泵和风机性能和应用
泵与风机完整课件
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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
泵与风机属通用的流体机械。
它是将原动机的机械能传递给流体，使流体获得压力能和动能的机械。
泵与风机的流量、扬程、全压与转速有关。
转速越高，则输送的流量、扬程、全压亦越大。
叶轮级数减少，轴变粗短。
离心式：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。
流体沿轴向流入叶轮并沿径向流出。
轴流式：利用旋转叶轮、叶片对流体作用的升力来输送流体，并提高其压力。
流体沿轴向流入叶轮并沿轴向流出。
假设（1）泵与风机内流动的流体为无黏性流体。
在推导方程时可不计能量损失。
（2）叶轮上叶片厚度无限薄，叶片数无穷多，所以流道的宽度无限小，那么流体完全沿着叶片的弯曲形状流动。
分析（1）当叶轮内流量减小到某一值时，即Wm 降低到某一值时，会出现叶片工作面上的相对速度W=0。
若流量再下降时，则在叶片的工作面上出现逆流。
所以，对于每个叶轮都有一个临界的工作流量。
泵与风机运转时，输送的流量低于这个临界流量时，会在叶片的工作面上产生逆流。
（2）如果流道内的流量不变，则轴向漩涡与叶片数Z （即流道宽度B ）有关，与泵与风机叶轮的旋转角速度W 有关。
目前，大容量的锅炉给水泵转速都较高，因此有可能在叶片的工作面上出现12m k B B R ωω⎛⎫>+⎪⎝⎭，产生逆流的速度区，造成扬程下降。
为此，需要改变流道宽度B ，或装置长短叶片。
黏性流体在泵与风机中流动时，存在沿程阻力，局部阻力及冲击阻力损失，使扬程或全压下降。
因为在推导公式时，曾作了两个假设，假设与实际情况并不相符，因而实际应用时，须进行修正。
离心式叶轮叶片的型式：后弯式叶片、前弯式叶片、径向式叶片采用后弯式叶片原因：（1）后弯式叶片流动效率高（2）后弯式叶片流道效率高（3）后弯式叶片性能稳定离心泵主要部件：叶轮、吸入室、压出室、轴向力和径向力平衡装置及轴端密封装置。
叶轮组成：前盖板、叶片、后盖板、轮毂。
单吸与双吸之分。
泵与风机的结构性能与运行检修
泵的使用范围
离心泵的所占区域最大 ，流量在 5~20000m3/h，扬程8~2800m的范围内。
二、工作原理
（一）叶片式泵与风机 流体的出流方向不同
吸入室 叶轮
压出室 离心泵示意图
泵壳
导叶
离心式：沿径向；
轴流式：沿轴向；
叶轮
叶轮
轴流泵示意图
混流式：沿斜向。
导叶 混流泵示意图
1、离心式泵与风机 的工作原理
闭 式 叶 轮
闭式叶轮按入口数量分为：
单吸式 双吸式
叶片一般为 6-12 片
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2.泵轴与轴套
轴--传递扭矩（机械能）,使叶轮旋转的部件 等直径平轴 阶梯式轴
阶梯轴—近代大型泵 平轴—中小型泵 材料：一般采用碳钢（35 号或45号），大功率高压 泵用40铬钢或特种合金钢
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F zF1 F2 F3
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（二）轴向推力的平衡
轴向推力的危害：①使叶轮和泵壳动、静部件碰撞、摩擦和磨 损②增加轴承载荷，导致机组振动、发热甚至损坏。
1.单级泵轴向推 力的平衡：（1） 平衡孔和平衡管 平衡轴向推力； （2）采用双吸叶 轮平衡轴向推力 ；（3）采用背叶 片平衡轴向推力
1000
1000
传动装 置 传动效率：
d
泵与风 机 效率：
四、转速
原动机配套功率： Pgr=KPg，K为容量安全系数（额定 条件下）。
泵与风机轴每分钟的转数，通常用n 表示，单位为r/min。
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压出室形状
环 形 压 出 室
流动状态：不等速流动 优缺点:有冲击损失存在，效率较低， 但加工方便
通用机械设备的分类和性能
通用机械设备的分类和性能机电工程项目通用机械设备是指通用性强、设备、锻压设备、铸造设备、输送设备、风机、表示。
本条主要知识点是：泵、风机、压缩机、备的分类和性能。
一、泵的分类和性能1．泵的分类用途较广泛的机械设备。
一般可分为切削泵、压缩机等，设备的性能一般以其参数输送设备、切削设备、锻压设备、铸造设泵主要用来输送流体或混合流体，包括液体、气体、气液混合物、固液混合物以及气固液三相混合物的机械设备。
泵的种类很多，其分类方法也很多。
（1）按照泵设备安装工程类别划分，根据《建设工程分类标准》GB/T3，可分为：离心式泵、旋涡泵、电动往复泵、柱塞泵、蒸汽往复泵、计量泵、螺杆泵、齿轮油泵、真空泵、屏蔽泵、简易移动潜水泵等。
其中离心泵效率高，结构简单，适用范围最广。
（2）根据泵的工作原理和结构形式可分为：容积式泵、叶轮式泵。
1）容积式泵。
靠工作部件的运动造成工作容积周期性地增大和缩小而吸排物料，并靠工作部件的挤压而直接使物料的压力能增加。
根据运动部件运动方式的不同分为往复泵和回转泵两类，往复泵有活塞泵、柱塞泵和隔膜泵等；回转泵有齿轮泵、螺杆泵和叶片泵等。
2）叶轮式泵。
叶轮式泵是靠叶轮带动液体高速回转而把机械能传递给所输送的物料。
根据泵的叶轮和流道结构特点的不同，叶轮式泵分为离心泵、轴流泵、混流泵和旋涡泵等。
（3）按泵轴位置可分为：立式泵、卧式泵。
（4）按吸口数目可分为：单吸泵、双吸泵。
（5）按驱动泵的原动机划分，可分为：电动泵、汽轮机泵、柴油机泵、气动隔膜泵等。
2．泵的性能（1）泵的性能参数主要有流量和扬程，此外还有轴功率、转速、效率和必需汽蚀余量。
流量是指单位时间内通过泵出口输出的液体量，一般采用体积流量。
扬程是单位重量输送液体从泵人口至出口的能量增量，对于容积式泵，能量增量主要体现在压力能增加上，通常以压力增量代替扬程来表示。
泵的效率不是一个独立性能参数，它可以由别的性能参数例如流量、扬程和轴功率按公式计算求得。
流体力学泵与风机在生产生活中的具体应用
流体力学泵与风机在生产生活中的具体应用流体力学泵和风机都是常用的工具，它们在工业生产和生活中有着多种重要的应用。
流体力学泵可以有效地提供和输送各种各样的液体，如水、油等；风机则可以提供各种类型的空气，并处理空气中的污染物，保持室内气压稳定，提高生活和工业环境的质量。
流体力学泵在工业生产中主要用于润滑系统、排放系统、供水系统等。
它可以把液体从一个地方输送到另一个地方，有助于节约能源，减少能源的浪费以及辐射和碳排放等对环境的危害性。
此外，流体力学泵还可以用于灌溉系统、给排水系统、发电机冷却水系统以及再生水处理等。
该知识的应用可以帮助工厂提高效率，为消费者提供更可靠的产品和更高的质量。
风机主要用于提供、运送和稀释空气，调节和保持室内空气的温度、湿度和振动等，空调、炉灶烟囱等都会使用风机。
另外，风机还可以用来处理工业废气、控制环境污染物和管理室外温度。
风机的应用可以减少生活中的污染物，提高空气质量，为人们提供更舒适的生活环境。
流体力学泵和风机的结合可以大大改善室内的气品，更好地维护和调整空气中的温度和湿度，从而节省能源，减少空气污染。
它们可以用于减少室内的温度差异，更有效地实现室内温度的调节，给室内提供更清新和舒适的空气。
此外，这种技术还可以用于减少室内湿度差异，调节室内湿度，使室内湿度更稳定，从而降低对人体健康的危害。
通过使用流体力学泵和风机，可以减少室内PM2.5的浓度，把PM2.5的浓度降低到可接受的范围，有助于减少室内的污染，改善人们的生活质量。
从上面可以看出，流体力学泵和风机在生产生活中具有重要的作用。
它们可以有效地处理空气中的有害物质，维持室内空气环境的稳定，提高室内气品质量，有助于提高生产和生活效率，促进人们健康和繁荣。
因此，应加强对流体力学泵和风机的应用研究，充分利用这些工具的功能，促进环境建设，造福全社会。
第六章 泵与风机的调节与运行
第一节 管路性能曲线和泵与风机工作点 第二节 泵与风机的调节 第四节 液力偶合器 第五节 泵与风机的联合运行 第六节 泵与风机的启动、运行和维护 第七节 泵与风机的不稳定工况
第一节 管路性能曲线和泵与风机的工作点
泵与风机的性能曲线，只能说明泵与风机自身的性能，但泵与 风机在管路中工作时，不仅取决于其本身的性能，而且还取决 于管路系统的性能，即管路特性曲线。由这两条曲线的交点来 决定泵与风机在管路系统中的运行工况。 一、管路性能曲线 管路性能曲线就是流体在管路系统中通过的 流量与所需要的能量之间的关系曲线。
驼峰状性能曲线与管路性能曲线交点 可能有两个，其中在泵与风机性能曲 线的下降段的交点为稳定工作点。 为什么K点不稳定？
图6-4 泵与风机的不稳定工作区
思考：某台可变速运行的离心泵在转速n0下的运行工况点
为M (qVM，pM )，如下图所示。当降转速后，流量减小到qVA， 试定性确定这时的转速。
第二节 泵与风机的调节
一、液力偶合器传动原理
循环圆：泵轮与涡轮所组成的轴面腔室； 勺管：可以在旋转内套与涡轮间的腔室中移动，以调节循环 圆内的工作油量。
由动量矩方程得泵轮作 用于工作油的力矩为：
M po qV (v2uP r2 v1uP r1 )
工作油作用于涡轮上的 力矩为：
M oT qV (v1uT r2 v2uT r1 )
qV 2 qV 1 H 2 H1 ( n2 900 qV 1 0.91875 qV 1 ( L / s) n1 960 n2 2 900 2 ) H1 ( ) 0.86410 H1 n1 960
（3）作H2－qv2性能曲线，得交点B，求得流量减少16.3％。
泵与风机分类、原理、特点及维护
性特别是理想工作过程的特性适用于小流量高扬程的 工作条件。活塞往复次完成一工作循环，吸入时工作 腔完全被液体充满并无任何损失。
• 一、离心泵的工作原理 离心泵装置简图
1-叶轮；2-泵壳；3-泵
轴；4-吸入口；5-吸入 管；6-底阀；7-滤网； 8-排出口；9-排出管； 10-调节阀
叶片式
•
离心泵的工作原理是依靠离心力产生负压吸入物
料。其主要工作部件是翼轮(叶片)，翼轮上面有一定
数目的翼片，在离心泵启动前，打开出入管道阀，泵
• 特别是给水泵素有“电老虎”之称。据统计，各种泵 与风机的耗电量约占厂用电的70%~80%（采用汽动给 水泵除外）约为机组容量的5%~10%左右；其中泵约 占50%，风机约占30 %。
2、从经济角度看：泵与风机是电厂的耗电大户，
•
3、从安全角度看：由于泵与风机故障而引起停
机、停炉的事例是很多的，并且由此造成了很大的直 接和间接的经济损失，应引起我们的足够重视。经验 表明，增加安全可靠性和提高效率相比，有着同等的 甚至更大的经济效益。特别是随着机组向大容量、高 效率、自动化方向的发展，对泵与风机的安全可靠性 也提出了越来越高的要求。
造成事故。在泵运行过程中轴承的温度最高在85℃， 一般运行在60℃左右，如果高了就要查找原因(是否有
杂质，油质是否发黑，是否进水)并及时处理。
• •
5.密封环 密封环又称减漏环。叶轮进口与泵壳间的间隙过
大会造成泵内高压区的流体经此间隙流向低压区，影 响泵的流量，效率降低;间隙过小会造成叶轮与泵壳摩 擦产生磨损。为了增加回流阻力减少内漏，延缓叶轮
设备陈旧； 现 状： 一般：余量过大；环保：余量过小；
调节方式相对落后。
大容量；
《泵与风机》第二章—泵与风机的性能
1）摩擦损失：沿程阻力损失； h f K q
2）涡流损失： 摩擦损失+涡流损失：
2 h j K2qV
2 1 V
hf hj K q4 (qV qVd )
2
总流动损失：
hh h f h j hs
最 小 流 动 损 失
无 冲 击 损 失 hh hf+hj hs
P
qV p PM K K tm g 1000 tm g P
K: 原动机的容量富裕系数
二. 损失和效率
机械损失ΔPm
与叶轮转动相关
容积损失ΔPV
经过叶轮与流体泄露 量相关
流动损失ΔPh
经过叶轮与流体流量 相关
Pe P Pm P Ph V
（一）机械损失ΔPm和机械效率ηm
qV p 对风机而言， P 1000
η: 泵和风机的总效率
kW
一. 功率
3)原动机功率Pg 对泵而言，
原动机的输出功率。
对风机而言,
ηtm: 传动效率
gqV H Pg 1000tm qV p Pg 1000tm
传动效率 1.00 0.98 0.95
kW
kW
传动方式 电动机直连传动 联轴器直连传动 三角皮带传动（滚动轴承
( 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；
'
u22 u2 cot 2 K( qV ,T ) g g D2b2
第一章 泵与风机简介
课程名称热工与流体机械任课老师乔红编写日期授课日期授课班级基本课题泵与风机概述课程要求掌握泵与风机的分类、工作原理和主要性能参数，了解泵与风机在国民经济中，尤其是电厂的作用、发展趋势及新技术成就作业布置第一章泵与风机概述一、课程性质泵与风机是将原动机的机械能转换为被输送流体的压能和动能的一种动力设备。
输送液体的机械设备称为泵。
即：泵的主要作用是提高液体能量并输送液体。
输送气体的机械设备称为风机。
即：风机的主要作用是提高气体能量并输送气体。
二、泵与风机在国民经济建设和火电厂的地位给水泵：向锅炉输送水。
循环水泵：向汽轮机凝汽器输送冷却水。
凝结水泵：排送凝汽器中的凝结水。
疏水泵：排送热力系统中各处的疏水。
补给水泵：补充管路系统的汽水损失。
灰渣泵、冲灰水泵：排除锅炉燃烧后的灰渣等。
润滑油泵：供给汽轮机各轴承润滑油的泵。
炉膛燃烧需要空气和煤粉，设有排粉风机，送风机，排除锅炉燃烧后的烟气设有引风机。
三、电厂用泵与风机输送的介质泵输送的介质有给水、凝结水、冷却水、润滑油、水与灰渣的混合物等。
风机输送的介质有空气、烟气、煤粉和空气的混合物。
第二节泵与风机的分类及工作原理一、泵与风机的分类1、按工作原理来分类（1）泵分为：叶片式泵（依靠叶轮旋转，叶片对流体做功），容积式泵（工作室容积的周期性变化来输送流体），其他类型的泵叶片式泵又分为：离心泵（离心惯性力作用）轴流泵（叶轮对流体推力作用）混流泵容积式泵又分为：往复泵（工作部件往复间歇运动）齿轮泵（）螺杆泵其他类型的泵又分为：喷射泵、水击泵、真空泵（2）风机分为：叶片式风机 容积式风机叶片式风机又分为：离心风机、轴流风机、混流风机容积式风机又分为：往复风机、回转风机2、按产生的压强分类（1）泵： 低压泵 MP a 2p < 中压泵 MP a 6p MP a 2<< 高压泵 MP a 6p >（2）风机：通风机 KP a 15p < 鼓风机 kPa 340p kPa 15<< 压气机：MP a 6p > 通风机又可分为：离心通风机 轴流通风机离心通风机又可分为：低压离心通风机 KPa p 1<中压离心通风机 KPa 3p KPa 1<<高压离心通风机 KP a 15p KP a 3<<轴流通风机又可分为：低压轴流通风机 KPa p 5.0<高压轴流通风机 KPa 5p KPa 5.0<<3、按在生产中的用途分类给水泵 凝结水泵 循环水泵 疏水泵 灰渣泵 送风机 引风机 排粉风机等二、 泵与风机的工作原理（一） 叶片式泵与风机的工作原理叶片式泵与风机是依靠装在主轴上叶轮的旋转运动，通过叶轮的叶片对流体做功来提高流体能量，从而实现输送流体的。
泵和风机的应用
泵和风机的应用
泵和风机是常用的机械设备，广泛应用于各行各业。
以下是它们的一些常见应用：
泵的应用：
1. 水泵：用于给建筑物供水，消防系统，灌溉系统，工业过程中的水处理，污水处理等。
2. 冷却泵：用于工业过程中的冷却循环系统，如冷却塔、空调系统等。
3. 污水泵：用于城市污水处理厂，工业废水处理等。
4. 石油泵：用于石油开采，输送和处理过程中的原油、天然气等。
5. 真空泵：用于真空工艺、实验室设备等领域。
风机的应用：
1. 通风系统：用于建筑物、工厂、办公室、商场等通风换气。
2. 风冷系统：用于电子设备、电脑、汽车发动机等的散热。
3. 烟囱抽风：用于烟囱中的烟气排放。
4. 工业制冷：用于工厂的冷却系统，如空调、制冷设备等。
5. 增压送风：用于矿井、隧道、地下车库等地下空间的通风。
除了上述应用，泵和风机还可以在冶金、化工、电力、石油、食品加工、船舶等行业中起到重要的作用。
它们的应用范围非常广泛，能够满足各种不同的工程需求。
流体力学泵与风机在生产生活中的具体应用
流体力学泵与风机在生产生活中的具体应用
流体力学泵和风机是流体机械领域里的重要设备，它们在现代生
产和生活中扮演着越来越重要的角色。
流体力学泵是一种特殊的充放气机械，它可以将流体吸入泵内，
然后处理后把流体压入系统中。
现在，它广泛应用于汽车、工业机械、及工厂的供水、发电机的供油等工艺中。
最重要的是，流体力学泵被
用于各种液体的加压流通，从而提供给人们洁净、可靠的资源。
风机则通常被用作空调通风系统中的重要设备，可以用来进行气
体换气或把热量驱走。
它们还可以应用于用于火车中的制动系统，用
于恒温设备中传递空气或气体，以及用于纺机等机械设备的空气循环。
此外，流体力学泵和风机还可以用于水处理，比如清洁水和污水
处理等，以及制造系统中的冷却系统，这些都是生产中必不可少的设备。
总之，流体力学泵和风机在现代生产和生活中扮演着越来越重要
的角色，它们不仅可以用于气体和液体的加压和输送，而且可以被用
于各种液体处理，冷却系统的制造，以及恒温系统的工作。
泵与风机重点总结
.泵与风机有性能参数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 。
主要部件？各有何作用？答：离心泵 1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。
2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。
3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。
4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。
5密封装置：密封环：防止高压流体通过叶轮进口与泵壳之间的间隙泄露至吸入口。
6轴端密封防止高压流体从泵内通过转动部件与静止部件之间的间隙泄漏到泵外。
离心风机1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2蜗壳：汇集从叶轮流出的气体并引向风机的出口，同时将气体的部分动能转化为压力能。
3集流器：以最小的阻力损失引导气流均匀的充满叶轮入口。
4进气箱：改善气流的进气条件，减少气流分布不均而引起的阻力损失。
离心式泵与风机工作原理。
答离心式：叶轮高速旋转时产生的离心力使流体获得能量，从而能够被输送到高处或远处。
流体沿轴向流入叶轮并沿径向流出。
轴流式：利用旋转叶轮、叶片对流体作用的升力来输送流体，并提高其压力。
流体沿轴向流入叶轮并沿轴向流出。
流体在旋转的叶轮内是如何运动？用什么速度表示？速度矢量组成图形？答：当叶轮旋转时，叶轮中某一流体质点将随叶轮一起做旋转运动。
同时该质点在离心力的作用下，又沿叶轮流道向外缘流出。
流体在叶轮中的运动是一种复合运动。
叶轮带动流体的旋转运动，称牵连运动，其速度用圆周速度u 表示；流体相对于叶轮的运动称相对运动，其速度用相对速度w 表示；流体相对于静止机壳的运动称绝对运动，其速度用绝对速度v 表示。
4--泵与风机的性能
引 言
1、泵与风机的性能及性能曲线 H-qV 或 p-qV n=const. P-qV n=const. 主要的 -q 其次
V
[NPSH]-qV [H s]-qV
2、性能曲线的作用 能直观地反映了泵与风机总体的性能，对其安全经济运 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）
二、机械损失和机械效率
1、什么是机械损失 在机械运动过程中克服摩擦所造成的能量损失。 机械损失与叶轮转动相关而与流体流量无直接关系 --直接损失功率。 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。
二、机械损失和机械效率
2、机械损失的定性分析
冲击损失可用下式估算，即
hs K4 (qV qVd )2
四、流动损失和流动效率
2、流动损失的定性分析 2）冲击损失 当流量小于设 计流量时，1y>1， 则 =1y1>0 ， 称
工作面背面 称吸力边
为正冲角；
w1d w1
正冲角及速度三角形
当流量大于设 计流量时， 1y<1， 则=1y1<0，称为 负冲角。
给水泵的容积效率
60 0.835 0.920 70 0.86 0.94 80 0.875 0.950 90 0.890 0.955 100 0.90 0.96
An example: Blood Regurgitation through Mitral Valve
Healing Techniques
（三） 容积效率
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：
泵与风机
第四讲 流体在离心式有限叶片叶轮中的 流动分析； 流动分析； 叶片式泵与风机的损失和效率 §１.４ 叶片有限时对理论能头的影响 一、轴向涡流 １.举例 （点击观看流体在叶轮流道中的运 动示意动画） ２.泵内涡流：将叶轮流道的进出口 封闭起来，叶轮在旋转时， 流道内理想 流体也同样存在着一个和叶轮旋转角速 度相等，但旋转方向相反的轴向涡流。
二、ΔPｖ qvT－qv＝ｑ 泄漏流量 叶轮进口、轴封、平衡装置 ΔPｖ＝ρｇqvＨＴ/1000 ＫＷ ηｖ＝P＇/Pｈ ＝（P－ΔPｍ－ΔPｖ）/（P－ΔPｍ） ＝（ρｇqvＨＴ）/（ρｇqvTＨＴ） ＝qv/（qv＋ｑ） 摩擦损失、局部损失、 三、ΔPｈ 摩擦损失、局部损失、冲击损失 １.摩擦损失和局部损失 （１）吸入室 （２）叶轮流道（一般扩散） （３）压出室：扩散，正导叶扩散，反导叶收缩 ２.冲击损失;叶片入口，导叶入口（流量偏离设计工况） （１）冲角δ：相对速度方向和叶片进口切线之间夹角 （２）影响： ① qv＝qvｄ时，β１＝β１ｙ，δ＝０ ② qv〈qvｄ时，β１〈β１ｙ，δ〉０ ③ qv〉qvｄ时，β１〉β１ｙ，δ〈０
（二）流体在叶轮内的流动（复合流动） 牵连速度（圆周速度） ｕ＝ｒω＝πＤｎ/60
相对速度 ω
绝对速度 υ
（三）进出口速度三角形作法
已知：qvＴ，ｎ、几何尺寸 作进口速度三角形需知条件： ｕ１ ＝ｎπＤ１/60 υ１ｒ＝qvＴ/Ａ１＝qvＴ/（πＤ１ｂ１ψ１） υ１方向（υ１ｒ）（即α１） 作出口速度三角形需知条件： ｕ２＝ｎπＤ２/60 υ２ｒ＝qvＴ/Ａ２＝qvＴ/（πＤ２ｂ２ψ２） ｗ２方向（即β２）
４.反作用度：ＨＴ∞＝Ｈｄ∞＋Ｈｓｔ∞ 反作用度：Ｈ ｓｔ∞
（既然泵扬程由动压头和静压头两部分组成，引入 反作用度） τ＝Ｈｓｔ∞/ＨＴ∞ ＝（ＨＴ∞－Ｈｄ∞）/ＨＴ∞ ＝１－Ｈｄ∞/ＨＴ∞ （１）当β２ｙ∞＝β２ｙ∞min时,τ＝１ （２）当β２ｙ∞＝90°，τ＝１/２ （３）当β２ｙ∞＝β２ｙ∞max时,τ＝０，此时ＨＴ ＝２ｕ２２/ｇ ∞ （４）τ＝１，流体从泵中未得到能量（扬程为 ０）； τ＝０，流体得不到输送（静扬程为０） （５）τ影响 ＨＴ∞和η，须综合考虑选择
流体力学泵与风机
流体力学泵与风机
流体力学泵与风机都是用来输送流体的设备，但两者的原
理和工作方式有所不同。
流体力学泵是通过机械能的转化来增加流体的能量，从而
使流体具有一定的压力能够被输送。
流体力学泵主要由一
个或多个旋转的叶轮组成，通过旋转产生的离心力将流体
吸入并向出口处推送。
泵的转子通过电动机或其他动力源
进行驱动，使其旋转从而产生压力差。
风机是利用风力的动能来进行输送流体的设备。
风机一般
由旋转的叶片和驱动装置组成。
叶片通过空气的冲击力来
转动，从而产生风力推动空气或气流的运动。
风机可以用
来输送空气或气体，常见的应用包括通风系统、空调系统等。
流体力学泵和风机的主要区别在于其工作介质和工作原理。
流体力学泵主要用于输送液体介质，而风机主要用于输送
气体介质。
此外，流体力学泵通过机械能的转化来增加液体的能量，而风机则利用风力的动能来推动气流的运动。
因此，在设计和选择时需要根据具体的应用需要来决定使用哪种设备。
泵与风机火电厂常用泵与风机
图为300MW机组 配用的 源江48P-35ǁA型 循环水泵。 是立式单级单吸 混流泵。
泵与风机火电厂常用的泵与风机
泵与风机火电厂常用的泵与风机
图为600MW机组配套的可抽 芯的SEZ立式混流泵。是国内 制造的最大口径（2200MM） 的电厂循环泵。流量可达 64800M3/H
泵与风机火电厂常用的泵与风机
泵与风机火电厂常用的泵与风机
2、LDTN型凝结水泵
在300MW及600MW机组使用，由沈阳水泵 上生产，图为9LDTN-2C型。
两级单吸叶轮，首级入口较大且有ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ导 轮，以提高抗汽蚀性能。
泵与风机火电厂常用的泵与风机
泵与风机火电厂常用的泵与风机
图为大容量机组选用的 NLT型凝结水泵。
泵与风机火电厂常用的泵与风机
泵与风机火电厂常用的泵与风机
DG型前置泵
泵与风机火电厂常用的泵与风机
YNKN型前置泵
二、凝结水泵 作用是：将汽轮机中排出的乏气在凝汽器中凝结的水 抽出，送往除氧器。
凝结水泵的吸入侧为高度真空状态，在运行中易产生 汽蚀和漏入空气。因此要求凝结水泵抗汽蚀性能和密封 性能要好。
根据液体中颗粒的大小，泵内应有足够宽的流道，动静间隙足够 大。
泵与风机火电厂常用的泵与风机
泵与风机火电厂常用的泵与风机
泵与风机火电厂常用的泵与风机
泵与风机火电厂常用的泵与风机
六、送风机 作用是输送新鲜的空气供给锅炉燃料所使用。 输送空气的温度是环境温度且不含飞灰。 火电厂常采用4-13.2（73）型离心风机，为后弯机翼 型斜切叶片，效率高、比转数大，噪音低，强度高等 优点。 随着机组容量的增大，大容量锅炉送、引风机多采用 轴流式风机。
第5讲泵与风机性能
gqVHT g(qV q)HT
qV qV
q
V
PPmPv PPm
gqVHT g(qVq)HT
qV qVq
q q1 q2 q3
泵与风机旳泄漏量一般为其理论流量旳4%-10%
1. 功率、损失与效率
容积损失与容积效率
降低泄漏量旳方法：
（1）维持动、静部件间最佳旳间隙；
当径向间隙与叶轮直径旳比值从0.5%降低到0.05%时，可使 泵与风机效率提升3%～4%；一般情况下间隙取值: (1/200～ 1/100)倍叶轮直径。
Pdf Ku23D22
u2→3次方 D2→5次方
1. 采用合理旳构造
方法1：提升能头，宜采用多级叶轮，而非增大叶轮直径； 方法2：提升单级扬程，首先提升转速； 方法3：产生相同旳全压，提升转速旳同步，叶轮外径能
够相应减小，损失可能不增长。
2. 保持叶轮及泵体内侧表面旳光洁
1. 功率、损失与效率
容积损失与容积效率
1. 功率、损失与效率
机械损失功率
叶轮圆盘摩擦损失：
Pdf Ku23D22
K-圆盘摩擦系数，试验求得，与雷诺数、 相对侧壁间隙B/D2，圆盘外侧面机外壳 内侧面粗糙度有关； D2-叶轮出口直径； u2-叶轮出口圆周速度； B-侧壁间隙；
1. 功率、损失与效率
机械损失功率
降低叶轮圆盘摩擦损失旳措施：
（2）增大间隙中旳流动阻力：
A）增长密封旳轴向长度，可增大间隙内旳沿程流动阻力； B）在间隙入口和出口采用节流措施，可增大流体间隙流动
旳局部阻力； C）采用不同形式旳密封环，可引起间隙流动阻力旳变化。
1. 功率、损失与效率
容积损失与容积效率
常用叶轮密封环型式：
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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流动效率：
h P P P m P m P v P v P h P P P m e P vg g q q v v H H T H H T
h 1 (l D e g 0 .4 0 .1 2 )7 2， 2D 其 e (4 ~ 4 中 .5 ) 130 q n v
少损失提 需研究产生损失的
高效率η
原因 程度
功率 需讨论 损失
效率
及相互间关系。
1、机械损失
轴封、轴承的机械摩擦损失△P ；叶轮前、后盖板与流体摩擦产生 的圆盘摩擦损失△Pdf 。
机械摩擦损失△P（动静部分之间）：与轴封、轴承的结构形式、润 滑状况、流体密度等有关。一般为轴功率的1~3%。
圆盘摩擦△Pdf（叶轮与壳体之间流体内耗）：圆盘与流体相对运动， 以及叶轮两侧流体的涡流。一般为轴功率的2~10%。图2-2
增加密封的轴向长度，可增大间隙内沿程阻力 在间隙入口和出口采取节流措施，增大间隙内流动
的局部阻力 采取不同形式的密封环（课本P60）
泄漏量： qA 2gH
容积效率： vP P P m P m P vg g q q vv T H H T Tq q vv T
与比转数的关系：
v
1
10.68ns23
h
10.083l5g3
qv n
其中qv——设计流量，n—转速
概念：泵与风机的总效率等于有效功率与轴功率之比。
P P e P P P m e P v P P P m P m P v P P P m hvm
结论：泵与风机的总效率等于机械效率m 、容积效率 v 、流 动效率 h三者的乘积。
PM
K
tm g
安全系数K一般电厂中取1.15
损失、效率
机械损失—与功率有关的损失—机械效率 容积损失（泄露损失）—与流量有关的损失—容积效率 流动损失—与扬程有关的损失—流动效率
经验方法，即用经验公式计算
P
P- △Pm
P- △Pm- △Pv
Pe
机械损失△Pm
容积损失△Pv
流动损失△Ph
为尽量减
图中B线，此部分泄露又回到回路中，不 影响流量。
△ PV=△ PV1+ △ PV2+ △ PV3
容积效率： vPP Pm Pm P v.......q qvvT
回忆：容积效率的概念在前面提到过
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主要预防措施
维持动静部件间的最佳间隙，随着运行时间延长， 间隙增大，效率会降低。
增大间隙中的流阻
圆盘摩擦损失大小（经验公式）：
PdfKu2 3D2 21－ 0Δ6Pdf∝n3D25
即与叶轮外径的五次方成正比，与叶轮转速的三次方成正比，与流体 密度成正比。圆盘摩擦系数K=f(Re、B/D2 、粗糙度）（其中B为间 隙），一般可取K=0.85。
主要预防措施：
采用合理的叶轮，对高压泵与风机，采用多级 叶轮，而非增大叶轮直径来提高能头。必要时 提高转速，减小叶轮直径。
与流体输 送量有关
摩擦损失
hf
l v2
4R2g
K1qv2
涡流损失
hj K2qv2
冲击损失 hs K4(qvqvd )2
不仅与流体输送量有关，还与该流量与 设计流量的偏差有关
流量、冲角与冲击损失的关系
冲角：相对速度方向与叶片 进口切线方向间的夹 角称为冲角。
流量、冲角
与冲击损失的关系：
•当qv<qvd 时，1 < 1a， = 1a- 1 >0 为正冲角，损失较小。 •当qv=qvd 时，1 = 1a， = 1a- 1 =0 为零冲角，损失为零。
随着比转数减少（叶轮 直径增加），叶轮间隙 两侧压差增加，容积损 失增加，容积效率减小。 P57图2-3
3、流动损失
是指流体在流道中流动时，由于流动阻力而产生的机械能损失。 流体与各部分流道壁面摩擦所产生的摩擦阻力损失 边界层分离、二次涡流所产生的漩涡损失 流量改变，流动角不等于安装角时，产生的冲击损失
目前泵与风机效率范围： •离心泵 约为60%~90%。 •离心风机 约为70%~90%，高效离心风机 可达90%以上。 •轴流泵 约为70%~89%，大型轴流风机 可达90%左右 。
轴功率(输入功率)：原动机传递到泵或风机轴上的功率
PPe gqvH,kw 1000
P qv p , kw
1000
原动机功率：原动机的输出功率
Pg
P
tm
gqvH 1000tm
Pg
qv p
1000tm
ηtm传动效率：电动机直联1.0，联轴器直联0.98，皮带传动0.95。
配套电机功率：
P
提高比转数，P57 保持接触面光滑，减少摩擦。
总损失：
PmPPdf
机械效率：
mPP PmgP vqT HT
与比转数的关系：
m 1 0.07
1
7
ns 6
100
随着比转数减少（叶轮直径增加），机械损失增加，机 械效率减小。
2、容积损失（泄漏损失）
流体从高压区侧通过运动部件与静止部件之间的间隙泄漏到低压 区，从而使流量有一定的损失，使q<qT，q叫容积损失。它只 与流量有关，也叫流量损失。
主要泄漏位置： ▪ (1) 叶轮入口与外壳密封环之间的间隙（A线） △ PV1；
2、容积损失（泄漏损失）
主要泄漏位置： ▪ (2) 平衡轴向力装置泄漏△ PV2；
2、容积损失（泄漏损失）
主要泄漏位置： ▪ (3) 轴封泄露△ PV3（相对较小）;
2、容积损失（泄漏损失）
主要泄漏位置： ▪ (4) 多级泵前后级之间隔板、轴套间隙；
主要泄漏位置： ▪ 叶轮入口与外壳密封环之间的间隙（A线） △ PV1； ▪ 平衡轴向力装置泄漏△ PV2； ▪ 轴封泄露△ PV3（相对较小）; ▪ 多级泵前后级之间隔板、轴套间隙；图中
B线，此部分泄露又回到回路中，不影响 流量。
△ PV=△ PV1+ △ PV2+ △ PV3
2、容积损失（泄漏损失）
泵和风机的性能和应用
第二章 泵与风机的性能
功率、损失、效率 泵与风机性能曲线
一、功率、损失、效率
功率：单位时间内所做的功。
有效功率：单位时间内流体通过泵或风机实际获 得的能量。泵：Pe源自gqvH,kw1000
风机：全压功率
Pe
qv p 1000
, kw
静压功率
Pe,st
qv pst ,kw 1000