流机第5章(11-12)第五章____轴流式泵与风机
第五章 轴流泵与风机
二、分类
三、主要特点： （1）与相同容量离心泵与风机比较，结 构紧凑，外形尺寸小，重量轻； （2）动叶可调轴流式泵与风机的变工况 经济性能好； （3）结构复杂，维护工作量大； （4）轴流风机噪声大。
2、气流角度沿叶高方向上的变化 叶轮进口速度三角形可得
tg1 v1m v 1m rc v1u v1uc r r tg1 tg1c rc
所以叶根处的α1最小， 气流的扭速最大。 叶轮出口速度三角形可得
tg 2 v2m v 2m v2u rc v 2uc r r tg 2 tg 2c rc
v1u v2u 1 2u 三、单个叶轮前设置导叶 特点：在设计工况下叶轮出口绝对速度没有旋转 运动分量，叶栅反作用度Ω 大于1。 （1）前置导叶产生负预旋，提高了压力系数， 产生较高的能量； （2）导叶做成可转动的，进行工况调节。 注：轴流泵一般不能有前置导叶。
反作用度大于1，说明了风机叶轮产生的静压大于 风机所产生的全压。这是由于气流经过前置导叶被 加速，在叶轮前产生负压的缘故。
1 v2u u2
结论：单个叶轮的轴流风机的理论效率等于反作用度Ω，要 提高它的效率，必须提高它的反作度。 效率η为70％～80％；适用低压小型轴流泵与风机，结构简 单，制造方便。
二、单个叶轮后设置导叶 特点：后导叶改变流动方向，将液体旋转运 动的动能转换为压力能，最后以v3轴向流出。 η为80％～88％，最高效率可达到90％，在 轴流泵和风机中得到普遍应用。
说明： （1）当β1＝β2时，HT=0，为使HT增加，必须β2>β1； （2）u1＝u2＝u，所以扬程（全压）较低； （3）要提高流体的压力能，要求w1>w2。且β2g ？β1g； （4）考虑流动损失情况下： u H H T h vm (ctg1 ctg 2 ) h
流体输配管网习题答案第5章(1-17题)
第5章泵与风机的理论基础第1题-第17题5-1 离心式泵与风机的基本结构由哪几部分组成？每部分的基本功能是什么？答：（1）离心式风机的基本结构组成及其基本功能：1）叶轮。
一般由前盘、中（后）盘、叶片、轴盘组成，其基本功能是吸入流体，对流体加压并改变流体流动方向。
2）机壳。
由涡壳、进风口和风舌等部件组成。
蜗壳的作用是收集从叶轮出来的气体，并引导到蜗壳的出口，经过出风口把气体输送到管道中或排到大气中去。
进风口又称集风器，它保证气流能均匀地充满叶轮进口，使气流流动损失最小。
3）进气箱。
进气箱一般只使用在大型的或双吸的离心式风机上，其主要作用是使轴承装于风机的机壳外边，便于安装与检修，对改善锅炉引风机的轴承工作条件更为有利。
对进风口直接装有弯管的风机，在进风口前装上进气箱，能减少因气流不均匀进入叶轮产生的流动损失。
4）前导器。
一般在大型离心式风机或要求特性能调节的风机的进风口或进风口的流道内装置前导器。
改变前导器叶片的角度，能扩大风机性能、使用范围和提高调节的经济性。
大型风机或要求性能调节风机用，扩大风机性能，使用范围和提高调节的经济性。
（2）离心式水泵的基本结构组成及其基本功能：1）叶轮。
吸入流体，对流体加压。
2）泵壳。
汇集引导流体流动，泵壳上螺孔有充水和排气的作用。
3）泵座。
用于固定泵，联接泵与基座。
4）轴封装置。
用于密封泵壳上的轴承穿孔，防止水泄漏或大气渗入泵内。
5-2 离心式泵与风机的工作原理是什么？主要性能参数有哪些？答：离心式泵与风机的工作原理是：当泵与风机的叶轮随原动机的轴旋转时，处在叶轮叶片间的流体也随叶轮高速旋转，此时流体受到离心力的作用，经叶片间出口被甩出叶轮。
这些被甩出的流体挤入机（泵）壳后，机（泵）壳内流体压强增高，最后被导向泵或风机的出口排出。
与此同时，叶轮中心由于流体被甩出而形成真空，外界的流体沿泵或风机的进口被吸入叶轮，如此源源不断地输送流体。
泵（风机）不断将电机电能转变的机械能，传递给流体，传递中有能量损失。
泵与风机 第5章
不同温度时水的饱和蒸汽压力pV及对应的饱和蒸汽压头Hv
（a）离心泵
（b）混流泵
（c）轴流泵
汽蚀使泵性能曲线下降 13
泵与风机
第五章 泵的汽蚀
Pump and Fan
（1）低比转速离心泵，由于叶片数较多，叶片宽度较小，流道窄而长，在发生汽蚀后，大量 汽泡很快就布满流道，造成断流，使泵的扬程、功率、效率均迅速下降，出现“断裂”工况。 （2）高比转速轴流泵，由于叶片数少，流道宽，当气泡发生后，气泡不可能布满流道，不会 造成断流，故在轴流泵的性能曲线上不会出现断裂工况点，但仍有“潜伏”汽蚀的存在。
汽蚀的破坏
10
泵与风机
第五章 泵的汽蚀
Pump and Fan
汽蚀的发生及发展，取决于液流的状态（①温度、②压强）以及③液体的物理性质
（包括杂质含量和所溶解的气体，其中杂质含量主要指不可溶气体的含量）。根据观察
到的汽泡形态，可以把水力机械中发生的汽蚀归纳为4类： 1. 移动汽蚀。在液体中形成单个瞬态汽泡和小的空穴，并随液体流动而增长、 溃灭时造成的汽蚀。汽泡量多时形成云雾状。 2. 固定汽蚀。附着于绕流体固定边界上的汽穴造成的汽蚀，也称附着汽蚀。水 力机械中起主要作用的就是这种汽蚀。 3. 旋涡汽蚀。在液体旋涡中心产生的汽泡，旋涡中心处的速度大、压强低，易 使液体气化发生汽泡。旋涡汽蚀可能是移动型的，也可能是固定型的。 4. 振动汽蚀。由于液体中连续的高振幅、高频率的压强波动所形成的汽蚀。固 壁振动时，在液体中产生压强脉动，振动达到一定强度时，在液体和固壁交界处将 产生汽泡而引起振动汽蚀。 11
汽化 蒸发
美音：[ɪ,væ
pə'reʃən]
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。
泵与风机五章计算题
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=13.51⨯tg 18°=4.39 （m/s ）∵1V q =π1D 1b 1m V =π⨯0.178⨯4.39⨯0.035=0.086 （3m /s ）∴2m V =122V q 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=28.91-3.78⨯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 。
设流体径向流入叶轮，试按比例画出出口速度三角形，并计算无限多叶片叶轮的理论扬程T H ∞，又若环流系数K=0.8，流动效率h η=0.9时，泵的实际扬程H 是多少？ 解：2u =2D 60n π=0.22298060π⨯⨯=34.3 （m/s ）∵2m V =3.6 m/s 2a β=45°∴2w =22sin mav β=5.09 （m/s ） 画出出口速度三角形2u V ∞=2u -2m V ctg 2a β=34.31-3.6⨯ctg45°=30.71 （m/s ）∵1α=90°T H ∞=22u u V g ∞=34.3130.719.8⨯=107.5 (m)实际扬程H=K T H =K h ηT H ∞=0.8⨯0.9⨯107.5=77.41 (m)1-3有一离心式水泵，叶轮外径2D =360mm ，出口过流断面面积2A =0.0232m ，叶片出口安装角2a β=30°，流体径向流入叶轮，求转速n=1480r/min ，流量,V T q =86.8L/s 时的理论扬程T H 。
第五章 泵与风机运行与调节
调节方法称为出口端节流调节。当改变阀门或挡板开 度时，其局部阻力系数发生变化，改变了管路特性常 数，进而改变了管路特性曲线，使泵或风机的工作点 发生变化。 出口端节流调节有较大的节流损失，是经济性较差的 调节方法，但是这种调节方法简单可靠，投资少，所 以在中小型离心泵中仍然得到广泛应用。而对于轴流 式泵与风机，由于随着流量的减小，其轴功率在增大， 所以不采用这种调节方法；至于离心式风机由于有简 单可靠的且经济性较好的其它调节方法（如入口导流 器调节等），所以也较少采用出口端节流调节。
第五章 泵与风机的运行与调节
泵与风机所在的生产过程一般不可能始终在一
个工况下运行，特别是从我国电力系统的现状 和发展形势来看，热力发电机组负荷不可避免 地存在着较大的、较频繁的波动，作为生产过 程的辅机，泵与风机就必然需要改变运行工况， 这就涉及到泵与风机运行和调节的问题。 本章以泵与风机的工作点为基础，着重讨论了 泵与风机的主要调节方法、原理和特点，对泵 与风机的联合运行、运行工况的稳定性、叶轮 的车削工作和泵与风机的选型进行了论述。
说明
a）由于串联运行时处于后面的泵或风机
必须具有足够的强度。 b）一般来说，串联中的每台泵或风机需 设置旁路，以防其停用时，其它泵或风 机仍能运行，使管路系统复杂。 c）串联运行又可分为同性能泵（或风机） 串联、不同性能泵（或风机）串联，工 程上应尽量采用同性能串联。
1）同性能泵或风机串联
（4）直流电动机驱动，直流电动机变速
简单，但造价高，且需要直流电源。所 以一般情况下很少使用。 （5）交流变速电动机驱动，采用电动机 变频调速，从改变电动机电源频率来实 现泵与风机的无级变速，主要应用于电 厂的疏水泵、工业水泵、消防水泵等 400V电动机拖动的泵与风机。
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？（4）有哪些方法可以提高叶轮的理论扬程（或理论全压）？（5）叶轮进口预旋和轴向旋涡运动会对叶轮扬程（或全压）产生如何影响？ （6）离心式泵与风机有哪几种叶片型式？各有何优点？（7）为什么离心泵都采用后弯式叶片？（8）在其它条件不变的情况下，叶片出口安装角对叶轮扬程（或全压）有何影响？4．计算题 （1）有一离心式水泵，其叶轮的外径D 2=22cm ，转速n=2980r/min ，叶轮出口安装角a 2β=45°，出口处的径向速度=∞r v 2 3.6m/s 。
《泵与风机》课程教学大纲
《泵与风机》Pump&fan一、课程基本信息学时:32学分：2考核方式：考试（平时成绩占总成绩的30%）中文简介：《泵与泵站》是给水排水工程专业的一门专业必修课。
主要讲述离心泵的工作原理、基本性能、水泵机组配置、运行工况的图解法和数解法原理、泵站对土建的要求和特点、泵站噪声消除及其维护管理方法；介绍其它泵与风机的基本性能及其应用；学会给水泵站和排水泵站设计的原理和方法。
是《环境工程学》、《建筑给水排水工程》和《给水排水管网工程》等专业课的基础课程。
二、教学目的与要求第一章绪论1.掌握水泵的定义；2.了解合理设计泵站具有重要的经济意义；3.按工作原理对水泵进行分类；4.了解不同种类水泵的使用范围及发展趋势。
第二章叶片式水泵1.识读水泵构造图，能准确说出离心泵各部件的构造特点和作用；2.理解水泵的工作原理，水泵铭牌意义，叶片泵基本方程式的意义；3.学会计算水泵配套电机的耗电量和电费；4.掌握闭闸启动、比例律、相似工况抛物线（也称等效率曲线）、比转数（ns）、切削律、切削抛物线、横加法原理、允许吸上真空高度HS等重要概念；5.掌握推导水泵扬程公式及公式应用方法，掌握绘制水头损失特性曲线、水泵装置的管道系统特性曲线和图解法求水泵工况点的方法，掌握水泵串联、并联、调速及换轮运行的特性曲线绘制方法，掌握准确计算水泵安装高度的方法；6.了解叶片泵常用的几种调节方法，了解水泵并联后流量、杨程及轴功率变化规律，了解水泵调速和换轮运行的优点，了解水泵启动前的准备工作、水泵的启动程序和停车程序，水泵性能曲线型谱图及其应用，了解轴流泵、混流泵的适应范围及使用条件，了解给排水工程中常用叶片泵的使用和安装特点；7.简述水泵的型号意义并归纳总结水泵运行中应注意的问题。
第三章其它水泵1.了解射流泵构造、工作原理及应用；2.了解往复泵的构造、工作原理及应用；3.了解螺旋泵的构造、工作原理及应用；4.了解真空泵的构造、工作原理及应用；5.了解离心式风机和轴流式风机的构造、性能参数及应用。
流体机械试题
第一章叶片式流体机械概述思考题1、流体具有的能量主要包括哪几个方面？2、什么是流体机械？根据什么将流体机械分为叶片式流体机械和容积式流体机械？3、什么是往复式流体机械和回转式流体机械？试分别列举几种型式。
4、往复式泵的工作原理是什么？5、泵有哪些用途？它在国民经济中的地位和作用如何？6、常用的泵有哪几种分类法？按工作原理分类，水泵有哪几种型式？叶片式水泵主要指哪几种？其作用原理如何？7、叶片泵的过流部件包括叶轮、吸水室和压水室。
不同型式、不同用途的泵，其过流部件也不同，试分别说明它们的种类和型式？8、单级单吸悬臂式离心泵叶轮上的轴向力是怎样产生的？平衡该力通常应用什么措施？多级泵叶轮上的轴向力有哪几种平衡方式，作用原理如何？9、水泵的基本性能参数有哪几个？它们是如何定义的？互相间的关系怎样？10、水泵扬程H是怎样定义的？它同水泵单位质量能Y有何区别？11、区分下述几个物理量的概念及其相互关系。
（1）水泵的工作扬程，装置扬程，泵站扬程；（2）水泵的轴功率，水泵的有效功率，电动机的输入功率、输出功率；（3）水泵效率，传动效率，机组效率，电动机效率，装置效率，泵站效率12、根据泵把原动机的能量传递给被抽送的液体，使液体能量得到增加的定义，有人认为，泵总是把液体由低处抽升到高处。
这种说法对吗？为什么？13、水泵效率包括哪三种？它们的意义是什么？根据其能量损失的原因，试述提高水泵效率的途径。
14、图1-3为一轴流泵抽水装置，试写出水泵扬程的表达式（吸水池行近流速忽略不计）。
图1-1 轴流泵抽水装置图习题一p＝323.7kPa，进口真空1、某抽水装置，测得水泵流量Q＝18L／s，泵出口压力表读数为d表读数为s p ＝39.24kPa ，表位差Z ∆＝0.8m ，水泵进、出口直径分别为100mm 和75mrn ，电动机进线端功率表读数为d p =10.5kw ，电动机效率d η＝95％。
求此时水泵的轴功率P 和效率η（机、泵直联传η＝1）。
流体力学输配管网第五章课后习题答案
0.184 0.202 0.220
0.237
0.256 0.274
全压系数 P 0.458 0.451 0.443 0.429 0.410 0.379 0.348 0.317
功率系数 N 0.082 0.086 0.091 0.096 0.100 0.102 0.104 0.105
5-24 某单吸单级离心泵， Q＝ 0.0735m 3/s，H ＝ 14.65m ，用电机由皮带拖动，测得 n＝ 1420rpm ，N＝ 13.3kW ；后因改为
算该机的比转数 ns 的值。计算时 D 2＝ 0.5m。 解：根据相似律， 4-72-11No.5A 型风机在最佳效率点的流量系数、 全压系数和功率系数分别为： Q 0.203 ，P 0.428，
N 0.095。
u2 n D 2 2900
0.5 75.92m/s ，则在该工况点，
60
60
流量 Q Q
取 K=1.15 ， NM 1.15 17.9 20.6kW ，按电机系列可配 21kw 电机。
5-20 已知 4-72-11No.6C 型风机在转速为 1250rpm 时的实测参数如下表所列，求： （ 1）各测点的全效率； （ 2）绘制性
能曲线图； （ 3）写出该风机最高效率点的性能参数。计算及图表均要求采用国际单位制。
1278.9 1249.5 1210.3 1156.4 1082.9 994.7
896.7
Байду номын сангаас
33397 82.6
37444.4 41493.2
87.5
88.2
45540.6 89.0
49588.7 53636.8
88.0
85.7
57684.9 80.4
流机
<流体输配管网>
欧拉方程的导出： 动量矩定理：质点系对某一转轴的动量矩对 时间的变化率，等于作用于该质点系的所有 外力对该轴的合力矩M。 角标“T”表示流动过程理想，“∞”表示叶 片为无限多，“1”表示叶轮进口参数，“2” 表示叶轮出口参数。 则QT ∞ 表示流体在一个理想流动过程中流经 叶片为无限多的叶轮时的体积流量 在每单位时间内流经叶轮进出口流体动量矩 的变化则为：ρQT ∞ （r2vu2 T ∞ - r1vu1 T ∞ ）
<流体输配管网>
返回
<流体输配管网>
返回
<流体输配管网>
返回
<流体输配管网>
返回
<流体输配管网>
二、机壳
由蜗壳、进风口和风舌等零部件组成。 1）蜗壳 蜗壳是由蜗板和左右两块侧板焊接或咬口而成。 作用：
是收集从叶轮出来的气体； 引至蜗壳的出风口，把风输送到管道中或排到大气； 有的风机将风的一部分动压通过蜗壳转变为静压。
<流体输配管网>
三． 功率 （1）有效功率 有效功率表示在单位时间内流体从离心式泵与风机 中所获得的总能量。用字母Ne表示，它等于重量流量 和扬程的乘积：Ne＝γQH＝QP （w或kw） （2）轴功率 原动机传递到泵与风机轴上的输入功率为轴功率， 用字母N表示。 四．泵与风机总效率 泵与风机的有效功率与轴功率之比为总效率，常用 字母η表示。η ＝ Ne／N 五．转速 转速指泵与风机的叶轮每分钟的转数即r／min，常 用字母n表示。
假定（1）流动为恒定流 （2）流体为不可压缩流 体在实际中可以达到； 假定（3）叶轮的叶片数 目为无限多，叶片厚度为 无限薄是不可能的； 这将在叶道内产生轴向涡 流，速度也不均匀。（涡 流实验如图），涡流对欧 拉方程的影响如图示。
流体力学泵与风机第五版答案第五章
流体力学泵与风机第五版答案第五章一、单选题（每题3分，共10道小题，总分值30分）1.某给定的开敞式（进、出水池水面为一个大气压）离心泵系统中，当进水池的水面升高时，水泵的工作扬程将减小，而其轴功率将（）。
（3分）A不变B增大C减小正确答案B您的答案是 B回答正确展开2.离心式水泵叶轮的叶片形状一般采用（）。
（3分）A向前弯曲B径向延伸C向后弯曲正确答案C您的答案是未作答回答错误展开3.两台风机并联运行的主要目的是（）（3分）A增加流量B增加扬程C增加全压D既增加扬程也增加全压正确答案A您的答案是未作答回答错误展开4.立式混流水轮机的安装高程是指（）的高程。
（3分）A其固定底座平面；B其基准面；C其进口导叶水平中心平面。
正确答案C您的答案是未作答回答错误展开5.离心式泵的主要部件不包括（）（3分）A叶轮B汽缸C机壳D吸入室正确答案B您的答案是未作答回答错误展开6.某台水泵在转速不变时，当输送的水温度增加时，其轴功率（）（3分）A增加B降低C不变D先降低，后增加正确答案B您的答案是未作答回答错误展开7.当流体以的方向进入叶轮时，离心式泵的无限多叶片的理论扬程为（）（3分）8.下列各项中与有效汽蚀余量NPSHa值无关的是（）（3分）A吸入管路参数B管路中流量C泵的结构D泵入口压力正确答案C您的答案是未作答回答错误展开9.水轮机的轴功率N（）（3分）A是发电机的输出功率B是水轮机的输出功率C等于正确答案B您的答案是未作答回答错误展开10.对于某叶片式流体机械，当流过它的流量偏离设计值时，冲角会发生变化，正冲角将导致在叶片的（）产生旋涡。
（3分）A工作面B背面C工作面和背面正确答案B您的答案是未作答回答错误展开二、判断题（每题3分，共10道小题，总分值30分）1.给定流量等其他参数不变，控制在一定的限制范围内提高叶轮的转速，其叶片进口的冲角将加大。
（）（3分）正确答案正确您的答案是未作答回答错误展开2.有限多叶片叶槽内轴向旋涡的旋向与叶轮转动的方向相同。
《泵与风机》第五章_轴流泵与风机
轴流式泵与风机的叶片为机翼型叶片，它利用机翼型叶 片的升力原理工作。当流体与翼型叶片作相对运动时，流体 绕翼型叶片，在叶片的凸面上断面小，流速大，压强低；在 叶片的凹面断面大，流速小，压强高，在叶片的凸、凹产生 一压强差，这一压强差作用在垂直于机翼的有效面积上，就 产生一指向凸面的力，即升力。根据作用力与反作用力定律， 叶片对流体产生一大小相等、方向相反的反作用力，即反升 力，流体在叶轮中运动时，由于反升力的作用，使流体的能 量获得提高。
（二）叶轮流动及速度三角形
五、流体绕流翼型的空气动力特性
研究轴流式泵与风机叶轮内的能量转换时，可采用和研究 离心式叶轮内的能量转换同样的方法，已推导能量方程式完全 适合于轴流式泵与风机。 随着科学的发展，人们发现，流体流经轴流式泵与风机时， 其翼型与流体的相互作用和气流绕流机翼时的情况相似。由于 在机翼方面已经积累了丰富的实验资料，因此，人们也就越来 越倾向于借助机翼理论来分析轴流式泵与风机叶轮内的流动情 况，并进行设计。利用机翼理论导出轴流式泵与风机的能量方 程式的另一种形式。
第五章：轴流泵与风机
一、轴流泵与风机的特点:
大流量、低扬程（风压）
1. 与相同容量的离心式相比较，轴流式结构紧 凑、外形尺寸小、重量轻。 2. 动叶可调轴流式泵与风机的变工况性能好。 3. 动叶可调轴流式泵与风机的转子结构复杂， 转动部件多，制造困难，维护工作量大。 4. 轴流风机噪声大。
应 用:
（二）轴流泵的主要部件
轴流泵的特点是 流量大，扬程低 。
（三）轴流风机的结构形式
（四）轴流风机的主要部件
四、流体在叶轮中的运动及速度三角形
（一）叶轮流道投影图及其流动分析假设 1. 叶轮流道投影图
2.流动分析假设 流体在轴流式叶轮内的流动同样是十分复杂的空间运动，在分析 和计算流体流经轴流式叶轮的流动状态时，常做如下假设： （1）机翼理论。认为流体流过轴流式叶轮时，与飞机在大气中 飞行十分相似。因此，在研究轴流式泵与风机的叶轮理论时，除 可以采用研究离心式泵与风机时所采用的方法外，还可采用机翼 理论进行分析。 （2）圆柱层无关性。认为叶轮 中流体微团是在以泵与风机的 轴线为轴心线的圆柱面（称为 流面）上流动，且相邻两圆柱 面上的流动互不相干，也就是 说，在叶轮的流动区域内，流 体微团不存在径向分速。
热能与动力工程专业泵与风机习题
一、选择题1、泵与风机是将原动机的（ ）的机械。
A ．机械能转换成流体能量B ．热能转换成流体能量C ．机械能转换成流体内能D ．机械能转换成流体动能2、按工作原理，叶片式泵与风机一般为轴流式、混流式和（ ）。
A.滑片式B.螺杆式C.往复式D.离心式3、轴流式泵与风机属于( )的泵与风机。
A.高比转速B.低比转速C.高扬程(全压)、大流量D.低扬程(全压)、小流量4、轴流式泵采用出口端节流调节方式，在节流调节中，随着流量的不断减小，其消耗的轴功率将（ ）A ．不断增大B ．不断减小C ．基本不变D ．增大或减小，不变均有可能5、轴流式泵与风机在定转速下运行时，为了避免启动电流过大，通常在( )A.阀门稍稍开启的情况下启动B.阀门半开的情况下启动C.阀门全关的情况下启动D.阀门全开的情况下启动6、对动叶可调的轴流式风机，为了避免启动电流过大，应( )启动。
A.关闭动叶片B.全开动叶片C.半开动叶片D.将动叶片调到效率最高的角度7、动叶调节轴流式风机启动时,动叶与管路上的挡板状态为( )A.全部打开B.全部关闭C.动叶打开，挡板关闭D.挡板打开，动叶关闭8、用一台离心泵输送清水时,当水温升高时,( )A.有效汽蚀余量增加B.必需汽蚀余量增加C.有效汽蚀余量减少D.必需汽蚀余量减少9、选择原动机功率PM 的计算公式为（ ）。
（k －电动机容量富余系数） A ． B ．C ．D ．10、出于运行的安全可靠性考虑，离心泵不宜采用（ ）调节方式。
A ．出口端节流调节B ．入口端节流调节C ．液力耦合器变速调节D ．变速电动机调速11、离心式风机采用出口端挡板节流调节方式，则随着挡板关小，风机流量减小，风机消耗的轴功率将( )A.不断增大B.不断减小C.基本不变D.增大、减小或不变均有可能g tm v 1000p q ηηηgtm v 1000p q k ηηηη1000p q k v mt v1000p q k ηη12、两台同性能泵串联运行，串联工作点的参数为qv串、H串。
泵与风机重点课后思考题答案
绪论思考题1．在火力发电厂中有那些主要的泵与风机？其各自的作用是什么？答：给水泵：向锅炉连续供给具有一定压力和温度的给水。
循环水泵：从冷却水源取水后向汽轮机凝汽器、冷油器、发电机的空气冷却器供给冷却水。
凝结水泵：抽出汽轮机凝汽器中的凝结水，经低压加热器将水送往除氧器。
疏水泵：排送热力系统中各处疏水。
补给水泵：补充管路系统的汽水损失。
灰渣泵：将锅炉燃烧后排出的灰渣与水的混合物输送到贮灰场。
送风机：向锅炉炉膛输送燃料燃烧所必需的空气量。
引风机：把燃料燃烧后所生成的烟气从锅炉中抽出，并排入大气。
2．泵与风机可分为哪几大类？发电厂主要采用哪种型式的泵与风机？为什么？答：泵按产生压力的大小分：低压泵、中压泵、高压泵风机按产生全压得大小分：通风机、鼓风机、压气机泵按工作原理分：叶片式：离心泵、轴流泵、斜流泵、旋涡泵容积式：往复泵、回转泵其他类型：真空泵、喷射泵、水锤泵风机按工作原理分：叶片式：离心式风机、轴流式风机容积式：往复式风机、回转式风机发电厂主要采用叶片式泵与风机。
其中离心式泵与风机性能范围广、效率高、体积小、重量轻，能与高速原动机直联，所以应用最广泛。
轴流式泵与风机与离心式相比，其流量大、压力小。
故一般用于大流量低扬程的场合。
目前，大容量机组多作为循环水泵及引送风机。
3．泵与风机有哪些主要的性能参数？铭牌上标出的是指哪个工况下的参数？答：泵与风机的主要性能参数有：流量、扬程（全压）、功率、转速、效率和汽蚀余量。
在铭牌上标出的是：额定工况下的各参数4．离心式泵与风机有哪些主要部件？各有何作用？答：离心泵叶轮：将原动机的机械能传递给流体，使流体获得压力能和动能。
吸入室：以最小的阻力损失引导液体平稳的进入叶轮，并使叶轮进口处的液体流速分布均匀。
压出室：收集从叶轮流出的高速流体，然后以最小的阻力损失引入压水管或次级叶轮进口，同时还将液体的部分动能转变为压力能。
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，同时在导叶内把部分动能转化为压力能。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
• 二、轴流泵整体结构
• 大型火力发电厂中的循环水泵大多采用立式轴流泵，其组成： • （1）转子部分：叶轮通过联轴器与泵轴相连 ； • （2）壳体部分：叶轮外壳、导叶体、进水喇叭管、中间接管、 出水弯管、轴承和密封装置等。
• 1. 轴流泵叶轮： 轴流泵叶轮： • 动叶头：流线形体，以减少流动的阻力损失，并与入口喇叭管 动叶头： 相配合构成液体流入的良好入口条件。 • 叶片：4～5枚、扭曲型，叶片有固定式和调节式两种联接方式。 叶片： • 轮毂：钻有孔，孔内装入叶片，并用圆锥销将叶柄与拉臂固定 轮毂： 在一起，拉臂通过衬圈靠在轮毂上。 • 2. 动叶调节机构： 动叶调节机构： • 半调节式：轴流泵在停车时，用扳手转动上端联轴器内的蜗杆， 半调节式： （不必拆卸任何水泵零件）调节叶片的安装角。 • 全调节式：通过机械或液压传动装置在不停机的情况下，改变 全调节式： 叶片的安装角。
半调节式工作过程： 半调节式工作过程： 叶片的拉臂3分别与拉板套2上的 孔用带有铰孔的螺栓连接，拉板套 2用螺帽固定在调节杆1上，调节杆 1从空心的泵轴5内穿出，在泵轴上 端由蜗轮、蜗杆传动，调节杆上下 移动时，带动拉板套一起上下移动， 使拉臂旋转，从而改变叶片安装角， 达到调节目的。
• 3. 泵轴 • 材质：优质碳素钢制成，表面镀铬。 材质： • 结构：泵轴上下有两个橡胶轴承，下部轴承位于导叶片的中 结构： 心处，上部轴承位于泵轴穿过出水弯管处。 • 橡胶轴承：经过硫化处理的硬橡胶浇熔在轴承的衬套上（半 橡胶轴承： 开式），依靠泵本身所输送的水来冷却与润滑。
• （3）在获得同样的能量下，叶轮尺寸可减小，机体结构尺 寸较小，占地面积较小，其效率可达78％～82％。 • 适用：火力发电厂轴流风机常采用这种型式。但考虑泵汽蚀 的缘故，轴流泵一般不能有这种型式。 • 四、单个叶轮前、后导叶： 单个叶轮前、后导叶： • 特点：前导叶（若做成可转动）可调节工况，后置导叶可对 特点： 从叶轮流出流体的圆周分速度进行校直，其效率为82%～ 82% 85%（轴流风机可在变工况状态下工作，效果较好。在轴流 泵中只能用后导叶）。 • 五、多级轴流风机型式： 多级轴流风机型式： • 两级轴流风机应用比较广泛（可在首级叶轮前装导叶）。 • 一般轴流泵扬程不够用时，则往往用混流泵来取代。
隙。 由于尾迹的影响，从前面叶栅流出的气流，在轴向间隙中 其速度场是不均匀的，这将影响到后面叶栅的工作及流动性能， 并引起叶片的振动，产生噪声。 δa过大：虽然可以使进入后面叶栅的流体趋于均匀，但是由 过大： 于轴向尺寸的加大会增加摩擦损失。 δa过小：对噪声及叶片的振动有不利的影响。 过小： 研究结果和实际经验： 研究结果和实际经验： 轴流泵导叶与动叶之间的轴向间隙：取(0.05～0.1)D2； 轴流风机：取(0.15～0.25)D2。 （δa在径向上一般是不等的，一般取平均半径处的轴向间 隙。）
• 二、叶轮直径D2 叶轮直径
• 叶轮直径受叶轮圆周速度的限制，过大的圆周速度会明显增大 噪声。直径达5.3m（最大）时，叶顶圆周速度已达162m/s。
• 三、叶栅稠度σ 叶栅稠度
• 叶栅稠度σ(b/t)反映了叶片在叶轮上的稠密程度，对效率、噪 声及泵的抗汽蚀性能有直接的影响。 轴流风机：σ=0.3～2.0。 • 轴流泵：σ的大小可按叶片数的要求选取： • 叶片数Z=3时，叶栅稠度σ=0.65～0.75； • 叶片数Z=4时，叶栅稠度σ=0.75～0.85； • 叶片数Z=5时，叶栅稠度σ=0.80～0.90。
作业：
• 思考题：5-6、5-9、5-10
• 3．泵吸入室、风机集流器： ．泵吸入室、风机集流器：
• 吸入室和集流器的作用： 吸入室和集流器的作用： • 保证流体以最小的损失、均匀分布的压力和速度进入泵 或风机的叶轮。 • 吸入室： 吸入室： 安装在轴流泵叶轮入口（一般选喇叭管形，大型泵根椐地 泵 形情况多选用肘型和钟型作吸入室，包括进水管道）。
第六节 轴流式机的主要部件和结构
• 一、轴流泵与风机的主要部件
• 1．叶轮 ．
•作用：对流体作功，提 作用： 作用 高流体能量的部件 （最重要的部件之一）
• 2．导叶 ．
• 作用：确定流体通过叶轮前或后的流动方向，使流体以最小 作用： 的损失获得最大的能量，对于后导叶还有将旋转运动的动能 转换为压力能的作用。 • 导叶叶型：机翼型、圆弧板型 导叶叶型： • 导叶高度：与动叶要相适应，安装在叶轮前或后的定子上。 导叶高度： • 导叶与动叶之间的间隙要求： 导叶与动叶之间的间隙要求： • （1）间隙过大，影响泵与风机的效率， • （2）间隙太小，动静之间将产生摩擦和碰撞。
当改变轴流泵与风机的 叶片安装角时，性能曲线 随之变化。 • 在一定转速下，把各个 叶片安装角所对应的性能 曲线包括H(p)—qV曲线、 η—qV曲线和N—qV曲线绘 制在同一张图上，可得到 轴流泵或风机的通用性能 曲线。 •
• 第八节 轴流泵与风机结构参数对性能的影响
• 影响性能的结构参数：轮毂比ν、叶轮直径D2、叶片数Z、径 向间隙δr和轴向间隙δa等
• 五、径向间隙与轴向间隙
• 1、径向间隙（δr ）： 、径向间隙（ ）：指叶片顶端与机壳或泵壳间的间隙。 • • δr增大，全压p要下降，效率η也要下降； δr减小，噪声将随之增加、轴流泵还会因此而产生汽蚀。
• 2、轴向间隙（δa ）：指在相邻两组叶栅边缘处的轴向间 、轴向间隙（
•
• • • • • •
• 3．机械损失和机械效率 ． • 机械损失：轴承及密封的摩擦损失。 • 大小表示：机械效率ηm，与其结构型式有关， ηm=0.96左右。 • 4．总效率 ． • 总效率等于流动效率、容积效率和机械效率三者的乘 积： • η = ηmηV ηh
• 二、轴流泵与风机的性能曲线
• 1、轴流泵与风机的性能曲线 、轴流泵与风机的性能曲线: • 在叶轮转速和叶片安装角一定时得到的。 叶轮转速和叶片安装角一定时得到的。 一定时得到的 • 2、形状特点： 、形状特点： • H(p)—qV曲线：在小流量区域内出现马鞍形形状， 曲线： 在大流量区域内非常陡降，在qV=0时，H(p)最大； • N—qV曲线：在qV=0时，N最大，随着qV的增大N减 曲线： 小。 • 轴流泵与风机不允许在空负荷时启动（除动叶可 调）； • η—qV曲线：高效区比较窄，最高效率点接近不稳定 曲线： 分界点c。
集流器： 集流器： 安装在轴流风机 风机叶轮入口。 风机
• • • • •
4．扩压器（扩散器） ．扩压器（扩散器） 作用：将流体的动能部分地转换为压力能。 结构形式：筒形、锥形； 内扩型、外扩型和内外扩型。 扩散角度：要避免流体的边界层分离，以保证扩压器内流动损 失最小、扩压效果好，一般取5°～20°（常取7°～9°）。
• 三、轴流风机的结构
• 结构组成：转子、静子两部分 结构组成：转子、 • （1）转子：主轴、叶轮等 ）转子：主轴、 • （2）静子：进气箱、集流器、机壳、扩压器 ）静子：进气箱、集流器、机壳、
作业：
• 思考题：5-7、5-8
• 第七节
轴流泵与风机的性能
• 一、轴流泵与风机的损失和效率
• 1．流动损失和流动效率 ． • 流动损失：叶轮损失、前后导叶损失、扩压器损失三 流动损失： 部分。 • 大小表示：流动效率ηh 大小表示： • 2．容积损失和容积效率 ． • 容积损失：通过叶片顶部与外壳之间间隙的回流。 • 大小表示：容积效率ηV。 • 固定叶片的叶轮：ηV=0.98～0.99。 • 动叶可调的叶轮：ηV=0.96左右。
• 一、轮毂比 轮毂比ν
• 轮毂比ν为叶轮轮毂直径Dh与叶轮外径D2的比值（ν=Dh/D2）。 • ν大时：叶轮叶片相对比较短，叶轮通流面积较小，则叶片 大时： 大时 壁面摩擦损失增加，性能变差，效率下降。 • ν小时：叶轮叶片较长，叶轮通流面积较大，可减小摩擦损 小时： 小时 失，利于水泵抗汽蚀性能的改善。但轮毂比ν过小，叶片过长， 使叶片扭曲程度增大，并使流体流动紊乱，易产生边界层分离， 在叶片出口形成二次流，使效率下降。 • 轴流泵轮毂比：见表。 • 轴流风机轮毂比：一般为0.25-0.75，比转速大的取小值。
• 四、叶轮叶片数Z 叶轮叶片数
• 叶片数z对于轴流泵与风机扬程（全压）、效率、噪声、性能 曲线形状都有一定的影响。 • 叶片数Z过多：叶栅稠度要增加，效率下降。 • 叶片数Z过少：叶片的负荷增大，叶栅工作性能恶化，导致扬 程(全压)的降低，效率降低。 • 实际工程中，轴流泵叶片数通常按比转速 s选择。 实际工程中，轴流泵叶片数通常按比转速n 选择。 比转速
• 3、压头曲线分析： 、压头曲线分析： • 设计工况（ e 点）： 设计工况（ • 流体流线沿叶高分布均匀，效率最高； • 流量大于设计值时（ d点）： 流量大于设计值时（ 点 • 叶顶出口处产生回流，流体向轮毂偏转，损失 增加，扬程(全压)降低，效率下降； • 流量小于设计值时（ c点、b点、a点）： 流量小于设计值时（ 点 点 点 • 在叶片下部、背部产生边面层分离，形成脱流， 流量很小时能量沿叶高偏差较大，形成二次回流。
流 体 机 械
辽宁工程技术大学机械工程学院
• 第六节 轴流泵与风机的主要部件和结构 • 第七节 轴流泵与风机的性能 • 第八节 轴流泵与风机结构参数对性能的影响
第五节 轴流式机的结构型式
• • • • • • • • •
一、单个叶轮：最简单的结构型式， 单个叶轮： 特点：效率不高（η=70％～80％）；结构简单；制造方便。 适用：小型低压轴流泵和低压轴流通风机。 单个叶轮后置导叶： 二、单个叶轮后置导叶： 特点：η=80％～88％（最高效率可达90％）。 适用：轴流泵和轴流通风机中普遍应用。 单个叶轮前置导叶： 三、单个叶轮前置导叶： 特点： （1）前置导叶使流体在进入叶轮之前，可产生负预旋使流 体加速，流体可以获得较高的能量。 • （2）若导叶角度可改变，则可进行工况调节。同时，当流 量变化时流体对叶片的冲角变动较小，运行较稳定。