泵与风机第二章
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第二章泵与风机性能教材
1 1 0.68n
2 3 s
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。
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
流动损失流动损失流体与各部分流道壁面摩擦所产生的流体与各部分流道壁面摩擦所产生的摩擦阻力损失摩擦阻力损失边界层分离边界层分离二次涡流所产生的二次涡流所产生的漩涡损失漩涡损失流量改变流量改变流动角不等于安装角时流动角不等于安装角时产生的产生的冲击损失冲击损失摩擦损失摩擦损失涡流损失涡流损失冲击损失冲击损失与流体输与流体输送量有关送量有关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vt摩擦涡流损失冲击损失冲击损失泄漏损失以后弯式为例实际实际hhqqvv曲线曲线叶片有限时环流系数k1是结构参数的函数与叶片数r由于泄漏损失曲线向左移动
H(p)—qv，P—qv，η —qv 的 关 系 曲 线 。 用 于 合理选择泵与风机，使其工作在最高效率范围 内。
离心式泵与风机性能曲线 轴流式泵与风机性能曲线
1、流与扬程（H—qv）曲线
无限多叶片，理想流体时HT∞—qvT曲线
H T
2 u 2 cot 2a u2 u2 1 u 2 v2u (u 2 v2m cot 2a ) qvT g g g gD2 b2
第二章泵与风机的性能
• 理解并掌握泵与风机的各种功率、损失、效率及相互关系;
• 理解泵与风机的理论性能曲线与实际性能曲线，以及两者之
间的差异和差异产生的原因; • 熟悉并掌握叶片式泵与风机实际性能曲线的特性。
泵与风机课件(3) 第二章泵与风机的性能
四、泵与风机的总效率
泵与风机的总效率等于有效功率和轴功率之比。即：
Pe Ph P Pe mV h Psh Psh Ph P
泵与风机 Pumps and Fans
• 离心式泵与风机的总效率视其容量、型式 和结构而异。 • 离心式泵：0.6—0.9 • 离心式风机：0.7—0.9，高效风机0.9以上 • 轴流泵：0.7—0.89 • 大型轴流风机：0.9以上
泵与风机 Pumps and Fans 【例 1-2】 有一输送冷水的离心泵，当转速为1450r/min时， 流 量 为 qV=1.24m3/s ， 扬 程 H=70m ， 此 时 所 需 的 轴 功 率
Psh=1100kW ，容积效率 V=0.93 ， 机械效率 m=0.94 ，求流动 效率为多少?（已知水的密度ρ=1000kg/m3）。
泵与风机 Pumps and Fans
一、能头与流量性能曲线（H-qV ）
1）HT-qVT曲线
HT
由无限多叶片时的理论能头可得：
2 qVT u ctg 2a 1 u2 u2 u22u ( u2 ctg 2a ) 2 qVT A - BqVT g g D2b2 g gD2b2
（1）增加密封的轴向长度，加大沿程阻力 （2）在间隙入口和出口采取节流措施，增大局部阻力 （3）采用不同形式的密封环
泵与风机 Pumps and Fans
（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，
V
P Pm P gqV H T qV V P Pm g qV q H T qV q
q q1 q2 q3 P kW V — —容积损失功率， q — —泄露流量， m3 / s
《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
泵与风机完整课件
混流式 往复式
容积式：回转式：叶 罗 罗氏 杆 茨风 风 风机 机 机
1.叶片式（动力式）
离心式 (小流量，高扬程)
7
轴流式 (大流量，低扬程)
混流式
(中流量，中扬程)
风机
轴流式静叶可调引风机
动叶
入口静叶 出口静叶
入口静叶调节机构
8
2、容积式
柱塞泵
9
（往复泵）
工作原理（活塞式）：活塞向左 移动→泵缸容积↑ →泵体压力 ↓，排出阀门关阀，吸入杆打开， 液体吸入； 活塞向右移动→泵缸容积↓ → 泵体压力↑ →排出阀门打开， 吸入杆关闭，液体排出。 特点：单动泵由于吸入阀和排出 阀均在活塞一侧，吸液时不能排 液，排液时不能吸液，所以泵排 液不连续，不均匀。优点是流量 小，压力高。
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 功而使排出量减少浪费的能量。 容积损失用容积效率ηv表示。
h
24实 理际 论压 压头 头
100 %
He HT
100％
V
实际流量 理论流量
100 %
Qe QT
100％
24
1.机械损失和机械效率
• 机械损失主要包括轴端密封与轴承的摩擦损失及叶轮前后盖板外表面 与流体之间的圆盘摩擦损失两部分。
•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。
25
Pm Pm1Pm2
m
P
Pm P
25
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）对给定的能头，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。
泵与风机 杨诗成 第四版第二章计算题及答案
2-1，某离心水泵叶轮b 1=3.2cm ，b 2=1.8cm 。
叶片进口边内切圆圆心距轴心线的距离R 1c =8.6cm ，叶片出口边处R 2=19cm 。
β1g =17°，β2g =21°，n=2950r/min ，设流体无预旋流入叶轮。
绘制叶轮进、出口速度三角形，并计算通过叶轮的流量（不计叶片厚度）及扬程H T ∞。
2-1解：1. 首先计算叶轮进口速度三角形：（1）：u 1=)/(55.2660086.02295060229506011s m R D n c =⨯⨯⨯=⨯⨯⨯=πππ （2）： 171=g β（3）流体无预旋，901=α根据以上条件可画出进口速度三角形：并计算出v 1、v 1m 、ω1：v 1=v 1m =u 1·tg β1g =26.55×tg17°=8.12m/sω1= u 1/cos β1g =26.55/cos17°=27.76m/s 2. 根据进口轴面速度v 1m 及进口半径R 1c 计算出流量：q vt ∞=2πR 1c b 1 v 1m =2π×0.086×0.032×8.12=0.1403 m 3/s3. 计算叶轮出口速度三角形（1）：u 2=)/(67.586019.02295060229506022s m R D n c =⨯⨯⨯=⨯⨯⨯=πππ （2）： 212=g β（3）计算v 2m ，即出口速度三角形的高：根据连续性方程：进口过流断面面积（2πR 1c ）×b 1×8.12=出口过流断面面积（2πR 2）×b 2×v 2m即：2π×0.086×0.032×8.12=2π×0.19×0.018×v 2m计算得：v 2m =6.53m/s由此可画出出口速度三角形：：并计算出v 2、ω2：v 2u =u 2-v 2m ·ctg β2g =58.67-6.53×ctg21°=41.66m/s()()17.4253.666.412222222=+=+=m u v v v ω2= v 2m /sin β2g =6.53/sin21°=18.22m/s注意：按比例画出三角形。
第二章-泵与风机
有效汽蚀余量是指泵吸入口处单位重量液体所具
有高出饱和蒸汽压力的富余能量，我国以前常用
ha表示，国际上大多以NPSHa（又称为有效净正
吸入压头Net Positive Suction Head）表示。
NPSH a
ps
g
cs2 2g
pt
g
泵的吸入装置
如图所示，以吸液池液面为基准，从吸入液面到泵入口两截面
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第二章 泵与风机
泵与风机是用途广泛的流体机械。它们的作用是将原动机的机 械能转换为流体的能量，并克服阻力，达到输送流体的目的。 其中泵用于输送水或其它液体，风机用于输送空气或其它气体。
2.1 泵与风机的主要性能参数
➢风机的性能参数是指用以表征泵与风机工作性能的参数，主 要有流量、能头、功率、效率及转速等。
NPSHr的大小在一定程度上表示一台泵本身抗汽蚀性能的标志，也 是离心泵的一个重要性能参数，NPSHr越小表示该泵的耐汽蚀性能 越好。NPSHr由离心泵试验测得，随流量的增加，NPSHr也增加。 在实际应用中为安全起见，通常采用的是许用汽蚀余量[NPSH]， 一般取许用汽蚀余量的值为:[NPSH]= NPSHrK
（2）离心泵的分类
①按叶轮数目分，可分为单级泵和多级泵。 泵内只有一个叶轮的称为单级泵。单级泵所产生的压力不高，一 般不超过1.5MPa。 液体经过一个叶轮所提高的扬程不能满足要求时，就用几个串联 的叶轮，使液体依次进入几个叶轮来连续提高其扬程。这种在同 一根泵轴上装有串联的两个以上叶轮的离心泵称为多级泵。
Hs
pa
g
ps
g
NPSH a
ps
g
c
2 s
第二章 离心泵与风机的基本理论
（3）克服液体流动时的阻力损失 hw=Σhf+Σhj， hf为沿程阻力损失， hj为局部阻力损失。 所以选样泵时所需要的扬程，至少为
p p H Hp hw g
若流体为气体，则选择风机时计算风机所需的最小全压p为：
p ( p p) ghw
二、运转中泵与风机所提供的扬程
p2 p1 v2 v1 H E2 E1 g 2g
2 2
p1 ( pamb pm ) 34350 Pa p2 ( pamb pB ) gh 329820 Pa 4 qv qv v 3(m / s ) v2 4.32 (m / s ) 1 2 D D ( p )2
q VT v2 r2 cos 2
根据动量矩方程 M qVT (v2 r2 cos 2 v1 r1 cos1 ) 理想情况下，叶轮旋转时传递给流体的功率与流体获得的能量 相同，即功率P不变。 P M gqVT HT 所以泵的扬程为
H T 1 1 (v2u2 cos 2 v1u1 cos1 ) (u2v2u u1v1u ) g g
p ( p2 pamb )
3、定义 通风机静压
2
2
通风机动压
通风机全压
v2 pd pd 2 2
v1 pst p2 ( p1 ) 2 2
p pst pd
例：某泵装置中，进口管路直径D＝150mm，其上真空表读 数 pm＝6.665×104Pa，出口管路直径Dp＝125mm，压力表 读数 p＝0.22MPa，压力表位置比真空表高1m，输送介质密 度ρ＝900kg/m3。已知泵流量qv＝0.053m3/s，试求泵的扬程。 解：泵的扬程H为：
第三节 离心泵与风机的基本方程式
《泵与风机》课件(第2章)
四．动点的选择原则： 一般选择主动件与从动件的连接点，它是对两个坐标系都有 运动的点。 五．动系的选择原则： 动点对动系有相对运动，且相对运动的轨迹是已知的， 或者能直接看出的。 下面举例说明以上各概念： 动点：AB杆上A点 动系：固结于凸轮Ｏ'上 静系：固结在地面上
绝对运动： 直线
相对运动： 曲线（圆弧）
在速度三角形中，绝对速度和圆周速度的夹角称 为进流角，用α 表示；相对速度和圆周速度的反方向的 夹角称为流动角，用β 表示；而把叶片切线与圆周速度 反方向的夹角称为叶片安装角，用 β y 表示。 当流体沿着叶片的型线流动时，流动角等于安装 角，即 β ＝ β y
为了计算方便，常将绝对速度分解成两个相互垂 直的速度分量：一个是在直径方向上的投影，用 vr 表 v 示，r v sin ，称为轴面分速度；一个是在圆周切线 方向上的投影，用 vu 表示， vu v cos ，称为圆周分速 度。
b
a
b1
多点要素（线、面） 旋转时，不能改变它们 之间的相互位置，旋转 要遵循“三同”原则： 同轴、同方向、同角度。
b′
o′
b1′
a′ x b o′
a1′ a1
e
保证线段AB绕铅垂线旋转时， 两端点相互位置不变的作图
e1
a
o
b1
例1 求AB的实长及对V面的倾角β 。
a′
分析：
1. 将线段AB绕正垂线 旋转到水平线位置。 2. 把B 点设在轴上，仅 转A点即可解题。
一、流体在离心式叶轮内的流动分析
1.叶轮流道投影图 离心式叶轮的形状用通常的机械制图方法在图纸上 是表示不清的。 设有一离心式叶轮，如图2-1所示，用通常的投影方 法能表示出叶轮前后盖板的形状，但不能表示出叶片曲 面的形状。
第二章 泵与风机的基本理论
u c 2u1c1 cos1 u c 2u1c1u
2 1 2 1 2 1 2 1 2 1
两式移项后得
u2 c2u 1 2 2 2 (u2 c2 2 ) 2
1 2 2 u1c1u (u1 c1 12 ) 2
SDUST—FLUID MECHANICS AND FLUID MACHINERY
2 C A u2 ,
令
u2 cot 2 D B D2 b2
得
NT＝CQT DQT
2
——叶片无限多时的理论功率特 性方程
25
SDUST—FLUID MECHANICS AND FLUID MACHINERY
（1）β2>90º ，cotβ2<0，D<0，故NT∞=CQT-DQT2，即 NT∞随着QT的增加而增大，是一条上凹的二次曲线， NT∞ 随着QT的增加而增大很快，易引起过载； （2）β2=90º ，cotβ2=0，D=0，
SDUST—FLUID MECHANICS AND FLUID MACHINERY
23
HT
2 u2 u2 cot 2 QT g g D2b2
（2）β2=90º ，cotβ2＝0， B=0，故HT∞=A，即HT∞不随QT
A BQT
的变化而变化，是一条与横
标平行的直线。 （3）β2<90º ，cotβ2>0 B>0， 故HT∞=A-BQT,即HT∞随着QT的 增加而减小，是一条下降的 直线。
H T
2 u2 , 称后弯叶片叶轮； g
2 u2 ，称前弯叶片叶轮。 g
H T
前弯叶片叶轮获得理论压头最大，压头、转速一定时，叶轮直径 最小。 效率是否最高呢？
精品工程类本科大三课件《泵与风机》第2章 泵的汽蚀等
第四节 提高泵抗汽蚀性能的措施
I. 降低必需汽蚀余量以提高泵抗汽蚀性能的措施 II. 提高有效汽蚀余量以防止泵汽蚀的措施 III.运行中防止汽蚀的措施 IV. 首级叶轮采用抗汽蚀性能好的材料
（一）降低必需汽蚀余量以提高泵抗汽蚀 性能的措施
1. 多级泵首级叶轮采用双吸式
2. 加装诱导轮
• 诱导轮是与主叶轮同轴安装的一个类似轴 流式的叶轮，其叶片是螺旋形的，叶片安 装角小，一般取10°～12°，叶片数较少， 仅2—3片，而且轮毂直径较小，因此流道 宽而长。
密度 =995.6㎏/m3。由式（2-5）得修正后的吸上真空高度为：
[Hs ] [Hs ]
pa pV
g
10.33 0.24
5.5 9.51104 4236.5 10.33 0.24 4.716(m)
995.6 9.806
又因为：
s
qV A
4qV
d和吸入管路的流动损失。为了减小速度水头，在同一流量下， 可以选用直径稍大的吸入管路；吸入管段应尽可能的短，并 尽量减少如弯头等增加局部损失的管路附件。 • 允许吸上真空高度[Hs]的换算
[
H
g
]
[
H
s
]
2 s
2g
hw
在计算[Hg ]中必须注意以下三点：
（1）[Hs ](qV)。确定[Hg ]时，必须以泵在运行中可能
• 主叶轮前装诱导轮，使液体通过诱导轮升 压后流入主叶轮(多级泵为首级叶轮)，因 而提高了主叶轮的有效汽蚀余量，改善了 泵的汽蚀性能。
• 目前国内的凝结水泵一般都装有诱导轮。
（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
2. 合理的选择泵的几何安装高度Hg 3. 设置前置泵
泵与风机 杨诗成 第四版第二章 简答题及答案
2-1试述离心泵与风机的工作原理。
通过入口管道将流体引入泵与风机叶轮入口，然后在叶轮旋转力的作用下，流体随叶轮一同旋转，由此就产生了离心力，使流体沿着叶轮流道不断前进，同时使其压力能和动能均有所提高，到达叶轮出口以后，再由泵壳将液体汇集起来并接到压出管中，完成流体的输送，这就是离心泵与风机的工作原理。
2-2离心泵启动前为何一定要将液体先灌入泵内？离心泵是靠叶轮旋转产生离心力工作的，如启动前不向泵内灌满液体，则叶轮只能带动空气旋转。
而空气的质量约是液体（水）质量的千分之一，它所形成的真空不足以吸入比它重700多倍的液体（水），所以，离心泵启动前一定要将液体先灌入泵内。
2-3提高锅炉给水泵的转速，有什么优缺点？泵与风机的转速越高：（1）它们所输送的流量、扬程、全压亦越大；（2）转速增高可使叶轮级数减少，泵轴长度缩短。
（3）泵转速的增加还可以使叶轮的直径相对地减小，能使泵的质量、体积大为降低。
所以国内、外普遍使用高转速的锅护给水泵。
但高转速受到材料强度、泵汽蚀、泵效率等因素的制约。
2-4如何绘制速度三角形？预旋与轴向旋涡对速度三角形有什么影响？1.如何绘制速度三角形？速度三角形一般只需已知三个条件即可画出：（1）圆周速度u（2）轴向速度v m（3）叶轮结构角βg 角即可按比例画出三角形。
（1）计算圆周速度u 60Dn uπ=在已知和叶轮转速n 和叶轮直径D （计算出口圆周速度u 2时，使用出口直径，反之，使用入口直径，以此类推）以后，即可以求出圆周速度u ；（2）叶轮结构角βg通常是已知的值，因为它是叶轮的结构角，分为入口和出口。
（3）轴向速度v m因为过流断面面积(m 2)与轴向速度v m （m/s ）的乘积，就是从叶轮流过的流体的体积流量（m 3/s ），因此，只要已知体积流量，并计算出过流断面的面积，即可得出轴向速度v m (m/s),由此既可以绘制出速度三角形。
2.预旋与轴向旋涡对速度三角形有什么影响？(1)预旋对速度三角形的影响？流体在实际流动中，由于在进入叶轮之前在吸入管中已经存在一个旋转运动，这个预先的旋转运动称为预旋。
第二章 泵与风机的基本理论
c1u = c1 cos α 1 c 2 u = c 2 cos α 2
（4） ）
欧拉方程II式 将（4）式代于（1）式后，得：欧拉方程 式 ）式代于（ ）式后，
H T∞
u 2 c 2 cos α 2 − u1c1 cos α 1 u 2 c 2 u − u1c1u = = g g
基本方程式的修正
c1u = c1conα 1
qt q 径向分速度： c1r = = A1 π D1b1ϕ 圆周速度： u1 =
π D1n
60
ϕ
• 式中 式中：
ϕ
——叶片厚度对断面影响系数。取 q ——理论流量（设计流量）。
=0.9~0.95。
• 叶轮上的速度：
w2
β
C2
α2 β2
C2
u2
α2
w2
C2r
β2
w1
β1A
第二章 离心式泵与风机的基本理论
一、叶轮中液体的流动情况
绝对速度c 相对速度w 牵连速度u 绝对速度角α 相对速度角β β1——进水角 β2——出水角
一、叶轮中液体的流动情况
绝对速度c 绝对速度角α 相对速度w 相对速度角β 牵连速度c β1——进水角 β2——出水角
• 一 . 泵叶轮进、出口速度三角形 泵叶轮进、 1 . 进出口速度三角形 c1=u1+w1
α1 β1
C2u
C1
u2
w1
u1
C1 1 β1 α
ω
u1
2. 叶轮出口速度三角形
C2=u2+w2
绝对速度： c = c + c
2 2 2 2r 2 2u
分速度： c2 r = c2 sin α 2
水力学：第2章 叶片式泵和风机
型号意义：
200S63A
200 —— 泵吸入口直径为 200mm；
S—单级双吸离心泵； 63 —— 扬程为63m； A —— 叶轮外径第一次
切割。
S型图
单级双吸中开离心泵
便拆式管道离心泵
DL型立式多级离心泵
IS型单吸离心泵
叶轮
S型双吸离心泵
二、离心泵的主要零件，作用材料和组成
1．叶轮：了解叶轮作用，材料，组成，按吸入 口分类，按盖板情况分类
3、按叶轮进水方式分： 单侧进水式泵：又叫单吸泵，图2－2，即叶 轮上只有一个进水口 双侧进水式泵：又叫双吸泵，即叶轮两侧都 有一个进水口，它的流量比单吸式泵大一倍， 可以近似看作是两个单吸泵叶轮背靠背放在 一起。P101图2－93，图2－5。 4、按泵壳结合缝形式分： 水平中开式泵：即在通过轴心线的水平面上 开有结合缝 垂直结合面缝：即结合面与轴心线相垂直
1、泵壳；2、镶在泵壳上的减漏环； 3、叶轮；4、镶在叶轮上的减漏环
轴封装置
泵轴穿出泵壳时，在轴与壳之间存在 着间隙，如不采取措施，间隙处就会有泄 漏。当间隙处的液体压力大于大气压力(如 单吸式离心泵)时，泵壳内的高压水就会通 过此间隙向外大量泄漏；当间隙处的液体 压力为真空(如双吸式离心泵)时，则大气 就会从间隙处漏入泵内，从而降低泵的吸 水性能。为此，需在轴与壳之间的间隙处 设置密封装置，称之为轴封。目前，应用 较多的轴封装置有填料密封、机械密封。
立 式 轴 流 泵 结 构 图
ZLB型立式轴流泵
叶轮 1、固定式 2、半调节
四、混流泵
1、混流泵的工作原理 混流泵是介于离心泵和轴流泵之间的一种泵，
它是靠叶轮旋转而使水产生的离心力和叶片对水 产生的推力双重作用而工作的。 2、混流泵的构造
200S63A
200 —— 泵吸入口直径为 200mm；
S—单级双吸离心泵； 63 —— 扬程为63m； A —— 叶轮外径第一次
切割。
S型图
单级双吸中开离心泵
便拆式管道离心泵
DL型立式多级离心泵
IS型单吸离心泵
叶轮
S型双吸离心泵
二、离心泵的主要零件，作用材料和组成
1．叶轮：了解叶轮作用，材料，组成，按吸入 口分类，按盖板情况分类
3、按叶轮进水方式分： 单侧进水式泵：又叫单吸泵，图2－2，即叶 轮上只有一个进水口 双侧进水式泵：又叫双吸泵，即叶轮两侧都 有一个进水口，它的流量比单吸式泵大一倍， 可以近似看作是两个单吸泵叶轮背靠背放在 一起。P101图2－93，图2－5。 4、按泵壳结合缝形式分： 水平中开式泵：即在通过轴心线的水平面上 开有结合缝 垂直结合面缝：即结合面与轴心线相垂直
1、泵壳；2、镶在泵壳上的减漏环； 3、叶轮；4、镶在叶轮上的减漏环
轴封装置
泵轴穿出泵壳时，在轴与壳之间存在 着间隙，如不采取措施，间隙处就会有泄 漏。当间隙处的液体压力大于大气压力(如 单吸式离心泵)时，泵壳内的高压水就会通 过此间隙向外大量泄漏；当间隙处的液体 压力为真空(如双吸式离心泵)时，则大气 就会从间隙处漏入泵内，从而降低泵的吸 水性能。为此，需在轴与壳之间的间隙处 设置密封装置，称之为轴封。目前，应用 较多的轴封装置有填料密封、机械密封。
立 式 轴 流 泵 结 构 图
ZLB型立式轴流泵
叶轮 1、固定式 2、半调节
四、混流泵
1、混流泵的工作原理 混流泵是介于离心泵和轴流泵之间的一种泵，
它是靠叶轮旋转而使水产生的离心力和叶片对水 产生的推力双重作用而工作的。 2、混流泵的构造
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偏离设计流量引起的冲击损失
1．摩擦损失和扩散损失
hf
l • v2
4R 2g
hj K2qV2
2．冲击损失
hs K4 (qv qv,d )2
正冲角产生的损失比负冲角小，发生在吸力面
分析结论： 影响泵与风机效率的最主要的因素是流动损失。 流动损失的最小点在设计流量的左边
（四）泵与风机的总效率
Pe P
hmv
对风机而言为总效率——全压效率
风机总效率分为动压效率和静压效率
静压效率：
st
qv pst P
内功率：
气体从叶轮获得的功率与流动损失功率、圆盘损失功 率和泄漏损失功率之和。
内功率反映叶轮的功耗
轴功率反映了整台风机的功耗
静压内效率： st,i
qv pst Pi
h
第二节 泵与风机的性能曲线
试验步骤： 转速不变 1.第一个点： qV 0
压力表、功率表、真空表及 转速表的读数
2.开启阀门7，增加流量，待稳定后开始记录该工况下的各种数据。 3.绘制该流量下所对应的各种性能曲线
2．性能参数的测量及计算 （1）流量的测量及计算
测量计： 孔板流量计
文丘里管流量计
喷嘴流量计
孔板流量计的工作原理:
机械效率：
m
P
Pm P
（二）容积损失和容积效率
成因：压差使流体从间隙中回流，造成损失
发生位置： 1.发生在叶轮入口处 密封环两侧 2 发生在平衡轴向力装置处
容积效率：
v
qv qv q
（三）流动损失和流动效率 吸入室、叶轮流道、导叶、壳体与流体的摩擦损失 流道转弯、断面变化处边界层分离，产生二次流而引起扩散损失
g
2a 90 0
3.前弯式
H t A BqV ,T
2a 90 0
cot 2a 0
qV ,T 增加， H t增加
有限叶片数和流体粘性的影响
H T KH t
环流系数恒小于1，且于流量基
本无关，曲线b所示 qV ,T H T
摩擦与扩散损失随流量的平方增加， 减去后获得曲线c 冲击损失设计工况下为零，偏离按抛物线增加，减去后获得曲线d 减去泄漏损失，获得曲线e
第三节性能曲线的测试方法 一、常规测试方法 （一）泵性能测试
1．试验装置及试验测量步骤
闭式: 循环回路，水泵回路，打 水至水箱，反复循环 所有压力计上有个小阀门 K，以便试验前排除空气
作水泵实验时，进口节流阀门13全开，真空泵不工作 作汽蚀实验时，装一进口节流阀13，在水箱上面接一根通到真空泵的管路11
3．（前弯式叶片）
Ph
g(A'qV ,T
B
q' 2 V ,T
)
2a 90 0
空载工况 P Pm PV
qV 0
（三） 流量与效率性能曲线 (qV )
Pe gqV H
PP 理论：存在两个零点 H 0
qV 0
实际：第二个零点不存在
风机：全压效率、静压效率
（四）离心式泵与风机性能曲线的分析 1、最佳工况点与经济工作区 最佳工况点：效率最高的点，最经济的点 经济工作区：最佳工况点左右的区域，效率不低于最高效率的0.85~0.9
第一节 功率、损失与效率
一、功率 ——单位时间做功的能力
l 原动机功率 Pg：原动机对外做功的能力（输出功率）
输入功率 Pg g Pg,in ηg— 原动机效率
l 轴功率P：原动机运行传递到泵或风机轴上的功率
P tm Pg
ηtm— 传动效率
l 有效功率：由于泵（或风机）的运行而使流体所具备的机械能
由于节流作用，在孔板前后造成压 差，用液柱式差压计测量
qV A0
2 p
对于冷水
qV 0.0039d 2 h L h
qV 0.0014d 2 h m3 h
用流体的参数对常用功率表示：
1.有效功率
Pe
泵： Pe gqv H 风机： Pe pqv
静压功率： Pe,st qv pst
2 轴功率P
P gqV H
η— 泵或风机的总效率
3.原动机输出功率
Pg
gqV H tm
4.原动机输入功率
Pg ,in
gqV H tm g
二、损失与效率
p
PM
K
tm g
三种形状： 1）陡降 循环水泵 2）平坦 汽包给水泵 3）驼峰
5、前弯式叶轮的某些特点 特点： 1）容易超载 容量富裕系数大些
2）qV H 实际曲线为驼峰曲线，导致喘振
3）效率远低于后弯式
二、轴流式泵与风机的性能曲线
特点： 1）在小流量区内出现驼峰 2）启动时阀门要全开 3）高效区窄，可采用动叶可调解决高效问题
泵于风机的主要性能参数：流量q v，扬程 H、功率 P 和效率 、汽蚀余量
性能曲线：在一定转速下，以流量q v 作为基本变量，其他各
参数随流量改变而变化的曲线。比如： qv qv H
性能曲线一般是通过实验来确定的。 一、离心泵与风机的性能曲线 （一） 流量与扬程（ qv H ）性能曲线
速度三角形和能量方程式可得：
2、离心式泵在空载情况下防止汽化
汽化产生的原因： 在空载情况下，空载功率 P0 主要消耗在机械损失上 （摩擦损失），使泵的水温升高，致使水发生汽化。
针对锅炉给水泵和凝结水泵，应避免在空载下运行
解决方法：加旁路，控制最小流量
3、空载条件下启动 原因：轴功率的30％，启动电流小，防止过载
4、后弯式叶轮 qV H 性能曲线的三种基本形状
H t
u2 g
(u2
v2m
cot2a )
u2 g
u2 cot2a gD2b2
qV ,T
A
u
2 2
g
B u2 cot 2a gD2b2
则：
H t A BqV ,T
1.后弯式 2a 90 0 cot 2a 0
H t A BqV ,T
qV ,T 增加， H t 减少
2.径向式
H t
பைடு நூலகம்
A
u
2 2
（二）流量与功率 (qv p) 性能曲线
定义：在一定转速下泵与风机的流量与轴功率之间的关系曲线。
P Ph Pm
机械损失功率与流量无关
Ph
g(A'qV ,T
B
'
q2 V ,T
)
1．（后弯式叶片） 2a 90 0
两个零点时
A'
qV ,T
0, B'
2．径向式
Ph gA'qV ,T
2a 90 0
（一）机械损失和机械效率 机械损失：
轴端密封与轴承的摩擦损失P 1％～5％
叶轮前后盖板外表面与流体之间的园盘摩擦损失（2％～10％）
Pdf Ku23D22
（壳体中流体由于离心力作用旋转回流与 叶轮摩擦）
提高单级扬程：提高转速比增大叶轮半径好 对于相同扬程：提高转速可使叶轮半径减小
Pm P Pdf