泵与风机基础知识
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泵与风机的知识
10
混流泵的结构示意图
蜗壳式混流泵
导叶式混流泵
11
四、旋涡泵
旋涡泵的工作原理
旋涡泵（也称涡流泵）是一种叶片泵。主要由叶轮、泵体和泵盖组成。叶 轮是一个圆盘，圆周上的叶片呈放射状均匀排列。泵体和叶轮间形成环形流道， 吸入口和排出口均在叶轮的外圆周处。吸入口与排出口之间有隔板，由此将吸 入口和排出口隔离开。 我们将泵内的液体分为两部分：叶片间的液体和流道内的液体。当叶轮旋 转时，在离心力的作用下，叶轮内液体的圆周速度大于流道内液体的圆周速度， 故形成 “环形流动”。又由于自吸入口至排出口液体跟着叶轮前进，这两种运 动的合成结果，就使液体产生与叶轮转向相同的 “纵向旋涡”。因而得到旋涡 泵之名。需要特别指出的是，液体质点在泵体流道内的圆周速度小于叶轮的圆 周速度。 在纵向旋涡过程中，液体质点多次进入叶轮叶片间，通过叶轮叶片把能量 传递给流道内的液体质点。液体质点每经过一次叶片，就获得一次能量。这也 是相同叶轮外径情况下，旋涡泵比其它叶片泵扬程高的原因。并不是所有液体 质点都通过叶轮,随着流量的增加，“环形流动”减弱。当流量为零时，“环形 流动”最强，扬程最高。 由于流道内液体是通过液体撞击而传递能量。同时也造成较大撞击损失， 因此旋涡泵的效率比较低。
32
十一、计量泵
计量泵的原理：计量泵又称比例泵，从操作原理来看就是往 复泵。下图所示的是计量泵的一种形式，它是通过偏心轮把 电机的旋转运动变成柱塞的往复运动。由于偏心轮的偏心距 离可以调整，使柱塞的冲程随之改变。若单位时间内柱塞的 往复次数不变时，则泵的流量与柱塞的冲程成正比，所以可 通过调节冲程而达到比较严格控制和调节流量的目的。 计量泵的应用：计量泵适用于要求输液量十分准确而又便于 调整的场合，例如向化工厂的反应器中输送液体。有时还可 通过一台电机带动几台计量泵的方法，使每股液体的流量既 稳定且各股液体流量的比例也固定。
混流泵的结构示意图
蜗壳式混流泵
导叶式混流泵
11
四、旋涡泵
旋涡泵的工作原理
旋涡泵（也称涡流泵）是一种叶片泵。主要由叶轮、泵体和泵盖组成。叶 轮是一个圆盘，圆周上的叶片呈放射状均匀排列。泵体和叶轮间形成环形流道， 吸入口和排出口均在叶轮的外圆周处。吸入口与排出口之间有隔板，由此将吸 入口和排出口隔离开。 我们将泵内的液体分为两部分：叶片间的液体和流道内的液体。当叶轮旋 转时，在离心力的作用下，叶轮内液体的圆周速度大于流道内液体的圆周速度， 故形成 “环形流动”。又由于自吸入口至排出口液体跟着叶轮前进，这两种运 动的合成结果，就使液体产生与叶轮转向相同的 “纵向旋涡”。因而得到旋涡 泵之名。需要特别指出的是，液体质点在泵体流道内的圆周速度小于叶轮的圆 周速度。 在纵向旋涡过程中，液体质点多次进入叶轮叶片间，通过叶轮叶片把能量 传递给流道内的液体质点。液体质点每经过一次叶片，就获得一次能量。这也 是相同叶轮外径情况下，旋涡泵比其它叶片泵扬程高的原因。并不是所有液体 质点都通过叶轮,随着流量的增加，“环形流动”减弱。当流量为零时，“环形 流动”最强，扬程最高。 由于流道内液体是通过液体撞击而传递能量。同时也造成较大撞击损失， 因此旋涡泵的效率比较低。
32
十一、计量泵
计量泵的原理：计量泵又称比例泵，从操作原理来看就是往 复泵。下图所示的是计量泵的一种形式，它是通过偏心轮把 电机的旋转运动变成柱塞的往复运动。由于偏心轮的偏心距 离可以调整，使柱塞的冲程随之改变。若单位时间内柱塞的 往复次数不变时，则泵的流量与柱塞的冲程成正比，所以可 通过调节冲程而达到比较严格控制和调节流量的目的。 计量泵的应用：计量泵适用于要求输液量十分准确而又便于 调整的场合，例如向化工厂的反应器中输送液体。有时还可 通过一台电机带动几台计量泵的方法，使每股液体的流量既 稳定且各股液体流量的比例也固定。
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
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。
泵与风机培训资料
合理选型
根据实际需求，选择合适的泵型号 和规格，避免过大或过小，以充分 利用泵的效率。
优化管路设计
通过优化泵的管路设计，减少管路 阻力，降低泵的运行能耗。
变频调速技术
采用变频调速技术，根据实际需求 调整泵的转速，降低能耗。
风机的节能技术
选用高效风机
合理选型
选择具有高效性能的风机，能够减少能量损 失，提高风机的效率。
02
风机的基础知识
风机的定义与分类
定义
风机是一种将电能或其他形式的能量转化为空气动能的设备。
分类
根据不同的标准，风机可以划分为不同的类型，如按工作原理可分为离心式、轴流式、贯流式等；按用途可分 为鼓风机、通风机、压气机等。
风机的工作原理与结构
工作原理
风机的工作原理基于牛顿的第三定律，即作用力和反作用力相等。当空气通过风机时，受到叶片的旋 转作用，叶片给空气一个作用力，空气也会给叶片一个反作用力，从而推动风机旋转。
案例二
某化工厂采用变频调速技 术后，泵与风机的能耗降 低30%
案例三
某钢铁厂优化泵与风机管 路设计后，能耗降低15%
05
泵与风机的应用领域
泵的应用领域
水利工程
泵在水利工程中起到排水、灌 溉、水力发电等作用。
石油和天然气
泵在石油和天然气工业中用于 输送原油、天然气等。
化工行业
泵广泛应用于化工生产流程中 ，如输送酸、碱、盐等化学物 质。
空调系统
风机在空调系统中 用于送风和排风， 实现室内空气循环 。
其他领域
风机还广泛应用于 隧道、地铁、船舶 等场所的通风系统 。
泵与风机在各行业的应用案例
化工行业
某化工厂使用多种类型的泵和风机， 确保生产流程的顺利进行。
泵与风机的理论基础
一、叶轮由前盘、后盘、叶片和轮毂组成。
前盘的形式有多种，如图示。
叶片是主要部件。
按叶片的出口安装角分类：有前向叶片、后向叶片、径向叶片二、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；二．泵壳三、泵座四、轴封装置离心式泵与风机的工作原理和性能参数离心式泵与风机的工作原理叶轮随原动机的轴转时，叶片间的流体也随叶轮高速旋转，受到离心力的作用，被甩出叶轮的出口。
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。
同时，叶轮中心由于流体被甩出而形成真空，外界的流体在大气压沿泵或风机的进口吸入叶轮，如此源源不断地输送流体。
当叶轮旋转时，在叶片进口“另一方面又沿叶片方向作相对流动，其相对速度为流体在进、出口处的绝对速度v应为为了便于分析，将绝对速度v分解为与流量有关的径向分速度vr和与压力有关的切向分速vu。
径向分速度的方向与半径方向相同，切向分速与叶轮的圆周运速度v和u之间的夹角叫做叶片的工作角离心式泵与风机的基本方程—欧拉方程假定把它当做一元流动来讨论，也就是用流束理论进行分析。
这些基本假定是：）流动为恒定流）流体为不可压缩流体）叶轮的叶片数目为无限多，叶片厚度（涡，在（如图），0.75~0.85，它说明了涡流欧拉方程的物理意义在速度三角形中，由余弦定理得：v2cosα= u2+v2-2u2v u2，2（u22+v22–w22）/2（u12+v12–w12）/2泵与风机的损失与效率5. 4. 1流动损失与流动效率、流动损失根本原因：流体具有粘性、进口损失流体进入叶道之前发生了预旋转，叶片做功减小，使气流角发生了旋转，理论扬程下降。
它与流量差的平方成正比。
）D25.5性能曲线及叶型对性能的影响5. 5. 1泵与风机的理论特性曲线1、三种性能曲线A、H=f1（Q）；B、N=f2（Q）；C、η=f3（Q）。
泵与风机培训资料
转速与功率的关系
泵与风机的功率与转速成 正比，降低转速可有效降 低功率消耗。
变速调节
通过变速调节技术，可以 实时根据实际需求调整泵 与风机的转速，实现节能 目的。
泵与风机的节能措施及实施方案
选择高效泵与风机
选用高效泵与风机，可以降低设备 本身的能源消耗。
优化管道设计
优化管道设计，降低泵与风机运行 过程中的流体阻力，有助于节能。
污染排放原理
泵与风机在使用过程中容易产生噪音、振动和废气等污染排放，通过对这些 污染排放进行减量化、资源化和无害化处理等措施，降低对环境的影响。
泵与风机的环保措施及实施方案
采用高效节能产品
选用高效节能的泵与风机产品，降低设备本身的 能源消耗。同时，合理选用电机、减速机等配套 设备，提高整个系统的能效。
05
泵与风机的节能技术
节能技术的应用及意义
能源消耗巨大
泵与风机是许多工业领域的重要设备，其运行过程中消耗大 量能源。
节能技术应用的重要性
采用节能技术可以降低泵与风机的能源消耗，提高能源利用 效率，具有重要意义。
泵与风机的节能原理
流体特性
泵与风机在运行过程中， 流体特性对其能源消耗有 着重要影响。
实施节能改造
针对老旧泵与风机设备进行节能改造，如加装变 频调速装置、改善润滑和冷却条件等，提高设备 的能源利用效率。
优化设计
通过对泵与风机进行优化设计，提高设备的能效 水平。例如，采用新的叶型、优化流道设计等方 式，减少能耗和排放。
加强运行管理
加强泵与风机的运行管理，合理调整设备参数， 减少不必要的能源浪费。同时，定期维护和保养 设备，确保其正常运行。
静压
指风机的静压头，即气体在出口处所受的压力。
泵与风机
3.2.泵和风机工作原理
离心式泵与风机为例
3.3泵与风机的主要性能参数
主要性能参数： 流量、能头（扬程、风压）、功率、效率、转速、比 转速、允许吸上真空高度，允许汽蚀余量 ---允许吸上真空高度是指泵内部开始发生汽蚀时，泵 入口处用所送液体柱表示的最大真空值(Hsmax)减去 0.3的安全量后所得数值([Hs])。即[Hs]= Hsmax－0.3。 如运行泵的入口处吸上真空高度Hs＜[Hs]，则不会产 生汽蚀现象。 允许汽蚀余量是指泵的临界汽蚀余量△hmin，加上 0.3的安全量后的数值，记为[△h] ，即[△h]= hmin+0.3。
风机的选择
风机的性能包括压力、流量、效率、主轴转
速和功率。 风机命名： 包括：名称、型号、机号、传动方式、旋转方 向、风口位置等 例：G4-73-11NO18D右90˚ (一般用途的风机代号 T 可省略)
风机选择步骤及方法
了解工程工况装置的用途、管路布置、装机位置、被输送 气体性质等； 确定工况要求的最大风量Q和风压（全压）p； 确定风机类型； 将使用工况状态下的风量Q和风压p换算为实际测试状态下 的风量Q0和风压p0； 当风机的类型选定后，要根据标准状态下的风量Q0和风压 p0，从产品目录中的性能曲线或性能表选择合适的机号和 转数。 根据风机安装位置，确定风机旋转方向和风口角度； 若输送气体的密度大于1.5kg/m3时，需核轴周功率。
风机性能的变化
风机叶轮转速改变的影响 （1）压力（全压或静压）与转速改变的平方成正比。 P2/P1=
（2）当压力与风量的变化满足P=KQ2时，风量与转 速的改变成正比。 （3）功率(轴承等机械效率损失忽略不计）与转速改 变的立方成正比。 （4）风机效率不变或变化很小。
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。
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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。
泵与风机基础知识
动叶
入口静叶 调节机构
入口静叶 出口静叶
2、轴流式泵与风机的 工作原理
轴流泵
流体沿轴向流入叶片通 道，当叶轮在原动机驱动下 旋转时，旋转着的叶片给绕 流流体一个轴向的推力此叶 片的推力对流体作功，使流 体的能量增加并沿轴向排出。 叶轮连续旋转即形成轴流式 泵与风机的连续工作。
3、混流式泵与风机的工作原理 与离心式相比，混流式泵与风机流量较大、能头较低；但 和轴流式相比，混流式泵与风机流量较小、能头较高。总之， 从性能上看，它是介于离心式和轴流式之间的一种泵与风机。 而其叶轮形状和工作原理也都具有两者的特点。
振动问题：泵与风机的振动现象是运行中常见的故障，严 重时将危及其安全运行，甚至会影响到整个机组的正常运行。 随着机组容量的日趋大型化，其振动问题亦变得尤为突出。 引起泵与风机振动原因的复杂性及易于察觉的特点，通常将 泵与风机的振动分为流体流动引起的振动、机械原因引起的 振动以及由原动机引起的振动三类。
（二）提高有效汽蚀余量以防止泵汽蚀的措施
1、减少吸入管路的阻力损失
在水泵安装时尽可能地减少吸入管路上的弯头等附件，并不设阀门等， 合理地加大吸入管道的直径，以减小流速，尽量缩短吸入管道长度。
2、合理的选择泵的几何安装高度Hg
在可能的情况下, Hg ；对吸饱和水的给水泵和凝结水泵必须采取Hd。 确定Hg或Hd时，应留有较大余量，以防止在非正常工况时产生汽蚀现象。
在上述两种条件下，脱流阻塞叶道造成分流，使脱流以 的
旋转速度沿叶轮旋向相反传播，致使脱流最终以（ -）的速度
旋转。称之为“旋转脱流”或“旋转失速”。
二、旋转脱流引起振动
后果影响： 风机进入不稳定工况区运行，叶轮内将产生一个到数个旋转 脱流区，叶片依次经过脱流区产生交变应力的作用，其作用频率 与旋转脱流的转速及脱流区的数目成正比，会使叶片产生疲劳。 若这一激振力的作用频率与叶片的固有频率成整数倍，或等 于、或接近于叶片的固有频率时，叶片将发生共振，进而造成叶 片断裂，并可能将全部叶片打断。
泵与风机简介
五、轴流泵与风机的型式
只有一个叶轮、及后、前、前后设导叶。
第三章 泵与风机的性能
§3.1 功率、损失与效率 §3.2 泵与风机的性能曲线
§3.1 功率、损失与效率
一、功率
有效功率：流体通过泵或风机所得到的功率。 式（14.1、2）。 轴功率：原动机传到泵或风机轴上的功率，即泵或风 机的输入功率。 式（14.3）。 原动机的功率：一般指原动机的输出功率，即原动机 具备的对外作功的能力。 式（14.4）。 原动机的输入功率：式（14.5）。 配套原动机功率：式（14.6）。
§2.2 轴流泵与风机的叶轮理论
一、翼型和叶栅的主要几何参数
中线：骨架线，翼型内切圆心的连线。 弦长：翼弦，前缘点与后缘点的连线。 冲角：翼型前来流速度方向与弦长的夹角。正负冲角 叶栅、栅距、叶栅稠度、叶片安装角、流动角
二、流体在叶轮中的运动及速度三角形
轴向分速：沿轴向运动。 圆周速度：流体质点随叶轮作圆周运动。 径向速度：径向速度很小，可忽略。 绝对速度：相对机壳的运动，绝对运动。
§6.2 泵与风机的联合运行
一、并联工作
并联工作的主要目的：增加系统流量。 并联效果：总流量大于单台流量、总流量小于各单独 运行流量之和、总扬程（全压）比单台高。 并联要求：性能相同的泵或风机并联运行。
二、串联工作
串联工作的主要目的：增加系统扬程或全压。 串联效果：总扬程（全压）比单台高、总扬程(全压) 小于各单独运行之和、总流量大于单台流量、总流量 小于各单独运行流量之和。 串联要求：不需要性能相同的泵或风机串联运行。
§3.1 功率、损失与效率
四、流动损失和流动效率
流动损失：流体流动过程中因流动阻力产生的能量损 失。 流动效率：式（14.9）。 措施：提高流道表面光洁度，合理的叶片和通流部件 形状，在设计工况附近运行以减少冲击损失，导叶与 叶轮中心对准。
只有一个叶轮、及后、前、前后设导叶。
第三章 泵与风机的性能
§3.1 功率、损失与效率 §3.2 泵与风机的性能曲线
§3.1 功率、损失与效率
一、功率
有效功率：流体通过泵或风机所得到的功率。 式（14.1、2）。 轴功率：原动机传到泵或风机轴上的功率，即泵或风 机的输入功率。 式（14.3）。 原动机的功率：一般指原动机的输出功率，即原动机 具备的对外作功的能力。 式（14.4）。 原动机的输入功率：式（14.5）。 配套原动机功率：式（14.6）。
§2.2 轴流泵与风机的叶轮理论
一、翼型和叶栅的主要几何参数
中线：骨架线，翼型内切圆心的连线。 弦长：翼弦，前缘点与后缘点的连线。 冲角：翼型前来流速度方向与弦长的夹角。正负冲角 叶栅、栅距、叶栅稠度、叶片安装角、流动角
二、流体在叶轮中的运动及速度三角形
轴向分速：沿轴向运动。 圆周速度：流体质点随叶轮作圆周运动。 径向速度：径向速度很小，可忽略。 绝对速度：相对机壳的运动，绝对运动。
§6.2 泵与风机的联合运行
一、并联工作
并联工作的主要目的：增加系统流量。 并联效果：总流量大于单台流量、总流量小于各单独 运行流量之和、总扬程（全压）比单台高。 并联要求：性能相同的泵或风机并联运行。
二、串联工作
串联工作的主要目的：增加系统扬程或全压。 串联效果：总扬程（全压）比单台高、总扬程(全压) 小于各单独运行之和、总流量大于单台流量、总流量 小于各单独运行流量之和。 串联要求：不需要性能相同的泵或风机串联运行。
§3.1 功率、损失与效率
四、流动损失和流动效率
流动损失：流体流动过程中因流动阻力产生的能量损 失。 流动效率：式（14.9）。 措施：提高流道表面光洁度，合理的叶片和通流部件 形状，在设计工况附近运行以减少冲击损失，导叶与 叶轮中心对准。
泵与风机培训资料
风机分类
根据不同的应用和功能，风机可 分为多种类型，如离心式、轴流 式、混流式等。
风机的工作原理
叶片旋转
风机的主要部件是叶片，当叶片旋转 时，它会对周围的空气产生一个吸力 ，使空气向叶轮的中心流动。
增加压力
随着空气流向叶轮的中心，它的速度 会降低，同时压力会增加。这个增加 的压力使得空气从叶轮流出时具有更 高的能量。
根据风压需求选型
根据实际需要，选择合适 的风机型号以满足风压需 求。
根据噪音要求选型
根据工作环境和噪音要求 ，选择合适的风机型号以 降低噪音。
泵与风机运行中的注意事项
泵的运行注意事项
确保泵的入口压力、流量和温度等参数符合要求，避免泵抽 空或过载。
风机的运行注意事项
确保风机的转速、风量和压力等参数符合要求，避免风机过 载或产生噪音。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
。
风机的节能技术与应用
高效风机设计
采用先进的空气动力学设计，减少风机的能 耗。
优化运行管理
合理安排风机的运行时间和频率，避免能源 浪费。
智能控制技术
通过调节风机的转速和风量，实现节能。
节能监测与评估
对风机的能耗进行实时监测和评估，及时发 现并解决能源浪费问题。
泵与风机节能技术的发展趋势
智能化
利用先进的传感器、控制器和大数据 技术，实现泵与风机的智能化控制和 优化运行。
艺流程的正常运转。
污水泵站
02
在污水处理过程中，水泵用于将污水从低处提升到高处，以便
后续的处理和排放。
灌溉泵站
03
在农业灌溉中，水泵用于将水从水源抽送到农田，为农作物提
供必要的水分。
根据不同的应用和功能，风机可 分为多种类型，如离心式、轴流 式、混流式等。
风机的工作原理
叶片旋转
风机的主要部件是叶片，当叶片旋转 时，它会对周围的空气产生一个吸力 ，使空气向叶轮的中心流动。
增加压力
随着空气流向叶轮的中心，它的速度 会降低，同时压力会增加。这个增加 的压力使得空气从叶轮流出时具有更 高的能量。
根据风压需求选型
根据实际需要，选择合适 的风机型号以满足风压需 求。
根据噪音要求选型
根据工作环境和噪音要求 ，选择合适的风机型号以 降低噪音。
泵与风机运行中的注意事项
泵的运行注意事项
确保泵的入口压力、流量和温度等参数符合要求，避免泵抽 空或过载。
风机的运行注意事项
确保风机的转速、风量和压力等参数符合要求，避免风机过 载或产生噪音。
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风机的节能技术与应用
高效风机设计
采用先进的空气动力学设计，减少风机的能 耗。
优化运行管理
合理安排风机的运行时间和频率，避免能源 浪费。
智能控制技术
通过调节风机的转速和风量，实现节能。
节能监测与评估
对风机的能耗进行实时监测和评估，及时发 现并解决能源浪费问题。
泵与风机节能技术的发展趋势
智能化
利用先进的传感器、控制器和大数据 技术，实现泵与风机的智能化控制和 优化运行。
艺流程的正常运转。
污水泵站
02
在污水处理过程中，水泵用于将污水从低处提升到高处，以便
后续的处理和排放。
灌溉泵站
03
在农业灌溉中，水泵用于将水从水源抽送到农田，为农作物提
供必要的水分。
泵与风机知识点
泵与风机知识点能量方程式为什么静能头好过动能头？动能头要在叶轮后的导叶或蜗壳中部分转化为静能头，而静能头转化成动能头损失小，动能头转化成静能头损失大。
在其他条件相同的情况下，为什么轴流式能头低于离心式？对于轴流式叶轮，由于u1=u2=u，所以静能头第一项为零。
为什么实际中轴流式叶片做成翼形断面？为了使进口面积小于出口面积，提高无穷多叶片时进口相对速度，从而提高静能头。
提高无限多叶片时理论能头的几项措施○1一般尽量使进流角α1≈90度（对于离心式叶轮，进口近似为径向流入，而对于轴流式，近似为轴向流入）○2加大叶轮外径D2和提高转速n。
增大D2和n后影响均可以提高理论能头，但增大D2会使摩擦损失增加，效率下降，同时使结构尺寸、重量和制造成本增加；此外还要受到材料强度、工艺要求的限制，不能过分增大。
///提高转速，可以减小叶轮直径，因而减小了结构尺寸和重量，降低制造成本，同时提高效率，但是转速的提高受到材料强度及泵的汽蚀性能、风机噪声限制，也不能无限制提高。
叶片出口安装角比较β2y对理论能头和反作用度影响○1β2y↑理论能头从零增加到最大值，其他条件相同时，前向>径向>后向○2随着β2y↑反作用度↓，其他条件一定时，反作用度只与β2y 有关，后向>径向>前向。
三种型式离心式叶轮特点比较○1从流体获得能量的角度看，前向式大，后向式小，径向式居中○2从效率观点看，后向式高，前向式低，径向式居中（前向式动能头转化损失大）○3从结构尺寸的角度看，在流量、转速一定时，要达到相同的理论能头，前向式小，后向式大，径向式居中○4从磨损和积垢角度看，径向式好，前向式差，后向式居中○5从功率特性的角度看，后向式好，前向式差，径向式居中叶片出口安装角的选用原则○1为了提高泵与风机的效率和降低噪音，工程上对离心式泵多采用后向式，叶片出口安装角取20-30度，对离心式风机也多采用后向式，取40-90度，高效风机一般在30-60度之间○2为了提高能头和流量，缩小尺寸，减轻重量，工程上对小型通风机也可采用前向式○3由于径向式防磨、防积垢性能好，可用作引风机、排尘风机和耐磨高温风机以及某些类型的渣浆泵等。
流体力学：泵与风机
（6）允许吸上真空高度Hs及汽蚀余量Hsv。允许吸上 真空高度是指水泵在标准状况下(即水温为20℃、水泵 工作环境压力为一个标准大气压101.325KPa)运转时， 水泵吸入口处(一般指真空表连接处)所允许的最大吸 上真空高度。单位为mH2O。水泵样本中提供了Hs值， 是水泵生产厂按国家规定通过汽蚀试验得到的，它反 映了离心泵的吸水能力。
轴端密封装置分为填料密封、机械密封、浮动环密封
和机械密封等几种形式。
8
离心式风机的主要部件 离心式泵与风机的主要部件由叶轮、蜗壳、集流器 与进气箱组成。 轴流式泵与风机的主要部件 轴流式泵与风机主要部件基本一致，主要部件有叶 轮、导叶、吸入室（集流器）和扩压筒组成
9
二 泵与风机的基本性能参数
※ 泵与风机的基本性能参数※
程度，有效功率Ne与轴功率N的比值称为效率η，即
Ne 100%
（式10.2）
效率是衡量泵与风机性能好N坏的一项技术经济指标。
轴功率的计算公式为： N
Ne
QH
QP
（式10.3） 11
泵与风机的基本性能参数
（5）转速。是指泵与风机叶轮每分钟旋转的圈数， 用 符号n表示，单位是r/min(rpm)。转速是影响泵与风机 性能参数的一个重要因素，泵与风机是按一定的转速 设计的，当泵与风机的实际转速不同于设计转速时， 泵与风机的其它性能参数将按一定的规律变化。
图10.3 轴向涡流对流速 分布的影响
22
离心式泵与风机的基本理论
23
离心式泵与风机的基本理论
图10.4 叶轮出口处流体速度的偏移
24
离心式泵与风机的基本理论
25
离心式泵与风机的基本理论
26
轴端密封装置分为填料密封、机械密封、浮动环密封
和机械密封等几种形式。
8
离心式风机的主要部件 离心式泵与风机的主要部件由叶轮、蜗壳、集流器 与进气箱组成。 轴流式泵与风机的主要部件 轴流式泵与风机主要部件基本一致，主要部件有叶 轮、导叶、吸入室（集流器）和扩压筒组成
9
二 泵与风机的基本性能参数
※ 泵与风机的基本性能参数※
程度，有效功率Ne与轴功率N的比值称为效率η，即
Ne 100%
（式10.2）
效率是衡量泵与风机性能好N坏的一项技术经济指标。
轴功率的计算公式为： N
Ne
QH
QP
（式10.3） 11
泵与风机的基本性能参数
（5）转速。是指泵与风机叶轮每分钟旋转的圈数， 用 符号n表示，单位是r/min(rpm)。转速是影响泵与风机 性能参数的一个重要因素，泵与风机是按一定的转速 设计的，当泵与风机的实际转速不同于设计转速时， 泵与风机的其它性能参数将按一定的规律变化。
图10.3 轴向涡流对流速 分布的影响
22
离心式泵与风机的基本理论
23
离心式泵与风机的基本理论
图10.4 叶轮出口处流体速度的偏移
24
离心式泵与风机的基本理论
25
离心式泵与风机的基本理论
26
泵与风机第一章
压出室 (见图1-16)
其作用是收集从叶轮中高速流出的液体，使其速度降低， 其作用是收集从叶轮中高速流出的液体，使其速度降低， 转变动能为压力能，并且把液体按一定要求送入下级叶轮进 转变动能为压力能， 口或送至排出管路。 口或送至排出管路。
二、叶片式泵的型式和典型结构
按主轴方向分
• 卧式 • 立式 • 斜式
用 pst 表示：
1 2 pst = p − pd 2 = p2 − p1 − ρv1 2
(P ) a
(1-10)
功率
通常是指轴功率，用 P 表示; 还有内功率 P 、全压 sh i 有效功率P 、静压有效功率 P 。 e est
全压效率和全压内效率
P 全压效率 η = e ×100% P sh
全压内效率 ηi =
1-23所示。 23所示。 所示
特殊结构的叶片式泵
• 潜水泵 • 屏蔽泵
• 贯流式泵 • 自吸泵
• 管道泵 无需特别改变管路即可安装。 无需特别改变管路即可安装。 • 磁力泵 电动机带动外磁钢旋转，通过磁感应使和叶轮连 电动机带动外磁钢旋转，
在一起的内磁钢旋转，内外磁钢间有隔离套。 在一起的内磁钢旋转，内外磁钢间有隔离套。
2. 按工作原理分
叶片式泵与风机( 叶片式泵与风机(图1-7、31) 容积式泵与风机( 容积式泵与风机(图1-10、11、12、30) 10、11、12、 其它类型泵与风机(图1-13) 其它类型泵与风机(
各种泵的使用范围( 3. 各种泵的使用范围(图1-8) 各种风机的使用范围( 4. 各种风机的使用范围(图1-9)
第五节 叶片式风机的主要部件和结构型式
分为离心式、轴流式和混流式三种结构型式 （见图 1－25，26，27）。 本节主要讨论在工程上 应用广泛的离心式通风机。 一、离风式通风机的主要部件
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对于风机：通常用全压p表示，单位为Pa。
1 1 p p2 V22 p1 V12 2 2 说明：下标“1、2” 表示泵与风机进
口和出口截面；和泵比较略去了gZ。
离心叶轮的内流理论基础 主编及制作：吕玉坤
预备知识
一、泵与风机概述
3、泵与风机的基本性能参数
泵与风机的基本性能参数主要有：流量 qV 、能头（扬程 H或全压p）、轴功率Psh 、有效功率Pe 、效率 和转速n 等。 流量：泵与风机在单位时间内所输送的流体量，通常用体积流 量qV 表示，单位为m3/s，m3/h。 测量时,泵以出口流量计算，而风机则以进口流量计算。 对于非常温水或其它液体也可以用质量流量qm 表示，单位 为kg/s，kg/h。 qm 和qV 的换算关系为： qm= qV
b．K为滑移系数
不是效率，不是由损失造成的； 流体惯性有限叶片轴向滑移； K = f（结构），见表1-2。
离心叶轮的内流理论基础
主编及制作：吕玉坤
预备知识
二、离心式泵与风机的基本理论
（五）离心式泵与风机的损失和效率 1、机械损失和机械效率
机械损失包括：轴与轴封 轴 与 轴 承 （ Pm1∝nD2 ） 及 叶 轮圆盘摩擦（Pm2 ∝n3D25）所 损失的功率。
主编及制作：吕玉坤
预备知识
二、离心式泵与风机的基本理论
（三） 离心式泵与风机的能量方程式 6、提高无限多叶片时理论能头的几项措施：
H T
1 ( u2 2u u1 1u ) 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流入。
出室能头转化损失也大；而后向式则反之，故其克服管路阻力 的能力相对较好。
3°从防磨损和积垢角度：径向式叶轮较好，前向式叶轮较 差，而后向式居中。 4°从功率特性角度：当qV时，前向式叶轮Psh，易发生过 载问题。
离心叶轮的内流理论基础 主编及制作：吕玉坤
预备知识
二、离心式泵与风机的基本理论
（五）有限叶片数对理论能头的影响 0、轴向涡流的概念 流体（理想）相对于旋转的容器，由于其惯பைடு நூலகம்产生一个与旋 转容器反向的旋转运动。
Psh Ph qVT HT
P qV HT
Pe qV H
Ph Pm
机械损失功率
Psh Pm Ph m Psh Psh
比转速 ns 机械效率m（%）
50 84 60 87 70 89
PV
流动损失功率
容积损失功率
80 91
90 92
100 93
主编及制作：吕玉坤
离心叶轮的内流理论基础
离心叶轮的内流理论基础
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预备知识
一、泵与风机概述
3、泵与风机的基本性能参数
能头：单位重力（体积）流体通过泵（风机）所获得的机械能。 对于泵：通常用扬程 H 表示，单位为m；
p2 V22 p1 V12 H E2 E1 Z 2 g 2g Z1 g 2g
H T
P 1 ( u2 2u u11u ) （m） gqVT g
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）
离心叶轮的内流理论基础
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预备知识
二、离心式泵与风机的基本理论
② H T
小，后向式叶轮 大，前向式叶轮
(1/2 ,0), 前向式叶轮， 2y(90,2ymax)
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二、离心式泵与风机的基本理论
（四） 叶片出口安装角对理论能头的影响 1°从结构角度：当 HT=const.，前向式叶轮结构小，重量 轻，投资少。 2°从能量转化和效率角度：前向式叶轮流道扩散度大且压
叶氏风机 罗茨风机 罗杆风机
离心叶轮的内流理论基础
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二、离心式泵与风机的基本理论
（一）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。
转速: 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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一、泵与风机概述
4、泵与风机分类（按工作原理）
叶片式 离心式 轴流式 混流式
泵
容积式 其 它
往复式 回转式 真空泵 射流泵 水击泵
风机
离心式 叶片式 轴流式 混流式 往复式 容积式 回转式
预备知识
二、离心式泵与风机的基本理论
（五）离心式泵与风机的损失和效率 2、容积损失和容积效率
当叶轮旋转时，在动、静部件间隙两侧压强差的作用下，部 分流体从高压侧通过间隙流向低压侧所造成的能量损失称为容积 （泄漏）损失，用功率PV 表示。
2 2
2g
2 1
2 2 u2 u1 w1 w 2 2g 2g
2
2
H d H st
静能头
表示流体流经叶轮时 动压头的增加值。
表示流体流经叶轮时 静压头的增加值。
动能头Hd要在叶轮后的导叶或蜗壳中部分地转化为静能头 Hst，并存在一定的能头损失。
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②. 2ymin→HTmin =0 →违反了泵与风机的定义；
③. 2ymax→Hstmin=0 →违反了泵与风机的定义。（）
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二、离心式泵与风机的基本理论
（四） 叶片出口安装角对理论能头的影响 2、2y对Hst及Hd的影响 定义反作用度：
y 叶片安装角
绝对速度角 流动角
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二、离心式泵与风机的基本理论
（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 （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：
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二、离心式泵与风机的基本理论
（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
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、离心式泵与风机的基本理论
（三） 离心式泵与风机的能量方程式 4、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。 5、理论能头与被输送流体密度的关系:
H T (u2 2u u11u ) / g
pT = (u22u- u11u)
离心叶轮的内流理论基础
显然τ应在（0，1）之间。
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二、离心式泵与风机的基本理论
（四） 叶片出口安装角对理论能头的影响 2、2y对Hst及Hd的影响
结论：
(1, 1/2), 后向式叶轮， 2y (2ymin,90)
① τ
1/2,
径向式叶轮， 2y =90
（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
叶轮内流动的数值模拟结果
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二、离心式泵与风机的基本理论
（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
下标说明 流体在叶片进口和出口处的情况，分别用下标 “1、2”表示；下标“”表示叶片无限多无限薄时的参数；下 标“r、u”表示径向和周向参数。
（2）增大叶轮外径和提高叶轮转速。因u2=2D2n/60，故D2 和n HT。
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、离心式泵与风机的基本理论
（三） 离心式泵与风机的能量方程式 7、能量方程式的第二形式：
H T
动能头
r=sin，径向分速 u=cos，周向分速
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。
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二、离心式泵与风机的基本理论
（三） 离心式泵与风机的能量方程式 1、前提条件 叶片为“”, =0, [ =const., 0 ], =const.，轴对称。 t 2、控制体和坐标系（相对）
相对坐标系
控制体
2
速度矩
3、推导结果
M=qVT(2r2cos2-1r1cos1)
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二、离心式泵与风机的基本理论
（三） 离心式泵与风机的能量方程式 3、推导结果 M=qVT(2r2cos2-1r1cos1)
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：
大容量； 发展趋势： 高效率； 自动化。
例如：由上海KSB水泵有限公司引进德国KSB公司专利技 术生产的 CHTC/CHTD 型第二代筒式高压锅炉给水泵，其转 速为7000r/min时，流量3600m3/h，总扬程4200m。
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1 1 p p2 V22 p1 V12 2 2 说明：下标“1、2” 表示泵与风机进
口和出口截面；和泵比较略去了gZ。
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一、泵与风机概述
3、泵与风机的基本性能参数
泵与风机的基本性能参数主要有：流量 qV 、能头（扬程 H或全压p）、轴功率Psh 、有效功率Pe 、效率 和转速n 等。 流量：泵与风机在单位时间内所输送的流体量，通常用体积流 量qV 表示，单位为m3/s，m3/h。 测量时,泵以出口流量计算，而风机则以进口流量计算。 对于非常温水或其它液体也可以用质量流量qm 表示，单位 为kg/s，kg/h。 qm 和qV 的换算关系为： qm= qV
b．K为滑移系数
不是效率，不是由损失造成的； 流体惯性有限叶片轴向滑移； K = f（结构），见表1-2。
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二、离心式泵与风机的基本理论
（五）离心式泵与风机的损失和效率 1、机械损失和机械效率
机械损失包括：轴与轴封 轴 与 轴 承 （ Pm1∝nD2 ） 及 叶 轮圆盘摩擦（Pm2 ∝n3D25）所 损失的功率。
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二、离心式泵与风机的基本理论
（三） 离心式泵与风机的能量方程式 6、提高无限多叶片时理论能头的几项措施：
H T
1 ( u2 2u u1 1u ) 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流入。
出室能头转化损失也大；而后向式则反之，故其克服管路阻力 的能力相对较好。
3°从防磨损和积垢角度：径向式叶轮较好，前向式叶轮较 差，而后向式居中。 4°从功率特性角度：当qV时，前向式叶轮Psh，易发生过 载问题。
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二、离心式泵与风机的基本理论
（五）有限叶片数对理论能头的影响 0、轴向涡流的概念 流体（理想）相对于旋转的容器，由于其惯பைடு நூலகம்产生一个与旋 转容器反向的旋转运动。
Psh Ph qVT HT
P qV HT
Pe qV H
Ph Pm
机械损失功率
Psh Pm Ph m Psh Psh
比转速 ns 机械效率m（%）
50 84 60 87 70 89
PV
流动损失功率
容积损失功率
80 91
90 92
100 93
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离心叶轮的内流理论基础
离心叶轮的内流理论基础
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一、泵与风机概述
3、泵与风机的基本性能参数
能头：单位重力（体积）流体通过泵（风机）所获得的机械能。 对于泵：通常用扬程 H 表示，单位为m；
p2 V22 p1 V12 H E2 E1 Z 2 g 2g Z1 g 2g
H T
P 1 ( u2 2u u11u ) （m） gqVT g
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）
离心叶轮的内流理论基础
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二、离心式泵与风机的基本理论
② H T
小，后向式叶轮 大，前向式叶轮
(1/2 ,0), 前向式叶轮， 2y(90,2ymax)
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二、离心式泵与风机的基本理论
（四） 叶片出口安装角对理论能头的影响 1°从结构角度：当 HT=const.，前向式叶轮结构小，重量 轻，投资少。 2°从能量转化和效率角度：前向式叶轮流道扩散度大且压
叶氏风机 罗茨风机 罗杆风机
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二、离心式泵与风机的基本理论
（一）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。
转速: 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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一、泵与风机概述
4、泵与风机分类（按工作原理）
叶片式 离心式 轴流式 混流式
泵
容积式 其 它
往复式 回转式 真空泵 射流泵 水击泵
风机
离心式 叶片式 轴流式 混流式 往复式 容积式 回转式
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二、离心式泵与风机的基本理论
（五）离心式泵与风机的损失和效率 2、容积损失和容积效率
当叶轮旋转时，在动、静部件间隙两侧压强差的作用下，部 分流体从高压侧通过间隙流向低压侧所造成的能量损失称为容积 （泄漏）损失，用功率PV 表示。
2 2
2g
2 1
2 2 u2 u1 w1 w 2 2g 2g
2
2
H d H st
静能头
表示流体流经叶轮时 动压头的增加值。
表示流体流经叶轮时 静压头的增加值。
动能头Hd要在叶轮后的导叶或蜗壳中部分地转化为静能头 Hst，并存在一定的能头损失。
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②. 2ymin→HTmin =0 →违反了泵与风机的定义；
③. 2ymax→Hstmin=0 →违反了泵与风机的定义。（）
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二、离心式泵与风机的基本理论
（四） 叶片出口安装角对理论能头的影响 2、2y对Hst及Hd的影响 定义反作用度：
y 叶片安装角
绝对速度角 流动角
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二、离心式泵与风机的基本理论
（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 （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：
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（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
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、离心式泵与风机的基本理论
（三） 离心式泵与风机的能量方程式 4、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。 5、理论能头与被输送流体密度的关系:
H T (u2 2u u11u ) / g
pT = (u22u- u11u)
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显然τ应在（0，1）之间。
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（四） 叶片出口安装角对理论能头的影响 2、2y对Hst及Hd的影响
结论：
(1, 1/2), 后向式叶轮， 2y (2ymin,90)
① τ
1/2,
径向式叶轮， 2y =90
（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
叶轮内流动的数值模拟结果
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（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
下标说明 流体在叶片进口和出口处的情况，分别用下标 “1、2”表示；下标“”表示叶片无限多无限薄时的参数；下 标“r、u”表示径向和周向参数。
（2）增大叶轮外径和提高叶轮转速。因u2=2D2n/60，故D2 和n HT。
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、离心式泵与风机的基本理论
（三） 离心式泵与风机的能量方程式 7、能量方程式的第二形式：
H T
动能头
r=sin，径向分速 u=cos，周向分速
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。
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（三） 离心式泵与风机的能量方程式 1、前提条件 叶片为“”, =0, [ =const., 0 ], =const.，轴对称。 t 2、控制体和坐标系（相对）
相对坐标系
控制体
2
速度矩
3、推导结果
M=qVT(2r2cos2-1r1cos1)
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（三） 离心式泵与风机的能量方程式 3、推导结果 M=qVT(2r2cos2-1r1cos1)
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：
大容量； 发展趋势： 高效率； 自动化。
例如：由上海KSB水泵有限公司引进德国KSB公司专利技 术生产的 CHTC/CHTD 型第二代筒式高压锅炉给水泵，其转 速为7000r/min时，流量3600m3/h，总扬程4200m。
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