流体力学：泵与风机教程文件
合集下载
流体力学泵与风机课件
详细描述
流量是泵在单位时间内输送的流体体积或质量，是衡量 泵输送能力的重要参数。扬程是泵所输送流体的出口压 力与入口压力之差，反映了泵对流体所做的功。功率是 泵在单位时间内所做的功或消耗的能量，反映了泵的工 作效率。效率是泵的实际输出功率与输入功率之比，反 映了泵的工作效率。转速是泵轴的旋转速度，反映了泵 的工作速度。这些性能参数是选择和使用泵的重要依据 。
详细描述
风机的工作原理主要是通过叶轮旋转产生的离心力或升力，使气体获得能量，如 压力和速度等。当叶轮旋转时，气体被吸入并随叶轮一起旋转，在离心力的作用 下，气体被甩向叶轮的外部，并获得能量，然后通过导流器将气体排出。
风机的性能参数
总结词
风机的性能参数
详细描述
风机的性能参数主要包括流量、压力、功率和效率等。流量表示单位时间内通过风机的气体体积或质 量，压力表示气体通过风机时所受到的压力，功率表示风机所消耗的功率，效率表示风机输出功率与 输入功率之比。这些性能参数是衡量风机性能的重要指标。
具有流动性、连续性和不 可压缩性，对流体的作用 力可以分解为法向应力和 切向应力。
流体静力学
静压力
静压力计算
流体在平衡状态下作用在单位面积上 的力，与重力加速度和高度有关。
通过压强计或压力传感器测量流体中 的静压力。
静压力特性
静压力沿重力方向递增，垂直方向上 静压力相等。
流体动力学
流量与速
流量是单位时间内流过某 一截面的流体体积，流速 是单位时间内流过某一截 面的距离。
05
CATALOGUE
泵与风机的应用场景
泵的应用场景
工业用水处理
泵在工业用水处理中用 于输送水、悬浮物和化
学药剂等。
农业灌溉
工程流体力学及泵与风机
元流能量方程的典型应用是毕托管问题，请参照基础部
分的有关内容。
2019/11/8
6
实际不可压缩流体恒定流元流能量方程，或伯努利方程的 表达式为：
Z1
p1
u12 2g
Z2
p2
u22 2g
hl12
请注意式中各项的物理意义和几何意义，特别是总水头， 测压管水头与水头损失
1、模型律的选择： 为了使模型和原型流动完全相似，除要几何相似外，各
独立的相似准数应同时满足。但实际上要同时满足各准数很 困难，甚至是不可能的，一般只能达到近似相似，就是保证 对流动起重要作用的力相似。如有压管流，粘滞力起主要作 用，应按雷诺准数设计模型；在大多明渠流动中，重力起主 要作用，应按弗诺得准数设计模型。
2019/11/8
15
11-2-3方程和因次分析法
把物理量的属性（类别）称为因次或量纲 ,一个正确的物
理方程，其各项的量纲或因此应该是相同的，这就是量纲 和谐原理。
根据量纲和谐原理，可以推求描述物理过程的方程或公式，
这一过程称为因次分析。
因次分析法有两种，一种称为瑞利法，适用于比较简单的
25
紊流：
对于圆管紊流，可以从理论上证明断面上流速分 布是对数型的 ：
u 1 0 ln y c
式中β为卡门通用系数由实验确定，y为点到管壁的距离，C为 积分常数。
2019/11/8
26
11-3-4层流与紊流沿程阻力系数的计算
根据尼古拉兹实验沿程阻力系数随雷诺数和粗糙度的 变化，划分为五个区：
流线：在某一时刻，各点的切线方向与通过该点的流体质点的流速
《泵与风机》课件——第二章 流体静力学
第二章 流体静力学
知识点1
流体静压力及其特性
目录
特性
静压力在电力 生产中的应用
1
3
2
4
概念
流体压强的
表示方法
1 概念
dp P Ⅰ dA K A
Ⅱ
• 在流体内部或流体与固体壁面所 存在的单位面积上的法向作用力称 为流体的压强。
1 概念
• 当流体处于静止状态时，流 体的压强称为流体静压强，用符 号P表示，单位为Pa。
2 特性 方向性：流体静压强的方向与作用面相垂直，并指向作 用面的内法线方向。
原因:1)静止流体不能承受剪力，即τ=0，故p垂直受压面； 2)因流体几乎不能承受拉力，故p指向受压面。
3 流体压强的表示方法
绝对压力
相对压力
当流体的静压力是以 VS
绝对真空为零点算起时。
P = Pa + γh
以大气压力Pa为零点算 起的压力叫做相对压力。
(2)在静止液体中，任意一点的静压强由两部分组成：一部分是 自由液面上的压强p0；另一部分是该点到自由液面的单位面积上的 液柱重量ρgh。
(3)在静止液体中，位于同一深度(h＝常数)的各点的静压强相 等，即任一水平面都是等压面。
2 第二表达式
z1
p1
g
z2
p2
g
z p c
g
P0
P2 P1
Z1
Z2
2 第二表达式
薄膜盒入水越深，高度差h越大。 而保持薄膜盒入水深度不变，旋转薄 膜方向，发现高度差h不变。
2 特性
大小性：流体静压强与 作用面在空间的方位无关， 仅是该点坐标的函数。
即：任意一点的静压强 大小在各方向上都相等。
2 特性
知识点1
流体静压力及其特性
目录
特性
静压力在电力 生产中的应用
1
3
2
4
概念
流体压强的
表示方法
1 概念
dp P Ⅰ dA K A
Ⅱ
• 在流体内部或流体与固体壁面所 存在的单位面积上的法向作用力称 为流体的压强。
1 概念
• 当流体处于静止状态时，流 体的压强称为流体静压强，用符 号P表示，单位为Pa。
2 特性 方向性：流体静压强的方向与作用面相垂直，并指向作 用面的内法线方向。
原因:1)静止流体不能承受剪力，即τ=0，故p垂直受压面； 2)因流体几乎不能承受拉力，故p指向受压面。
3 流体压强的表示方法
绝对压力
相对压力
当流体的静压力是以 VS
绝对真空为零点算起时。
P = Pa + γh
以大气压力Pa为零点算 起的压力叫做相对压力。
(2)在静止液体中，任意一点的静压强由两部分组成：一部分是 自由液面上的压强p0；另一部分是该点到自由液面的单位面积上的 液柱重量ρgh。
(3)在静止液体中，位于同一深度(h＝常数)的各点的静压强相 等，即任一水平面都是等压面。
2 第二表达式
z1
p1
g
z2
p2
g
z p c
g
P0
P2 P1
Z1
Z2
2 第二表达式
薄膜盒入水越深，高度差h越大。 而保持薄膜盒入水深度不变，旋转薄 膜方向，发现高度差h不变。
2 特性
大小性：流体静压强与 作用面在空间的方位无关， 仅是该点坐标的函数。
即：任意一点的静压强 大小在各方向上都相等。
2 特性
流体力学泵与风机总教学案
（一）、本学期教学目的要求：以任务引领课程为目标要求学生掌握水流和空气的特性、流动阻力和能量损失。
了解伯努利方程对流体动力学的意义。
掌握泵与风机的工作原理和构造;熟练掌握离心式泵与风机运行，调节及选用方法。
（二）、采用教材：名称:流体力学泵与风机习题集：复习思考题，自编习题版本:中国建筑工业出版社主要参考书：制冷空调设计（三）、教学大纲：上海科技管理学校编“泵与风机“教学大纲。
（四）、教学时数：总教学时数：36，分1学期完成。
已授时数：0，本学期时数36 (每周时数：2 ),后继时数：0 。
（五）、本学期教学范围：（从册章(课)始，至册章止）从第一篇第一章(课)始，至第二篇第九章(课)止。
（六）、作业布置次数及批改要求：布置10次以上作业，课堂练习，对作业中存在的问题进行分析讨论。
（七）、提高教学质量的打算和措施：以任务引领课程为目标，抓授课中的基础知识，化解课中难点，结合泵与风机基础知识及日常操作中易碰到的问题，分析讲解，力求通俗易懂，积极地调动学生学习本课程的积极性。
（八）、考核办法：本课程为考查课程。
平时测验加期末考试。
2、讲解示范任务：假设一个工作场景,某商场中央空调的风量调节主讲教师通过假设的工作场景引出以下几个流体力学概念:1、压力流和无压流压力流：空调系统的送风无压流：河流2、恒定流和非恒定流流场中任何空间一点上的运动要素都不随时间而改变，这样的流动称为恒定流。
如果流场中任何空间一点上的任何一个运动要素随时间而变化，这种流动称为非恒定流。
（举例说明）3、过流断面、流量、断面平均流速圆管、方管的管道截面积；平均流量：体积流量 m3/s；质量流量kg/s4、连续性方程：Q1=Q2；V1A1=V2A2；举例：例3-1、例3-2以典型设备辅以多媒体课件，进行讲解，解释流体动力学中流量、连续性方程的含义，并举例说明大多数学生能掌握流体动力学的概念3、操作训练各组学生完成相应的课堂练习工作任务为：P书66：3-1、3-2、3-3讲授法、项目教学法学生能够独立完成习题4、教师点评对各组学生检查课堂练习的结果通过课堂练习情况，了解学生学习掌握的情况，点评学生学习情况。
流体力学·泵与风机 - 山西建筑职业技术学院精品课程
二、压缩性和热胀性：
流 体 力 学 泵 与 风 机 精 品 课 程 第 一 章 ·
（一）压缩性： 1、定义：在一定的温度下，流体的体积随压强升高 而缩小的性质称为流体的压缩性。 2、表示方法：流体压缩性的大小用压缩率κ来表示。 它表示当温度保持不变时，单位压强增量引起流体 体积的相对缩小量。 1 d k dp 式中：κ—流体的压缩率，m2／N； dp—流体压强的增加量，Pa； V —流体的原有的密度，m3； dV—流体密度的增加量，m3。
二、流体的力学模型：
流 体 力 学 泵 与 风 机 精 品 课 程 第 一 章 ·
1、连续介质假设；
2、无粘性假设； 3、不可压缩假设。
流 体 力 学 泵 与 风 机 精 品 课 程 第 一 章 ·
传统的散热器采暖系统
地板辐射热水采暖系统
采暖系统以热水为介质，通过学 习《流体力学· 泵与风机》可以解决采 暖系统阻力损失的计算、阻力平衡以 及循环泵扬程确定等问题。
第三节
流 体 力 学 泵 与 风 机 精 品 课 程 第 一 章 ·
作用在流体上的力 及力学模型
一、作用在流体上的力：
（一）质量力：
1、定义：质量力是指作用在流体某体积内所有流体质点上 并与这一体积的流体质量成正比的力，又称体积力。 在均匀流体中，质量力与受作用流体的体积成正比。 是一种非接触力。 2、表现： 由于流体处于地球的重力场中，受到地心的引力作 用，因此流体的全部质点都受有重力，G = mg这是最 普遍的一个质量力。
2 3
dV 因为 V dT
所以dV dT V
0.0005 50 8
1
0.2m3
2—膨胀水箱
图1-1 自然循环热水采暖系统图 1—热水锅炉 3学 泵 与 风 机 精 品 课 程 第 一 章 ·
流体力学泵与风机PPT课件
螺杆泵
外齿轮 内齿轮 双螺杆 三螺杆
真空泵
滑片泵等
其他类型泵
喷射泵
水锤泵等
4
※ 泵与风机的主要部件※
（一）离心泵与风机的主要部件
离心泵的主要部件有：叶轮、吸入室、压出室、 密封装置等。
叶轮一般由前盖板、叶片、后盖板和轮毂组成。
叶轮的分类
封闭式一般用于输送清水效率高 半开式一般用于输送杂质的流体 开式因效率低很少采用
（3）功率。功率主要有两种。 有效功率：是指在单位时间内通过泵与风机的全部流 体获得的总能量。这部分功率完全传递给通过泵与风 机的流体，以符号Ne表示，它等于流量和扬程（全压） 的乘积，常用的单位是kW，可按下式计算：
9
泵与风机的基本性能参数
Ne=γQ H = QP
（式10.1）
式中 γ—通过泵与风机的流体容重（kN/m3）。
29
离心式泵与风机的基本理论
随着泄漏的出现导致出口流量降低，又消耗一定的功 率。泄漏量q可（m3/s）按以下公式进行计算
图10.5 机内流体泄漏回流示意图
30
离心式泵与风机的基本理论
31
离心式泵与风机的基本理论
32
离心式泵与风机的基本理论
33
泵与风机的性能曲线
离心式泵与风机的性能曲线
34
泵与风机的性能曲线
11
泵与风机的基本性能参数
汽蚀余量是指水泵吸入口处单位重量液体必须具有的 超过饱和蒸汽压力的富余能量，也称为必须的净正吸 入水头。汽蚀余量一般用来反映泵的吸水性能，其单 位仍为mH2O。 Hs值与Hsv值是从不同角度反映水泵 吸水性能的参数，通常，Hs值越大，水泵吸水性能越 好；Hsv越小，水泵吸水性能越好。Hs及Hsv是确定 水泵安装高度的参数。 为了方便用户使用，每台泵或风机出厂前在机壳上都 嵌有一块铭牌，铭牌上简明地列出了该泵或风机生产 年月日及在设计转速下运转时，效率最高时的流量、 扬程(或全压)、转速、电机功率及允许吸上真空高度 值。
外齿轮 内齿轮 双螺杆 三螺杆
真空泵
滑片泵等
其他类型泵
喷射泵
水锤泵等
4
※ 泵与风机的主要部件※
（一）离心泵与风机的主要部件
离心泵的主要部件有：叶轮、吸入室、压出室、 密封装置等。
叶轮一般由前盖板、叶片、后盖板和轮毂组成。
叶轮的分类
封闭式一般用于输送清水效率高 半开式一般用于输送杂质的流体 开式因效率低很少采用
（3）功率。功率主要有两种。 有效功率：是指在单位时间内通过泵与风机的全部流 体获得的总能量。这部分功率完全传递给通过泵与风 机的流体，以符号Ne表示，它等于流量和扬程（全压） 的乘积，常用的单位是kW，可按下式计算：
9
泵与风机的基本性能参数
Ne=γQ H = QP
（式10.1）
式中 γ—通过泵与风机的流体容重（kN/m3）。
29
离心式泵与风机的基本理论
随着泄漏的出现导致出口流量降低，又消耗一定的功 率。泄漏量q可（m3/s）按以下公式进行计算
图10.5 机内流体泄漏回流示意图
30
离心式泵与风机的基本理论
31
离心式泵与风机的基本理论
32
离心式泵与风机的基本理论
33
泵与风机的性能曲线
离心式泵与风机的性能曲线
34
泵与风机的性能曲线
11
泵与风机的基本性能参数
汽蚀余量是指水泵吸入口处单位重量液体必须具有的 超过饱和蒸汽压力的富余能量，也称为必须的净正吸 入水头。汽蚀余量一般用来反映泵的吸水性能，其单 位仍为mH2O。 Hs值与Hsv值是从不同角度反映水泵 吸水性能的参数，通常，Hs值越大，水泵吸水性能越 好；Hsv越小，水泵吸水性能越好。Hs及Hsv是确定 水泵安装高度的参数。 为了方便用户使用，每台泵或风机出厂前在机壳上都 嵌有一块铭牌，铭牌上简明地列出了该泵或风机生产 年月日及在设计转速下运转时，效率最高时的流量、 扬程(或全压)、转速、电机功率及允许吸上真空高度 值。
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。
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。
流体力学泵与风机ppt课件
h
rg
cos
1.2流体机械分类和结构 1.2.1流体机械的分类 • 按工作介质分类： 液体机械和气体机械两大类。液体机械最常见的是泵，气体机械最常 见的有通风机和鼓风机。 • 按工作原理分类： 叶轮式、容积式以及其他如射流泵等三大类。 1.2.2叶轮式泵与风机的结构与运行管理 叶轮式泵与风机一般根据作功原理可以分为离心式、轴流式和混流式。 （1）离心式泵与风机的工作原理和结构特性 离心泵启动前需要使泵体和水管内充满水，然后启动电动机带动叶轮 高速旋转，产生的离心力使流体随之旋转从而获得能量。流体沿离心 方向流出叶轮进入螺旋形机壳，将部分动能转化为压力能，再通过排 水管排出。叶轮连续旋转，在叶轮入口处不断形成真空，从而使流体 连续不断地被泵吸入和排出。
流体力学泵与风机
主要内容
1. 2. 3. 4. 5. 6. 流体与流体机械 流体力学基础 泵与风机的性能 流动阻力及管路特性曲线 泵与风机的运行与调节 管路系统设计与配置
1. 流体与流体机械
• 学习引导 本章介绍流体、流体机械、流体性质及几种主要流体机械的结构。对 流体机械在空调制冷系统中的应用也将通过实践环节进行介绍。 • 本章重点 （1）流体的主要特征、流体机械的作用 （2）流体的主要物理性质 （3）流体机械的分类 （4）离心式泵与风机的运行原理和组成结构 （5）轴流式泵与风机的运行原理和组成结构 （6）泵与风机在制冷系统中的应用质量的流体所占有的体积，即为v（m3/kg）。 1 V 其表达式为： v v m 或 1.1.3压缩性和热胀性 流体受压时体积缩小、密度增大的性质，称为流体的压缩性；流体受 热时体积膨胀、密度减小的性质，称为流体的热胀性。 （1）液体的压缩性和热胀性 液体的压缩性用压缩系数表示，它表示单位压增所引起的体积变化率。 dV V 表达式为：
《泵与风机》课件——第八章 泵与风机的运行
稳定工作点
流体在管路中流动时，都是依靠静压来克服管道
阻力，因此风机的工作点由静压性能曲线与管路系统
特性曲线的交点M来决定。
图中竖线是动压
10
泵和风机的工作点及运行稳定性
二、泵和风机工作的不稳定性
1.不稳定工作点
具有驼峰形性能曲线的泵和风机
会出现两个工作点，M1和M2。
11
泵和风机的工作点及运行稳定性
2.喘振现象及其预防措施
当泵和风机具有驼峰性能曲线，又配有大容量的管路系统时，可能
会出现流量、能头的大幅度波动，引起泵或风机及其管路系统的周期性剧
烈震动，并伴有强烈的噪声，这种现象称为喘振或飞动现象。
13
泵和风机的工作点及运行稳定性
2.喘振现象及其预防措施
当系统需要的流量小于qvk时，关小阀门，
管路特性曲线变陡，工作点应移至B点，但管路
当泵和风机在M2左侧工作时，泵所
产生的能量小于管路所需，这时流量就会减
小。当泵和风机在M2右侧工作时，泵所产
生的能量大于管路所需，这时流量就会增大。
这也就是说。一遇到扰动，泵和风机就会离
开原来的工作点,不能自动回到原来位置。
故M2称为不稳定工作点。
试分析M1是否为稳定工作点。
12
泵和风机的工作点及运行稳定性
➢ 并联工作后的总流量大于每
台泵单独工作时的流量，但
并联工作时每台泵的流量比
单独工作时减少了。
➢ 两台泵并联后的总流量小于
两台泵单独工作时流量之和。
锅炉给水泵的调节方式
扬程
>
并联后的总扬程比每台泵单独
工作时高。这是因为输送的管路仍
是原有的，而管路的阻力损失随流
流体力学泵与风机 电子教案
流体力学泵与风机电子教案授课时间周次星期节次课题:流体力学的研究对象和任务教学目标:掌握流体力学的研究对象和任务以及流体的主要力学性质，了解流体力学的应用情况。
教学重难点:流体力学的研究对象，流体的主要力学性质教学方法: 讲授法，实例法教具:黑板，粉笔，教案时间分配:一、复习回顾5分钟;二、新课引入5分钟;三、新课讲解75分钟;四、小结5分钟;五、作业10分钟。
教学过程: 第一节概述一、流体力学的研究对象和任务流体力学的研究对象是流体。
流体包括液体和气体。
流体力学的任务是研究流体静止和运动时的宏观力学规律，并运用这些规律解决工程技术中的问题。
它是力学学科的一个组成部分。
流体力学由两个基本部分组成:一是研究流体静止规律的流体静力学;二是研究流体运动规律的流体动力学。
二、流体力学的应用流体力学在暖通与空调和燃气工程中得到广泛的应用，是一门重要的专业基础课程。
在供热、空气调节、燃气输配、通风除尘等工程中都是以流体作为工作介质、通过流体的各种物理作用对流体的流动有效地加以组织来实现的。
三、单位采用国际单位制，基本单位是:长度用米(m);时间用秒(s);质量用千克 (kg);力为导出单位，采用牛顿(N)。
由于我国长期使用工程单位，实际工作遇到的某些量仍然用工程单位表示。
第二节流体的主要力学性质一、流体的基本特征流体区别于固体的基本特征是流体具有流动性。
流动性使流体的运动具有以下特点:第一，流体的形状是由约束它的边界形状决定的，不同的边界必将产生不同的流动。
因此，流体流动的边界条件是对流体的运动有重要影响的外因。
第二，流体的运动和流体的变形联系在一起。
当流体运动时，其内部各质点之间有着复杂的相对运动，所以流体的变形又与其力学性质密切相关。
二、流体的主要力学性质(一)惯性和重力特性 (1(惯性:是物体维持原有静止或运动状态的能力。
表征物体惯性大小的是质量，质量愈大惯性就愈大。
2(重力特性:流体受地球引力作用的特性，称为重力特性。
流体力学泵与风机要点PPT学习教案
第11页/共71页
2021/8/15
12
一、连续性方程
在工程上和自然界中，流体流动多数都是在某些周界所限定的空 间内沿某一方向流动，即一维流动的问题，所谓一维流动是指流动 参数仅在一个方向上有显著的变化，而在其它两个方向上的变化非 常微小，可忽略不计。例如在管道中流动的流体就符合这个条件。
第12页/共71页
dqm=ρVdA
(3-17)
第5页/共71页
27021/8/15
图 3-6 管内流动速度分布
第6页/共71页
28021/8/15
六、均匀流和非均匀流
根据流场中同一条 流线各空间点 上的流速是否相同，可将总流分为均匀流 和非均匀流。若相V同则 称u(为x,均y匀) 流i ，v(x, x) j
第7页/共71页
第1页/共71页
2021/8/15
2
23021/8/15
不相同。这时从管道中流出的射流形状也不随时间而变。这种运动流体中任一 点的流体质点的流动参数(压强和速度等)均不随时间变化，而只随空间点位置 不同而变化的流动，称为定常流动。现将阀门A关小，则流入水箱的水量小于 从阀门B流出的水量，水箱中的水位就逐渐下降，于是水箱和管道任一点流体 质点的压强和速度都逐渐减小，射流的形状也逐渐向下弯曲。
图 3-9 均匀流
第8页/共71页
2021/8/15
9
21021/8/15
图 3-10 非均匀流
第9页/共71页
缓变流
急变流
缓变流
急变流
缓变流
急变流
急变流
缓变流
急变流
图 3-11 缓变流和急变流
第10页/共71页
2021/8/15
11
流体力学泵与风机ppt文档
流体力学泵与风机
第一章 绪 论
• §1.1 • §1.2 • §1.3 • §1.4
认识流体力学 作用在流体上的力 流体的主要力学性质 流体的力学模型
§1.1 认识流体力学
一、流体力学的定义：
研究流体在静止与运动状态下的力学规律及其工程应用的 学科（研究对象、内容及目的）
二、流体的定义：
具有流动性的物体是流体（即能够流动的物体）。
• 对于均质流体，质量力与体积成正比，又称体 积力或超距力
• 质量力包括重力和惯性力
• 单位质量所受到的质量力称为单位质量力，用
f 表示
• 对于均质流体
f FXi YjZk m
• 单位质量重力（X，Y，Z）=（0，0，-g)
• 单位质量惯性力 f ma a
m
二、表面力
• 表面力是作用在流体表面或截面上且与作用面的面积成 正比的力，表面力又称面积力或接触力
自然界物质存在的主要形态：固态、液态和气态 液体和气体是流体 流体与固体的区别 ➢固体静止时既能承受压力，也能承受拉力与剪切力 ； ➢流体只能承受压力，一般不能承受拉力，任何一个
微小的剪切力都能使流体发生连续的变形。
液体与气体的区别：
➢ 液体的流动性小于气体；
➢气体易于压缩；而液体难于压缩 ；
➢液体具有一定的体积，并取决于容器的形状，存在 一个自由液面；气体充满任何容器，而无一定体积， 不存在自由液面。
3. 数值方法 数值研究的一般过程是：对流体力学数学方程作简化和数
值离散化，编制程序作数值计算，将计算结果与实验结果比较。
常用的方法有：有限差分法、有限元法、有限体积法、边界 元法、谱分析法等。
计算的内容包括：飞机、汽车、河道、桥梁、涡轮机等流 场计算；湍流、流动稳定性、非线性流动等数值模拟。大型工 程计算软件已成为研究工程流动问题的有力武器。
第一章 绪 论
• §1.1 • §1.2 • §1.3 • §1.4
认识流体力学 作用在流体上的力 流体的主要力学性质 流体的力学模型
§1.1 认识流体力学
一、流体力学的定义：
研究流体在静止与运动状态下的力学规律及其工程应用的 学科（研究对象、内容及目的）
二、流体的定义：
具有流动性的物体是流体（即能够流动的物体）。
• 对于均质流体，质量力与体积成正比，又称体 积力或超距力
• 质量力包括重力和惯性力
• 单位质量所受到的质量力称为单位质量力，用
f 表示
• 对于均质流体
f FXi YjZk m
• 单位质量重力（X，Y，Z）=（0，0，-g)
• 单位质量惯性力 f ma a
m
二、表面力
• 表面力是作用在流体表面或截面上且与作用面的面积成 正比的力，表面力又称面积力或接触力
自然界物质存在的主要形态：固态、液态和气态 液体和气体是流体 流体与固体的区别 ➢固体静止时既能承受压力，也能承受拉力与剪切力 ； ➢流体只能承受压力，一般不能承受拉力，任何一个
微小的剪切力都能使流体发生连续的变形。
液体与气体的区别：
➢ 液体的流动性小于气体；
➢气体易于压缩；而液体难于压缩 ；
➢液体具有一定的体积，并取决于容器的形状，存在 一个自由液面；气体充满任何容器，而无一定体积， 不存在自由液面。
3. 数值方法 数值研究的一般过程是：对流体力学数学方程作简化和数
值离散化，编制程序作数值计算，将计算结果与实验结果比较。
常用的方法有：有限差分法、有限元法、有限体积法、边界 元法、谱分析法等。
计算的内容包括：飞机、汽车、河道、桥梁、涡轮机等流 场计算；湍流、流动稳定性、非线性流动等数值模拟。大型工 程计算软件已成为研究工程流动问题的有力武器。
流体力学泵与风机第章
2 2 p u p u 1 1 2 2 z z h 1 2 l 1 2 2 g 2 g
hl12 称为水头损失
§3.7 过流断面的压强分布
思考： 静止液体压强分布
p z C g
运动液体压强分布？ 应与重力，粘性力，惯性力 处于动态平衡 直线惯性力，离心惯性力 一、流动分类 均匀流：流线平行的流动 不均匀流： 缓变流：流线近于平行的流动 急变流：流向变化显著的流动
b'
静水头线
p g 1/
1
c' H
不可压缩理想流体在重力场 中作定常流动时，沿流线单位 重力流体的总水头线为一平行 于基准线的水平线。
p2 / g
2
z1
a
z2
a'
方程中各项均有物理意义和几何意义，如下表：
u2 u2
二、皮托管--元流能量方程的应用 原理：弯成直角的玻璃管两端开口，一端的开口面向 来流，另一端的开口向上，管内液面高出水面h，水中 的A端距离水面H0。 由B至A建立伯努利方程
2 2 p u p u 1 2 z 1 z 2 1 2 2 g 2 g
即：
理想流体恒定元 流的能量方程 或称伯努利方程
翼型动画
u2 z H(常数 ) 2g p
马格努斯效应动画
总水头线
位 置 水 头
压 强 水 头
速 度 水 头
总 水 头
u12 / 2 g
b c
2 u2 / 2g
u d A u d A 1 1 2 2
注：1、对于不可压管流 , 流速与断面积是反比关系，截面 小流速大, 截面大流速小 Q2 2、Q，v，A 知其二，由连续性方程可求其三 分流时：Q Q Q 1 2 3
hl12 称为水头损失
§3.7 过流断面的压强分布
思考： 静止液体压强分布
p z C g
运动液体压强分布？ 应与重力，粘性力，惯性力 处于动态平衡 直线惯性力，离心惯性力 一、流动分类 均匀流：流线平行的流动 不均匀流： 缓变流：流线近于平行的流动 急变流：流向变化显著的流动
b'
静水头线
p g 1/
1
c' H
不可压缩理想流体在重力场 中作定常流动时，沿流线单位 重力流体的总水头线为一平行 于基准线的水平线。
p2 / g
2
z1
a
z2
a'
方程中各项均有物理意义和几何意义，如下表：
u2 u2
二、皮托管--元流能量方程的应用 原理：弯成直角的玻璃管两端开口，一端的开口面向 来流，另一端的开口向上，管内液面高出水面h，水中 的A端距离水面H0。 由B至A建立伯努利方程
2 2 p u p u 1 2 z 1 z 2 1 2 2 g 2 g
即：
理想流体恒定元 流的能量方程 或称伯努利方程
翼型动画
u2 z H(常数 ) 2g p
马格努斯效应动画
总水头线
位 置 水 头
压 强 水 头
速 度 水 头
总 水 头
u12 / 2 g
b c
2 u2 / 2g
u d A u d A 1 1 2 2
注：1、对于不可压管流 , 流速与断面积是反比关系，截面 小流速大, 截面大流速小 Q2 2、Q，v，A 知其二，由连续性方程可求其三 分流时：Q Q Q 1 2 3
- 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)。
螺杆泵
外齿轮 内齿轮 双螺杆 三螺杆
真空泵
滑片泵等
其他类型泵
喷射泵
水锤泵等
5
※ 泵与风机的主要部件※
（一）离心泵与风机的主要部件
离心泵的主要部件有：叶轮、吸入室、压出室、 密封装置等。
叶轮一般由前盖板、叶片、后盖板和轮毂组成。
叶轮的分类
封闭式一般用于输送清水效率高 半开式一般用于输送杂质的流体 开式因效率低很少采用
13
离心式泵与风机的基本理论
※ 离心式泵与风机的基本理论※
速度三角形
由理论力学可知，绝对速度是指运动物体相对于静止 参照系的运动速度，相对速度则是指运动物体相对于 运动参照系的速度，而运动参照系相对于静止参照系 的速度被称为牵连速度。当流体在离心式泵与风机的 叶轮中运动时可以认为，流体相对外界环境系统的运 动速度是绝对速度w，而流体相对于叶轮的运动速度 是相对速度u，叶轮相对外界环境系统的速度是牵连速 度，且有v=w+u。图10.1表示流体在叶轮流道中流动示 意图。
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※
泵与风机
泵与风机的基本理论
泵与风机的基本理论
1 1 泵与风机的分类及组成 2 2 泵与风机的基本性能参数 3 3 离心式泵与风机的基本理论 4 4 泵与风机的性能曲线 5 5 相似定律及比转数
2
※ 泵与风机的分类※
一、按产生压力的大小分类 （1）泵按产生压力的大小分类
低压泵：压力小于2MPa 中压泵：压力在2-6MPa
程度，有效功率Ne与轴功率N的比值称为效率η，即
Ne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。
轴功率：是指原动机加在泵或风机转轴上的功率，以符号N表示， 常用的单位是kW。泵或风机不可能将原动机输入的功率完全传 递给流体，还有一部分功率被损耗掉了，这些损耗包括
① 转动时，由于摩擦产生的机械损失；
② 克服流动阻力产生的水力损失；
③ 由于泄漏产生的容积损失等。
（4）效率。效率反映了泵或风机将轴功率N转化为有效功率Ne的
吸入室：离心泵吸水管法兰接头至叶轮进口的空 间称为吸入室，其作用是以最小的阻力损失，引
6
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。
锥形吸入室 吸入室的分类
环形吸入室
半螺旋形吸入室
压出室：叶轮出口至压水管法兰街头处的空间，起 作用是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 体的部分动能转化为压力能。 压出室分为两类即螺旋形压出室和环形压出室。
（3）功率。功率主要有两种。 有效功率：是指在单位时间内通过泵与风机的全部流 体获得的总能量。这部分功率完全传递给通过泵与风 机的流体，以符号Ne表示，它等于流量和扬程（全压） 的乘积，常用的单位是kW，可按下式计算：
10
泵与风机的基本性能参数
Ne=γQ H = QP
（式10.1）
式中 γ—通过泵与风机的流体容重（kN/m3）。
12
泵与风机的基本性能参数
汽蚀余量是指水泵吸入口处单位重量液体必须具有的 超过饱和蒸汽压力的富余能量，也称为必须的净正吸 入水头。汽蚀余量一般用来反映泵的吸水性能，其单 位仍为mH2O。 Hs值与Hsv值是从不同角度反映水泵 吸水性能的参数，通常，Hs值越大，水泵吸水性能越 好；Hsv越小，水泵吸水性能越好。Hs及Hsv是确定 水泵安装高度的参数。 为了方便用户使用，每台泵或风机出厂前在机壳上都 嵌有一块铭牌，铭牌上简明地列出了该泵或风机生产 年月日及在设计转速下运转时，效率最高时的流量、 扬程(或全压)、转速、电机功率及允许吸上真空高度 值。
（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。
（1）流量。是指泵与风机在单位时间内所输送的流体 体积，即体积流量，以符号Q表示，单位为L/s、m3/h 或m3／s。
（2）扬程（全压或压头）。单位重量流体通过泵与风 机后获得的能量增量。对于水泵，此能量增量叫做扬 程，以符号H表示，单位是mH2O；对于风机，此能量 增量叫做全压或压头，以符号P表示，单位是Pa。
高压泵：压力高于6MPa
（2）风机按产生压力的大小分类
通风机：全压小于15KPa 鼓风机：全压小于15~340KPa 压气机：全压大于于340KPa
3
※泵与风机的分类※
（3）通风机按产生全压的大小可分为 低压离心通风机：全压小于1KPa 中压离心通风机：全压在1~3KPa 高压离心通风机：全压在3~15KPa 低压轴流通风机：全压小于0.5KPa 高压轴流通风机：全压在0.5~5KPa
7
密封装置
密封装置分为密封环和轴端密封。
密封环又称口环。由于叶轮出口的压力较高，入口压力 较低，则由叶轮流出的流体将有一部分反流回叶轮进口。 为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，在叶轮进口外圈与泵壳之间加装密封环。
一般泵采用平环式及角接式，高压泵则采用迷宫式
轴端密封。泵轴通过泵体向外伸出，在转动部件与静 止部件之间存在间隙，若泵内压力大于外界压力，流 体则从间隙向外泄露，若泵吸入端处于真空状态，则 空气通过间隙流入泵内，严重影响泵的工作，为减小 泄露，在间隙处装有轴端密封装置。
二、按工作原理的分类
风机
叶片式风机
容积式风机
离心式风机 轴流式风机 往复式风机
回转式风机
叶氏风机 罗茨风机 螺杆风机等
4
叶片式泵
离心泵
单级
单吸式 双吸式
多级
节段式 蜗壳式（水平中开式） 圆筒形双壳体式
轴流泵
固定叶片 可调叶片
斜流泵
蜗壳式
导叶式
旋涡泵
活塞式
容积式泵 泵
往复泵 回转泵
柱塞式 隔膜式 齿轮泵
外齿轮 内齿轮 双螺杆 三螺杆
真空泵
滑片泵等
其他类型泵
喷射泵
水锤泵等
5
※ 泵与风机的主要部件※
（一）离心泵与风机的主要部件
离心泵的主要部件有：叶轮、吸入室、压出室、 密封装置等。
叶轮一般由前盖板、叶片、后盖板和轮毂组成。
叶轮的分类
封闭式一般用于输送清水效率高 半开式一般用于输送杂质的流体 开式因效率低很少采用
13
离心式泵与风机的基本理论
※ 离心式泵与风机的基本理论※
速度三角形
由理论力学可知，绝对速度是指运动物体相对于静止 参照系的运动速度，相对速度则是指运动物体相对于 运动参照系的速度，而运动参照系相对于静止参照系 的速度被称为牵连速度。当流体在离心式泵与风机的 叶轮中运动时可以认为，流体相对外界环境系统的运 动速度是绝对速度w，而流体相对于叶轮的运动速度 是相对速度u，叶轮相对外界环境系统的速度是牵连速 度，且有v=w+u。图10.1表示流体在叶轮流道中流动示 意图。
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※
泵与风机
泵与风机的基本理论
泵与风机的基本理论
1 1 泵与风机的分类及组成 2 2 泵与风机的基本性能参数 3 3 离心式泵与风机的基本理论 4 4 泵与风机的性能曲线 5 5 相似定律及比转数
2
※ 泵与风机的分类※
一、按产生压力的大小分类 （1）泵按产生压力的大小分类
低压泵：压力小于2MPa 中压泵：压力在2-6MPa
程度，有效功率Ne与轴功率N的比值称为效率η，即
Ne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。
轴功率：是指原动机加在泵或风机转轴上的功率，以符号N表示， 常用的单位是kW。泵或风机不可能将原动机输入的功率完全传 递给流体，还有一部分功率被损耗掉了，这些损耗包括
① 转动时，由于摩擦产生的机械损失；
② 克服流动阻力产生的水力损失；
③ 由于泄漏产生的容积损失等。
（4）效率。效率反映了泵或风机将轴功率N转化为有效功率Ne的
吸入室：离心泵吸水管法兰接头至叶轮进口的空 间称为吸入室，其作用是以最小的阻力损失，引
6
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。
锥形吸入室 吸入室的分类
环形吸入室
半螺旋形吸入室
压出室：叶轮出口至压水管法兰街头处的空间，起 作用是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 体的部分动能转化为压力能。 压出室分为两类即螺旋形压出室和环形压出室。
（3）功率。功率主要有两种。 有效功率：是指在单位时间内通过泵与风机的全部流 体获得的总能量。这部分功率完全传递给通过泵与风 机的流体，以符号Ne表示，它等于流量和扬程（全压） 的乘积，常用的单位是kW，可按下式计算：
10
泵与风机的基本性能参数
Ne=γQ H = QP
（式10.1）
式中 γ—通过泵与风机的流体容重（kN/m3）。
12
泵与风机的基本性能参数
汽蚀余量是指水泵吸入口处单位重量液体必须具有的 超过饱和蒸汽压力的富余能量，也称为必须的净正吸 入水头。汽蚀余量一般用来反映泵的吸水性能，其单 位仍为mH2O。 Hs值与Hsv值是从不同角度反映水泵 吸水性能的参数，通常，Hs值越大，水泵吸水性能越 好；Hsv越小，水泵吸水性能越好。Hs及Hsv是确定 水泵安装高度的参数。 为了方便用户使用，每台泵或风机出厂前在机壳上都 嵌有一块铭牌，铭牌上简明地列出了该泵或风机生产 年月日及在设计转速下运转时，效率最高时的流量、 扬程(或全压)、转速、电机功率及允许吸上真空高度 值。
（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。
（1）流量。是指泵与风机在单位时间内所输送的流体 体积，即体积流量，以符号Q表示，单位为L/s、m3/h 或m3／s。
（2）扬程（全压或压头）。单位重量流体通过泵与风 机后获得的能量增量。对于水泵，此能量增量叫做扬 程，以符号H表示，单位是mH2O；对于风机，此能量 增量叫做全压或压头，以符号P表示，单位是Pa。
高压泵：压力高于6MPa
（2）风机按产生压力的大小分类
通风机：全压小于15KPa 鼓风机：全压小于15~340KPa 压气机：全压大于于340KPa
3
※泵与风机的分类※
（3）通风机按产生全压的大小可分为 低压离心通风机：全压小于1KPa 中压离心通风机：全压在1~3KPa 高压离心通风机：全压在3~15KPa 低压轴流通风机：全压小于0.5KPa 高压轴流通风机：全压在0.5~5KPa
7
密封装置
密封装置分为密封环和轴端密封。
密封环又称口环。由于叶轮出口的压力较高，入口压力 较低，则由叶轮流出的流体将有一部分反流回叶轮进口。 为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，在叶轮进口外圈与泵壳之间加装密封环。
一般泵采用平环式及角接式，高压泵则采用迷宫式
轴端密封。泵轴通过泵体向外伸出，在转动部件与静 止部件之间存在间隙，若泵内压力大于外界压力，流 体则从间隙向外泄露，若泵吸入端处于真空状态，则 空气通过间隙流入泵内，严重影响泵的工作，为减小 泄露，在间隙处装有轴端密封装置。
二、按工作原理的分类
风机
叶片式风机
容积式风机
离心式风机 轴流式风机 往复式风机
回转式风机
叶氏风机 罗茨风机 螺杆风机等
4
叶片式泵
离心泵
单级
单吸式 双吸式
多级
节段式 蜗壳式（水平中开式） 圆筒形双壳体式
轴流泵
固定叶片 可调叶片
斜流泵
蜗壳式
导叶式
旋涡泵
活塞式
容积式泵 泵
往复泵 回转泵
柱塞式 隔膜式 齿轮泵