点是轴向尺寸 圆环形吸入室 较短,结构对称而简单; 较短,结构对称而简单;缺点是流体进人 叶轮时的撞击损失和旋涡损失大, 叶轮时的撞击损失和旋涡损失大,流速分 布也不太均匀,因而总的损失较大. 布也不太均匀,因而总的损失较大.为了缩 小尺寸, 小尺寸,多级分段式泵中大都采用圆环形 吸入室,至于吸入室的损失, 吸入室,至于吸入室的损失,与多级泵较高 的扬程比较起来,所占的比例是极小的. 的扬程比较起来,所占的比例是极小的.
第二节 叶片式泵的结 构形式及主要部件
第二节 叶片式泵的结 构形式及主要部件
(3)半螺旋形吸入 (3)半螺旋形吸入室:其优点是液体进人叶 半螺旋形吸入室 轮时的流速分布比较均匀,流动损失较小. 轮时的流速分布比较均匀,流动损失较小. 缺点是进口预旋降低了离心泵的扬程. 缺点是进口预旋降低了离心泵的扬程.对于 单级双吸泵或水平中开式多级泵一般均采 用半螺旋形吸入室. 用半螺旋形吸入室.
泵与风机题目整理
泵与风机试题整理
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一、填空题(本大题共10分 每一空1分)
1、在一定的转速下,如果流量不变,比转数n s 越小,叶轮变得 __(窄而长,短而宽)。
2、轴流式叶轮入口处叶片稍加厚作成机翼型断面,其主要目的是为了提高流出叶轮的流体的__________能。
3、泵在运行中是否发生汽蚀,除了与_________
本身的汽蚀性能有关外,还与泵的__________装置情况有关。
4、风机运行的工作点为__________曲线与管路特性曲线的交点来决定的,且管路特性曲线从_________开始。
5、轴流式泵与风机应在阀门__________时启动,离心式泵与风机应在阀门_________时启动。
6、如果某台水泵在一定的管路装置中发生汽蚀严重,则有效汽蚀余量 Δh a _________必需汽蚀余量Δh r 。(大于、小于)
7、所谓的前弯式叶片是指αβ2_________900
。
二、单项选择题:(每小题的四个备选答案中,只有一个正确的,本大
题共15分)
1、一般情况下,轴流式泵与风机比离心式泵与风机的流量( )。 a 、 小 b 、 大 c 、 相等 d 、 不能比较大小
2、泵与风机的实际工作点应落在( )点附近,工作才最经济。 a 、 最大压头 b 、 最大功率 c 、 最高效率 d 、 最大流量
3、叶轮的作用是使流体获得( )。
a 、 动能
b 、 压能
c 、 能量
d 、 速度 4、风机蜗壳的作用是( )。
a 、导向流体
b 、 使流体加速
c 、 使流体的能量增加
d 、 收集流体,并使流体的部分动能转变为压能
《泵与风机》第二章—泵与风机的性能
离心风机: 0.70~0.90 高效风机:>0.90 轴流泵: 0.70~0.89 大型轴流风机:>0.90
2.2 泵与风机的性能曲线
一定的转速下,以流量qV作为基本变量,其它各 参数随流量改变而变化的曲线。
一. 离心式泵与风机的性能曲线
(一)流量与扬程性能曲线 (二)流量与轴功率性能曲线 (三)流量与效率性能曲线 (四)离心式泵与风机性能曲线的分析
( P Pm ) P V V ( P Pm ) qV g (qV q) H T qV q
q: 泄露流量,m3/s ≈4%~10%qVT
gqV H T
1) 叶轮入口与外壳密封环之间间隙中的泄露
泄漏量的计算
μ1-流量系数; △H1-间隙两侧的能头差,m; A1=πDwb-间隙的环形面积,m2;
4) 多级泵的级间泄露——属于圆盘摩擦损失
减少容积损失的方法:
维持动、静部件间的最佳间隙 增大间隙中的流动阻力
a)增加密封的轴向长度;
b)在间隙的入口和出口采取节流措施; c)采用不同型式的密封环。
(三)流动损失ΔPh和流动效率ηh
流体在泵与风机主流道(入口,叶轮,导叶,出口) 中流动时由于流动阻力而产生的机械能损失,泵与风机 的最主要损失。
摩擦损失:流体和各部分流道壁面摩擦会产生; 涡流(扩散)损失:流道截面变化、转弯等会使边 界层分离、产生二次流而引起; 冲击损失:由于工况改变,入口流动角与叶片安 装角不一致,引起。
第二章-泵与风机
有效汽蚀余量是指泵吸入口处单位重量液体所具
有高出饱和蒸汽压力的富余能量,我国以前常用
ha表示,国际上大多以NPSHa(又称为有效净正
吸入压头Net Positive Suction Head)表示。
NPSH a
ps
g
cs2 2g
pt
g
泵的吸入装置
如图所示,以吸液池液面为基准,从吸入液面到泵入口两截面
NPSHr的大小在一定程度上表示一台泵本身抗汽蚀性能的标志,也 是离心泵的一个重要性能参数,NPSHr越小表示该泵的耐汽蚀性能 越好。NPSHr由离心泵试验测得,随流量的增加,NPSHr也增加。 在实际应用中为安全起见,通常采用的是许用汽蚀余量[NPSH], 一般取许用汽蚀余量的值为:[NPSH]= NPSHrK
间列柏努利方程式,可得
p A
g
c
2 A
2g
ps
g
c
2 s
2g
H
g
hs
NPSH a
pA
g
pt
g
Hg
hs
b.泵的必需汽蚀余wenku.baidu.com和安装高度
泵吸入口S处的压力并不是泵内压力最低处,因为液体自泵吸入 口流到叶轮的过程中还有能量损失。我们将液体从泵入口到叶轮 内最低压力点k处的全部能量损失,称为泵的必需汽蚀余量,我 国以前常用hr表示,国际上大多以NPSHr表示。
《流体机械》复习.docx
《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N« = /We/1000(kW)),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Mz 二HQ/1000(kW)),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:Q r = y/7rD2b2c2r
(2)叶片无限多时的理论压头基本方程:H“=丄(处仏土%氐)
H二比K | | C;_C]2
2g 2g 2g
(3)叶片出口安装角对压头分配的影响(前弯禹>90'、径向02=90'、后弯属<90°叶片叶轮的性能)
3、离心式泵与离心风机的典型特性曲线
图2-13实际特性曲线
(a)离心风机特性$(b)离心泵特性
4、轴流风机的速度三角形和基本方程式
H『=±(C2“±C J, P T=pu(c2ll±c hl) g
5、轴流通风机的特性曲线(特点)
全压特性曲线
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静压特性
6、泵与风机的相似理论
(1) 相似条件:儿何形似、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。
泵与泵站复习资料
泵于泵站复习:
一.概述内容:
1.泵与风机:1)泵:输送液体的机械(水、油);2)风机:输送气体的机械(空气、烟气、煤粉/空气混合物);3)泵与风机都是提高机械能的设备;4)泵与风机区别的缘故是因为气体和液体的密度和压缩性有显然的不同
2.泵的作用:从低处输送到高处,从低压送至高压,沿管道送至较远的地方;为达到此目的,必须对流体参加外功,以克服流体阻力及补充输送流体时所不足的能量。
3.表压和真空度:
e.g.某台离心泵进、出口压力表读数分离为220mmHg(真空度)及1.7kgf/cm2(表压)。若当地大气压力为760mmHg,试求它们的绝对压力各为若干(以法定单位表示)?
解泵进口绝对压力
P1=760-220=540mmHg
=7.2*104Pa
泵出口绝对压力
P2=1.7+1.033
=2.733kgf/cm2
=2.68*105Pa
其中kgf表示千克力,1kgf=9.8N;1mmHg=0.133kpa
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4.伯努利方程
1)
,适用于不可压缩非粘性的流体。
Gz为单位质量液体所具有的位能
p/ρ为单位质量液体所具有的静压能
因质量为m、速度为u的流体所具有的动能为mu2/2,u2/2为单位质量流体所具有的动能
作用:分析和解决流体输送有关的问题,用于液体流动过程中流量的测定,以及调节阀流通能力的计算
2)按照伯努利方程可以知道,倘若想从下向上送水,倘若不开泵,得到上面的流速不存在,因此表明,泵是流体输送机械,能够对流体做功,提供能量
第一节:水泵与水泵站
1.环境工程给排水主要包括:给水输送、污水排放、单元设备进水、冲洗
泵与风机 考试重点
1.离心泵与风机,轴流泵与风机的叶片型式及其特点
离心式:1、径向式叶片:叶片的弯曲方向沿叶轮的径向展开,叶片出口几何角为90°
2、后弯式叶片:叶片的弯曲方向与叶轮的旋转方向相反,叶片出口几何角小于90°
3、前弯式叶片:叶片的弯曲方向与叶轮的旋转方向相同,叶片出口几何角大雨
90°
特点:(1)在其他条件相同的前提下,扬程随出口叶片安装角的增加而增大;(2)前弯式叶片的扬程最大,径向叶片次之,后弯式叶片的扬程最小;
1、后弯式叶片风机应用最广;
对于后弯式风机,风机流量增大,风机的轴功率也增大,增大至最大值后便不再增加,这种性能使电动机不会超载。
2、前弯式叶片风机主要用于低压、中小风量的场合,且要求输送的气体中不
存在固体小颗粒。小颗粒会在叶片中积存。前弯式风机有一不稳定工作区,风机工
作时要避开该不稳定区,因此安全工作区域较窄前弯式风机的轴功率随风量的增大
而增大,并且持续全过程,可能导致电机过载。
3、径向式风机适用于输送的气体中含有大量的固体颗粒。在产生相同全压情
况下,径向式风机的转速除了前弯式以外是最低的,因此固体颗粒在叶片表面上的
运动速度较低。径向式风机的性能比较稳定。
轴流式:
2.离心·轴流泵与风机的基本结构型式及适应场合
轴流式:五种常见结构形式
1.单个叶轮。这种形式泵与风机效率不高,一般为百分之70—80。适用于小型低
压轴流泵和低压轴流通风机
2.单个叶轮后设置导叶。这种效率优于单个叶轮形式,一般为百分之80—88。在轴流泵和轴流通风机中普遍应用,目前,火力发电厂的轴流送引风机大都采用这种型式
泵与风机第二章
第二章叶片式泵的性能及结构
第一节泵内汽蚀
汽蚀是水力机械以及一些与液体流动有关的系统和设备(如阀门、管道等水力系统)都可能发生的一种现象,也是泵向高速化发展一个突出障碍,因此,汽蚀问题的研究是一个涉及范围十分广泛的重要课题。对泵与风机这门课程而言,什么是泵内汽蚀现象,其对泵运行的危害有哪些?规律如何以及如何防止泵内汽蚀等则是我们十分关心的重要问题,下面分别讨论之。
一、汽蚀现象及其对泵运行的危害
(一)泵内汽蚀现象
泵运转时,在叶轮进口处叶片头部的某一部位是液流压强最低位置,当该部位的液体局
部压强下降到等于或低于当时温度下的汽化压强时,液流经过该处就要发生汽化,产生汽泡。汽泡内充满蒸汽以及从液体中析出而扩散到汽泡中的某些活性气体(如氧气),当这些汽泡随液体进入泵内至压强较高的部位时,在汽泡周围较高压强液流的作用下,汽泡受到压缩而迅速变形和溃灭,产生巨大的属于内向爆炸性质的冷凝冲击。当汽泡溃灭发生在流道的壁面处时,将生成一股微细射流,它以高速冲击壁面,在壁面形成局部高压(达数十至数百兆帕),结果就形成了对金属材料的一次打击。若上述汽泡不断地发生和溃灭,就形成了对金属材料的连续打击,因而金属表面很快因疲劳而被侵蚀。此外,由于侵蚀致使金属保护膜不断被破坏,在凝结热的助长下,汽泡内从液体中析出的活性气体又对金属产生化学腐蚀,加剧了材料的破坏。侵蚀和腐蚀联合作用的结果,最终将在流道壁面形成海绵状或蜂窝状的破坏,如图2-1所示。上述的汽泡形成、发展、溃灭,以致使过流壁面遭到破坏的全过程,称为泵内汽蚀现象。
泵与风机杨诗成第四版第二章计算题及答案
2-1,某离心水泵叶轮b 1=3.2cm ,b 2=1.8cm 。叶片进口边内切圆圆心距轴心线的距离R 1c =8.6cm ,叶片出口边处R 2=19cm 。β1g =17°,β2g =21°,n=2950r/min ,设流体无预旋流入叶轮。绘制叶轮进、出口速度三角形,并计算通过叶轮的流量(不计叶片厚度)及扬程H T ∞。
1. 首先计算叶轮进口速度三角形:
(1):u 1=)/(55.2660086.02295060229506011s m R D n c =⨯⨯⨯=⨯⨯⨯=πππ (2): 171=g β
(3)流体无预旋,
901=α
根据以上条件可画出进口速度三角形:并计算出v 1、v 1m 、ω1:
v 1=v 1m =u 1·tg β1g =26.55×tg17°=8.12m/s
ω1= u 1/cos β1g =26.55/cos17°=27.76m/s
2. 根据进口轴面速度v 1m 及进口半径R 1c 计算出流量:
q vt ∞=2πR 1c b 1 v 1m =2π×0.086×0.032×8.12=0.1403 m 3
/s 3. 计算叶轮出口速度三角形
(1):u 2=)/(67.5860
19.02295060229506022s m R D n c =⨯⨯⨯=⨯⨯⨯=πππ (2):
212=g β
(3)计算v 2m ,即出口速度三角形的高:
根据连续性方程:
进口过流断面面积(2πR 1c )×b 1×8.12=出口过流断面面积(2πR 2)×b 2×v 2m
即:2π×0.086×0.032×8.12=2π×0.19×0.018×v 2m
泵与风机第二章
隙处等q3。
q≈q1+q3
容积损失的大小用容积效率V 来衡量。容积效率为考虑 容积损失后的功率与未考虑容积损失前的功率之比:
gqV H T qV qV P V Ph gqVT H T qVT qV q
容积效率V 与比转速有关,对给水泵,下表可供参考。
给水泵的容积效率
二、损失与效率
(一)机械损失和机械效率
机械损失(用功率Pm 表示)包括:轴与轴封、 轴与轴承及叶轮圆盘摩擦所损失的功率,一般分别 用Pm1和Pm2表示。
ΔPm1∝nD2,与轴承、轴封的结构形式、填料种类、轴颈的加工工 艺以及流体的密度有关,约占轴功率P的1%~3%。 当叶轮在壳腔内转动时,因克服壳腔内的流体与盖板之间存在的 摩擦阻力而消耗的能量,称为圆盘摩擦损失功率,且 ΔPm2∝n3D25。
减小措施:
保证轴承润滑良好;
填料密封的压盖松紧合适;
增大转速,减小叶轮外径等。
P Pm Ph m P P
(二)、容积损失和容积效率
产生的原因:
密封环回流损失; 平衡装置回流损失; 级间回流损失;
轴封向外泄露损失等。
密封环泄漏与级间泄漏
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q1; 多级泵的级间间隙处q2; 平衡轴向力装置与外壳之间的间隙处以及轴封间
泵与风机复习题及参考答案
《泵与风机》复习题
一、填空题
1 泵与风机在能量转换分析中,轴功率P sh,有效功率P e,内功率P i和原动机功率P g的大小关系为:P g>P sh>P i>P e。
2 风机按照所产生的全压高低可分为通风机、鼓风机和压缩机三类。
3 叶片式泵与风机按照叶片对流体做功的原理不同,可以分为离心式、轴流式和混流式三种。
4 对于单级单吸离心式叶轮,进口圆周速度u1和出口圆周速度u2的大小关系为:u2>u1。
5 有限多叶片数时的理论能头H T与无限多叶片数时的理论能头的大小关系为:
H T>H T∞。
6 叶片式泵中应用最广的是离心泵,通常按照以下三种结构特点分类,按照工作叶轮的数量分为单级泵和多级泵;按照叶轮吸进液体的方式分为单吸泵和多吸泵;按照泵轴的布置方向分为卧式泵和立式泵。
7 离心通风机的叶片一般有6~64个,叶片按其结构形式可分为平板型、圆弧型和机翼型三种。
8 离心式通风机叶轮前盘的型式主要有直前盘、锥形前盘和弧形前盘三种。
9 离心式通风机的叶轮按叶片出口角可分为:前向式叶轮、径向式叶轮和后向式叶轮三种。
10 同一台泵或风机在相同的工况下,其全压效率和全压内效率的大小关系为:全压内效率>全压效率
11 泵吸入室位于叶轮进口前,其作用是把液体按一定要求引入叶轮,吸水室主要类型有圆锥管吸入室、圆环形吸入室和半螺旋形吸入室三种。
12 叶轮是离心式通风机的心脏部分,它的尺寸和几何形状对通风机的特性有着重大影响。通常分为封闭式和开式两种,封闭式叶轮一般由前盘、后盘(中盘)、叶片和轮毂等组成。
13 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称为扬程(能头)。
泵与风机练习题集
泵与风机学习指导书 第一章练习题 1.名词解释 (1)泵 (2)泵的扬程 (3)风机的全压 (4)轴功率
2.简答题
(1)简述热力发电厂锅炉给水泵的作用和工作特点。 (2)简述热力发电厂锅炉引风机的作用和工作特点。 (3)按照风机产生的全压大小,风机大致可分为哪几类? (4)叶片泵大致可分为哪几类?
第二章练习题
1.名词解释 (1)排挤系数 (2)基本方程式 (3)轴向旋涡运动 (4)反作用度
2.选择题[请在四个备选的答案中选择一个正确答案填至( )内]
(1)由于叶轮中某点的绝对速度是相对速度和圆周速度的向量合成,所以( )。
A. 绝对速度总是最大的;
B. 绝对速度的径向分速度总是等于相对速度的径向分速度;
C. 绝对速度流动角α总是大于相对速度流动角β;
D. 绝对速度圆周分速度的大小总是不等于圆周速度的大小。 (2)下列说法正确的是( )。
A. 在其它条件不变的情况下,泵叶轮进口处预旋总是会导致叶轮扬程较低;
B. 在其它条件不变的情况下,泵叶轮进口处预旋总是会导致
901<α; C. 在其它条件不变的情况下,轴向旋涡运动总是会导致叶轮的理论扬程较低; D. 泵叶轮进口处的自由预旋总是会导致
901<α。
(3)下列说法错误的是( )。
A. 滑移系数K 总是小于1;
B. 叶片排挤系数Ψ总是大于1;
C. 流动效率h η总是小于1;
D. 有实际意义的叶轮,其反作用度τ总是小于1。 3.简答题
(1)简述离心式泵与风机的工作原理。 (2)简述流体在离心式叶轮中的运动合成。
(3)在推导基本方程式时采用了哪些假设?
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一、选择题
1、流体运动的两种重要参数是(A)。
(A)压力、速度;(B)压力、温度;(C)比容、密度;比容、速度。
2、雷诺数可用来判别流体的流动状态,当(A )时是紊流状态。
(A) >2000 (B) <2000; >1000; <1000。
3、流体流动时引起能量损失的主要原因是(D )。
(A)流体的压缩性;(B)流体膨胀性;(C)流体的不可压缩性;(D)流体的粘滞性。
4、( C)管路各段阻力损失相同。
(A)短管管系;(B)串联管系;(C)并联管系;(D)分支管系。
5、温度升高对流体粘度影响是(B )
(A)液体粘度上升,气体粘度下降
(B)液体粘度下降,气体粘度上升;
(C)液体和气体粘度都上升;
(D) 液体和气体粘度都下降
6、下列四种泵中,相对流量最高的是(B )。
(A)离心泵;(B)轴流泵;(C)齿轮泵;(D)螺杆泵。
7、效率最高的叶轮叶片型式是(C )
(A) 前向型 (B)径向型 (C) 后向型 (D)轴向型
8、机械密封装置属于(B )
(A)级间密封装置; (B) 轴封装置; (C)内密封装置(D)填料密封装置
9、站在电机侧的端面,面对风壳,风轮为顺时针旋转的风机是
(A)风机。
(A)右旋 (B)左旋; (C)左右旋;
10、某台水泵在运行过程中,出现了轴承润滑不良,轴承处的机械摩擦比较严重,转速没有明显变化,这时相应地会出现(D )。
A.流量减小、扬程降低、电动机功率增大;
B.流量减小、扬程降低、电动机功率减小;
C.流量减小、扬程降低、电动机功率变化不明显;
泵与风机复习 答案
泵与风机复习
填空
1、1工程大气压等于101.3千帕,等于 水柱高,等于760毫米汞柱高。
2、根据流体的流动情况,可将泵和风机分为以下三种类别:离心式;轴流式;斜流式。
3、风机的压头(全压)p 是指单位体积的气体流经风机是所获得的总机械能,静压是指全压与风机出口单位体积的气体的动
压之差, 动压是指 风机出口单位体积的气体具有的压力。 4、单位时间内泵或风机所输送的流体量称为流量。
5、泵或风机的工作点是泵的特性曲线与排水管路特性曲线的交点。
6、泵的扬程H 的定义是:单位重量的液体流经泵时所获得的总机械能。
7、安装角是指叶片进出口处的切线方向与圆周速度反方向之间的交角。
8、泵和风机的全效率等于流动效率,容积效率及机械效率的乘积。
9、当泵的扬程一定时,增加叶轮转速可以相应的 轮径。 10、离心式泵与风机的流体离开叶轮时是沿 流出。 11、轴流式泵与风机的流体沿 方向流出叶轮。 12、叶片式泵与风机按叶轮数目可以分为单级和多级泵与风机。 13、叶片式泵与风机按转轴安装位置可以分为卧式与立式两种。
14、泵与风机的性能参数包括:流量、扬程与压力、功率、转速、效率等。 15、泵与风机的效率等于轴功率P 与有效功率Pe 之比。
16、离心式泵与风机的叶轮按叶片出口安装角的不同,叶轮可分为前弯、径向、后弯叶片式三种叶轮。 17、影响泵与风机效率的损失有:流动损失、容积损失、机械损伤。 18、泵与风机串联工作的目的是提高流体的扬程,输送流体。
19、节流调节是通过改变阀门或档板的开度使管道特性曲线发生变化,改变泵与风机的工作点实现调节。 20、节流调节调节方便,但存在节流损失,经济性差。
泵与风机 杨诗成 第四版第二章 简答题及答案
2-1试述离心泵与风机的工作原理。
通过入口管道将流体引入泵与风机叶轮入口,然后在叶轮旋转力的作用下,流体随叶轮一同旋转,由此就产生了离心力,使流体沿着叶轮流道不断前进,同时使其压力能和动能均有所提高,到达叶轮出口以后,再由泵壳将液体汇集起来并接到压出管中,完成流体的输送,这就是离心泵与风机的工作原理。
2-2离心泵启动前为何一定要将液体先灌入泵内?
离心泵是靠叶轮旋转产生离心力工作的,如启动前不向泵内灌满液体,则叶轮只能带动空气旋转。而空气的质量约是液体(水)质量的千分之一,它所形成的真空不足以吸入比它重700多倍的液体(水),所以,离心泵启动前一定要将液体先灌入泵内。
2-3提高锅炉给水泵的转速,有什么优缺点?
泵与风机的转速越高:
(1)它们所输送的流量、扬程、全压亦越大;
(2)转速增高可使叶轮级数减少,泵轴长度缩短。
(3)泵转速的增加还可以使叶轮的直径相对地减小,能使泵的质量、体积大为降低。
所以国内、外普遍使用高转速的锅护给水泵。
但高转速受到材料强度、泵汽蚀、泵效率等因素的制约。
2-4如何绘制速度三角形?预旋与轴向旋涡对速度三角形有什么影响?
1.如何绘制速度三角形?
速度三角形一般只需已知三个条件即可画出:
(1)圆周速度u
(2)轴向速度v m
(3)叶轮结构角βg 角
即可按比例画出三角形。
(1)计算圆周速度u 60Dn u
π=
在已知和叶轮转速n 和叶轮直径D (计算出口圆周速度u 2时,使用出口直径,反之,使用入口直径,以此类推)以后,即可以求出圆周速度u ;
(2)叶轮结构角βg
通常是已知的值,因为它是叶轮的结构角,分为入口和出口。
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第二章离心式泵与风机的基本理论
流体在通过泵与风机时,只在叶轮中得到能量,叶轮是实现机械能转换成流体能量的场所,是泵与风机最主要的工作部件。泵与风机的基本理论也称泵与风机的叶轮理论,它是研
究流体在叶轮中的运动规律、流体在叶轮中如何得到能量、流体得到能量的大小与性质以及主要影响因素。
速度分析法是研究离心式泵与风机叶轮中流体运动规律的主要方法,它的基本点是速度
三角形。泵与风机的基本方程式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,它是本章的核心。本章还讨论了泵扬程、风机全压的计算方法,分析了不同叶片型式的
特点。
一、重点、难点提示
1. 重点
(1)速度三角形
(2)基本方程式
(3)泵扬程的计算
(4 )风机全压的计算
(5)不同叶片型式的特点与应用
2. 难点
(1 )基本方程式计算
(2)泵与风机扬程和全压的计算
(3)不同叶片型式的特点分析
3. 考核目标
(1 )能简述离心式泵与风机的工作原理。
(2)理解离心式叶轮中流体的绝对运动是圆周运动和相对运动的合成,能正确表述这三种运动,以及相应速度(圆周速度、相对速度和绝对速度)的大小、方向与哪些因素有关,
能熟练画出叶轮中某一处(特别是叶片进、出口处)流体速度三角形,并能对其进行正确标示,能熟练、正确地计算速度三角形中的各个参数,在计算中知道泵与风机的理论流量与实际流量的关系、理解排挤系数的含义。
(3)知道推导叶轮基本方程式的假设条件,熟记基本方程式的两种表达形式,并能根据
题目的具体条件进行熟练计算,知道叶轮扬程(或全压)由静能头和动能头组成以及各组成
的计算式,能利用基本方程式进行简单分析,知道提高叶轮扬程(或全压)的主要方法以及
特点。
(4)大体知道叶轮进口预旋的产生原因,以及对叶轮工作的影响。
(5)知道有限叶片叶轮中与无限多叶片叶轮中流体相对运动的差别,以及由此引起的叶轮出口速度三角形的区别,知道滑移系数的含义。
(6)知道由于实际流体有粘性,使得泵与风机的实际扬程(或全压)比理论扬程(或全压)低。
(7)在记住第一章泵扬程和风机全压定义的基础上,能熟练写出实际运行时和选择泵与风机时,扬程(或全压)计算公式,并能正确计算。
(8)知道离心式叶轮有三种叶片型式,能熟练画出这三种叶片型式的进出口速度三角形,并知道这三种速度三角形的特点。
(9 )能对三种不同叶片型式叶轮产生能量(即泵的扬程或风机的全压) 的大小、动能头
的大小及阻力损失的大小进行分析比较。能归纳、总结出三种叶片型式泵与风机的优缺点及
适用场合,知道反作用度的含义。
二、知识点精析
1. 离心式泵与风机的工作原理
离心式泵与风机的工作原理可简述为:原动机带动叶轮旋转,流过泵与风机的流体在叶
轮中叶片的作用下也产生旋转,流体获得的能量主要是来自旋转时产生的离心力的作用。流体是轴向流入叶轮,径向流出叶轮。
教材在一定假设条件下推导出离心力的作用大小,即离心力能使叶轮内流体的能头提高
2 2
U2 _U1,推导过程不要求掌握。
2g
2. 流体在叶轮中的运动
在离心式叶轮中,流体绝对运动是圆周运动和相对运动的合成,是一种复合运动。描述
圆周运动的速度称为圆周速度,符号为u ,其大小为-Dn,方向为所在圆周的切线方向(指
60
向旋转方);描述相对运动的速度称为相对速度,符号为w,由于流体在叶轮中的相对运动
非常复杂,在叶轮有无限多叶片且叶片为无限薄的假设条件下,相对速度的方向为所在处叶
片切线方向(指向叶轮出口),同一半径处相对速度大小相等,与叶轮流量和流道形状有关;
描述绝对运动的速度称为绝对速度,符号为V,其大小、方向是由圆周速度和相对速度的
大小、方向共同决定。教材图2-3描述了流体在叶轮内的这三种运动。
由这三个速度向量组成的向量图称为速度三角形,在应用速度三角形时,经常涉及到该
三角形的下列参数:圆周速度u、相对速度w和绝对速度v的大小;:和]这两个流动角;绝对速度的圆周分速度v u和径向分速度V a。
叶轮旋转方向一定时,叶轮中任一点圆周速度的方向是确定的,描述绝对速度和相对速
度的方向用:•和:这两个流动角,绝对流动角是V与u的夹角,反映着绝对速度的方向;
相对流动角[是w与u反方向的夹角,反映着相对速度的方向。在叶轮结构一定的情况下,
绝对速度的径向分速度v a反映着叶轮流量的大小;从后面的基本方程式可以看出,绝对速
度的圆周分速度Vu反映着流体所在处的能头。
另外,把叶片切线方向与圆周速度反方向的夹角定义为叶片安装角,记为二。-e是结构参数,而一:是流动参数。在叶轮中叶片数为无限多且叶片为无限薄的假设条件下,叶轮
中任一点都有|:' : l:'e。
由三角形的数学知识可以知道,必须已知速度三角形的三个参数,才能画出速度三角形
以及计算其中的其它参数。教材中给出了一种常用的速度三角形计算与绘制方法,其中引出了“排挤系数”这个概念,排挤系数7是反映叶片厚度对叶轮流道断面面积的排挤程度。
二Dm 二17.8 1450 60 100 60 = 13.5 (m/s)
如果是顾名思义,就会得出:“7越大,叶片厚度对叶轮流道断面面积的排挤程度越大,叶
轮流道有效断面面积越小”的结论,而正确结论正好相反,从教材中7的定义式可以看出
这一点。这里容易出错,应予以注意。
【例题2 —1】单项选择题[在下列四个备选的答案中选择一个正确答案填入()内](1)下列说法正确的是():
A. 绝对流动角:•是V与U反方向的夹角;
B. 相对速度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:e为叶片的切线方向(指向叶轮出口)与圆周速度反方向的夹角;
D. 相对流动角 1 —r
■是w与U的夹角。
答案:
(1) C
说明:
根据速度三角形中各个参数的定义,应能熟练地画出各种叶片型式、各种位置处的速度三角形。由于绝对速度是圆周速度和相对速度的向量和,因此,速度三角形中的圆周速度与
相对速度是首尾相连的。
速度三角形中的角度标示也容易出现错误,应记住各个角度的定义。上例(1)中的B 看起来好象是正确的,但是这种说法正确是有条件的,即是在有无限多叶片且叶片为无限薄
的假设条件下。
【例题2 —2】有一离心泵转速为1450r/min,其叶轮的进口尺寸为:宽度0 = 3.5cm,
直径D i = 17.8cm,安装角=18。假设有无限多叶片且叶片为无限薄,不考虑叶片厚
度对流道断面的影响。
(1)设液体径向流入叶轮,计算叶轮的理论流量。
(2)转速不变,理论流量增大20%,设进口相对流动角仍等于安装角,计算绝对速度的圆周分速度
Vtu::,并说明它的方向是否与圆周速度方向一致。
分析:
按照题目已知条件,要计算叶轮理论流量,应想到它等于叶轮进口流道断面面积与进口径向分速度的乘积,进口流道断面面积很容易看出如何计算,进口径向分速度需根据进口速
度三角形进行计算,那么就要进一步找出速度三角形的三个参数,从题意中已知了相对流动
角[二二乙。,容易看出圆周速度如何计算,剩下的一个条件是什么呢?其实,“设液体径向流入叶轮”隐含了一个条件,它意味着进口绝对速度方向为径向,而径向总是与圆周速度
方向垂直,所以进口绝对流动角〉仁:-90。
解:
(1)由题意知:已::=90、-仁:=■ 1e=18。
U1