第二章-泵与风机的性能解析PPT教学课件
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• 容积损失主要发生在：叶轮入口与 外壳密封环之间的间隙；平衡轴向力 装置与外壳间的间隙和轴封处的间隙； 多级泵的级间间隙处；
Henan Unjversity of Science and Technology
减小泵容积损失的措施
泵与风机
为了减小叶轮入口处的容积损失q1，一般在入口处都装 有密封环（承磨环或口环），如图下所示。
平面式密封环
中间带一小室 的密封环
曲径式密封环
曲径式密封环
直角式密封环
锐角式密封环
曲径式密封环
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→ Pm1↑；
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（二）通风机的容积损失
泵与风机
（4）适当选取叶轮和壳体的间隙，可以降低圆盘摩擦损失， 一般取B/D2=2%～5%。
Henan Unjversity of Science and Technology
（二）容积损失和容积效率
泵与风机
• 泵与风机由于转动部件与静止部件之间存在间隙，当叶轮转 动时，在间隙两侧产生压力差，因而使部分由叶轮获得能量 的流体从高压侧通过间隙向低压侧泄漏，称为容积损失或泄 漏损失。
泵与风机
由于结构、工艺及流体粘性的影响，流体流经泵与风机时 不可避免地要产生各种能量损失。
哪些损失？在哪些部位？与那些因素有关？措施。
P
Ph
P
Pe
qVT
qV
qV
HT
HT
H
Pm
机械损失功率
Ph PV 流动损失功率
容积损失功率
Henan Unjversity of Science and Technology
损失与效率
泵与风机
P
Ph qVT HT
P
qV HT
Pe qV H
PV Pm 容积损失功率 机械损失功率
Ph 流动损失功率
泵或风机内部的能量平衡图
流动损失:由于液体具有粘性，在 泵壳内流动时与叶轮、泵壳产生 碰撞、导致旋涡等引起的摩擦阻 力、局部阻力和冲击能量损失。 水力损失用水力效率ηh表示。
h实 理际 论 1扬 扬 0 % 0 H H 程 程 T 1％ 00
（三）流动损失和流动效率
泵与风机
• 流道断面变化、转弯等会使产生涡流而引起涡流（扩散）损失；流体 和各部分流道壁面摩擦会产生摩擦损失；由于工况改变，偏离设计流 量时，入口流动角与叶片安装角不一致，会引起冲击损失。流动损失 发生在吸入室、叶轮流道、导叶和壳体中。
1. 摩擦损失和涡流损失与流量的平方成正比，可定性地用 下式表示：
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第二章 泵与风机的性能
泵与风机
• 第一节 功率、损失与效率 • 第二节 泵与风机的性能曲线 • 第三节 性能曲线的测试方法
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第一节 功率与效率
泵多采用机械密封、浮动密封等结构，轴端密封的摩擦损失就更小。 • 圆盘摩擦损失 是因为叶轮在壳体内的流体中旋转，叶轮两侧的流体，
由于受离心力的作用，形成回流运动，此时流体和旋转的叶轮
发生摩擦而产生能量损失，约占轴功率的2%~10%， 是机械损失的主要部分。
mPPPm
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泵与风机
• 一、功率 • 1.有效功率Pe
Pe1g0qVH 00kW Pe1q0Vp0k0W
• 2.轴功率P
PP e 1g0q VH 00 kW
P qVp kW
1000
• 3.原动机功率Pg
Pg10g0qV0H kW tm
Pg10qV 0p0tmkW
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泵与风机
减小机械损失的一些措施 （1）合理地压紧填料压盖，对于泵采用机械密封。
（2）对给定的扬程，增加转速，相应减小叶轮直径。
（3）试验表明，将铸铁壳腔内表面涂 漆后，效率可以提高2%～3%，叶轮盖板 和壳腔粗糙面用砂轮磨光后，效率可提高 2%～4% 。一般来说，风机的盖板和壳 腔较泵光滑，风机的效率要比水泵高。
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（一）机械损失和机械效率
泵与风机
• 机械损失主要包括轴端密封与轴承的摩擦损失及圆盘摩擦损失两部分。 • 轴端密封与轴承的摩擦损失 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%，大中型
•机械损失：由于泵轴与轴承间、泵轴 与填料间、叶轮表面与液体间的摩擦 等机械原因引起的能量损失。机械损 失用机械效率ηm表示。
mPPPm
容积损失：由于泵的泄漏、液体 的倒流等所造成，使得部分获得 能量的高压液体返回去被重新作 功而使Hale Waihona Puke Baidu出量减少浪费的能量。 容积损失用容积效率ηv表示。
V实 理际 论 1流 流 % 0 0 q q v v T 量 量 1％ 00
hf4lR2vg2 K1qV 2
hjK2qV2
hfhjK3qV 2
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2.冲击损失
泵与风机
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。
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泵与风机的总效率：
泵与风机
由上述分析可知，泵与风机的总效率等于流 动效率、容积效率和机械效率三者的乘积。
m vh
Pe
P
mPPPm
有效功率Pe
h实 理际 论 1扬 扬 0 % 0 H H 程 程 T 1％ 00
V实 理际 论 1流 流 % 0 0 q q v v T 量 量 1％ 00
通风机的容积损失发生在以下部位：
气体通过通风机的轴或轴套与 机壳之间的间隙Δ向外泄漏。由于 轴或轴套的直径较小，由此产生的 外泄漏可忽略不计。
气体通过叶轮进口与进气口之
间的间隙δ流回到叶轮进口的低压区。
和泵的情况类似，容积损失q 的大小
和间隙形式有关。
通风机容积损失示意图
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减小泵容积损失的措施
泵与风机
为了减小叶轮入口处的容积损失q1，一般在入口处都装 有密封环（承磨环或口环），如图下所示。
平面式密封环
中间带一小室 的密封环
曲径式密封环
曲径式密封环
直角式密封环
锐角式密封环
曲径式密封环
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→ Pm1↑；
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（二）通风机的容积损失
泵与风机
（4）适当选取叶轮和壳体的间隙，可以降低圆盘摩擦损失， 一般取B/D2=2%～5%。
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（二）容积损失和容积效率
泵与风机
• 泵与风机由于转动部件与静止部件之间存在间隙，当叶轮转 动时，在间隙两侧产生压力差，因而使部分由叶轮获得能量 的流体从高压侧通过间隙向低压侧泄漏，称为容积损失或泄 漏损失。
泵与风机
由于结构、工艺及流体粘性的影响，流体流经泵与风机时 不可避免地要产生各种能量损失。
哪些损失？在哪些部位？与那些因素有关？措施。
P
Ph
P
Pe
qVT
qV
qV
HT
HT
H
Pm
机械损失功率
Ph PV 流动损失功率
容积损失功率
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损失与效率
泵与风机
P
Ph qVT HT
P
qV HT
Pe qV H
PV Pm 容积损失功率 机械损失功率
Ph 流动损失功率
泵或风机内部的能量平衡图
流动损失:由于液体具有粘性，在 泵壳内流动时与叶轮、泵壳产生 碰撞、导致旋涡等引起的摩擦阻 力、局部阻力和冲击能量损失。 水力损失用水力效率ηh表示。
h实 理际 论 1扬 扬 0 % 0 H H 程 程 T 1％ 00
（三）流动损失和流动效率
泵与风机
• 流道断面变化、转弯等会使产生涡流而引起涡流（扩散）损失；流体 和各部分流道壁面摩擦会产生摩擦损失；由于工况改变，偏离设计流 量时，入口流动角与叶片安装角不一致，会引起冲击损失。流动损失 发生在吸入室、叶轮流道、导叶和壳体中。
1. 摩擦损失和涡流损失与流量的平方成正比，可定性地用 下式表示：
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第二章 泵与风机的性能
泵与风机
• 第一节 功率、损失与效率 • 第二节 泵与风机的性能曲线 • 第三节 性能曲线的测试方法
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第一节 功率与效率
泵多采用机械密封、浮动密封等结构，轴端密封的摩擦损失就更小。 • 圆盘摩擦损失 是因为叶轮在壳体内的流体中旋转，叶轮两侧的流体，
由于受离心力的作用，形成回流运动，此时流体和旋转的叶轮
发生摩擦而产生能量损失，约占轴功率的2%~10%， 是机械损失的主要部分。
mPPPm
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泵与风机
• 一、功率 • 1.有效功率Pe
Pe1g0qVH 00kW Pe1q0Vp0k0W
• 2.轴功率P
PP e 1g0q VH 00 kW
P qVp kW
1000
• 3.原动机功率Pg
Pg10g0qV0H kW tm
Pg10qV 0p0tmkW
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泵与风机
减小机械损失的一些措施 （1）合理地压紧填料压盖，对于泵采用机械密封。
（2）对给定的扬程，增加转速，相应减小叶轮直径。
（3）试验表明，将铸铁壳腔内表面涂 漆后，效率可以提高2%～3%，叶轮盖板 和壳腔粗糙面用砂轮磨光后，效率可提高 2%～4% 。一般来说，风机的盖板和壳 腔较泵光滑，风机的效率要比水泵高。
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（一）机械损失和机械效率
泵与风机
• 机械损失主要包括轴端密封与轴承的摩擦损失及圆盘摩擦损失两部分。 • 轴端密封与轴承的摩擦损失 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%，大中型
•机械损失：由于泵轴与轴承间、泵轴 与填料间、叶轮表面与液体间的摩擦 等机械原因引起的能量损失。机械损 失用机械效率ηm表示。
mPPPm
容积损失：由于泵的泄漏、液体 的倒流等所造成，使得部分获得 能量的高压液体返回去被重新作 功而使Hale Waihona Puke Baidu出量减少浪费的能量。 容积损失用容积效率ηv表示。
V实 理际 论 1流 流 % 0 0 q q v v T 量 量 1％ 00
hf4lR2vg2 K1qV 2
hjK2qV2
hfhjK3qV 2
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2.冲击损失
泵与风机
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。
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泵与风机的总效率：
泵与风机
由上述分析可知，泵与风机的总效率等于流 动效率、容积效率和机械效率三者的乘积。
m vh
Pe
P
mPPPm
有效功率Pe
h实 理际 论 1扬 扬 0 % 0 H H 程 程 T 1％ 00
V实 理际 论 1流 流 % 0 0 q q v v T 量 量 1％ 00
通风机的容积损失发生在以下部位：
气体通过通风机的轴或轴套与 机壳之间的间隙Δ向外泄漏。由于 轴或轴套的直径较小，由此产生的 外泄漏可忽略不计。
气体通过叶轮进口与进气口之
间的间隙δ流回到叶轮进口的低压区。
和泵的情况类似，容积损失q 的大小
和间隙形式有关。
通风机容积损失示意图
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