泵与风机的性能资料重点
第5讲泵与风机第2章性能11-35页PPT文档资料
机械损失：
与叶轮转动相关，机械运动过程中克服摩擦所 造成的能量损失。
机械损失功率
机械效率：
mPPPm
Ph P
输入流动功率
轴功率去掉机械损失功率的剩余功率， 用于对通过叶轮的流体做功
1. 功率、损失与效率
机械损失功率
机械损失功率：
PmPPdf
（1）轴与轴承及轴与轴端密封的摩擦损失∆P
1. 功率、损失与效率
流动损失与流动效率
流动损失:
流体在泵与风机主流道（包括入口、叶轮、导叶、出 口）中流动时，由于流动阻力而产生的机械能损失。
流动损失的分类：
（1）流体和各部分流道壁面摩擦所产生的摩擦阻力损失； （2）流道断面变化、转弯等会使边界层分离、产生漩涡二
次流和尾迹等而引起的涡流损失； （3）由于工况改变，流量偏离设计流量时，叶轮入口流动
三角皮带传动（滚 动轴承）
0.95
1. 功率、损失与效率
功率
原 g tm g
P te m g 1p 0V g H t0 m q g0Pgi,n10q0 Vp0 tmg
原动机效率 g
电动机 功率kW
K
0.5以下 1.5
HT KHT
HhHT
H T
HT
H
H H d H V H S T h
谢谢各位！
欢迎同学讨论！
谢谢！
Pv3 Pv1; Pv3 Pv2
1. 功率、损失与效率
容积损失与容积效率
方式4：多级泵级间间隙中的泄露（圆盘摩擦损失）
1. 功率、损失与效率
容积损失与容积效率
总容积损失：
P v P v 1 P v 2 P v3
(电厂培训泵与风机)专题三泵与风机的性能
1 1 0.68 n
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
是指流体在主流道 (入口、叶轮、导叶、出口等）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
Pg K P
Pe
kW
tm
34.42 1.15 1.15 35.13 40.39 0.98
kW
例题
有 一 台 可 把 15℃ 冷 空 气 加 热 到 170℃ 的 空 气 预 热 器 ， 当 其 流 量 qm=2.957×103kg/h时，预热器及管道系统的全部阻力损失为 150kPa，如果在
另一方面，对给定的能头，n↑不一定→ΔPm2↑，相反有可能
→ΔPm2↓→↑。这也是目前逐渐提高转速以提高能头的原因之一。
例题
1、有一离心泵，当转速为1450r/min时，qv.=1.24m3/s，H=70m，
此时轴功率P=1100kw， v=93%， m=94%，水的密度 =1000kg/m3，求h？
概念：泵与风机的总效率等于有效功率与轴功率之比。
Pe Pe P Pm Pv P Pm hvm P P Pm Pv P Pm P
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。 目前泵与风机效率范围：
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。 当qv>qvd 时，1 > 1a， = 1a- 1 < 0 为负冲角，损失较大。 实践证明：正冲角时，由于涡流发生在吸力边，能量损 失比负冲角（涡流发生在压力边）时为小。因此，设计时， 一般取正冲角=3~5。
《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
第十二章泵与风机
第十二章泵与风机第一节泵与风机的主要性能参数和分类一、泵与风机的主要性能参数泵与风机的基本性能参数主要有：流量q V、能头（扬程H或全压p）、轴功率P sh、有效功率P e、效率和转速n等。
1、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q V表示，单位为m3/s，m3/h。
质量流量与体积流量的关系：M=Qρ2 、能头单位重力或单位体积流体通过泵或风机所获得的机械能。
对于泵：通常用扬程H表示，单位为m；h=Hg对于风机：通常用全压p表示，单位为Pa。
P=hρ其中，下标“1”、“2”分别为泵与风机的进口和出口截面。
3、功率和效率泵或风机的功率通常是指输入功率，即原动机传递到转轴上的轴功率，以符号Ne表示。
泵或风机的输出功率，即流体单位时间内获得的能量，称为有效功率N 。
N=Mh=ρgQH=PQ有效功率和轴功率之比为泵与风机的效率。
л=N/N e4、转速泵与风机轴每分钟的转数，通常用n表示，单位为r/min。
5、其它基本性能参数是一个和泵与风机的几何尺寸和工作性能相联系的相似判别数（或称特征数），可以表示泵与风机的结构特点及工作性能。
二、泵与风机的分类根据泵与风机的工作原理，通常可以将它们分类如下：(一)容积式容积式泵与风机在运转时，机械内部的工作容积不断发生变化，从而吸入或排出流体。
按其结构不同，又可再分为；1．往复式这种机械借活塞在汽缸内的往复作用使缸内容积反复变化，以吸入和排出流体，如活塞泵2．回转式机壳内的转子或转动部件旋转时，转子与机壳之间的工作容积发生变化，借以吸入和排出流体，如齿轮泵(gear pump)、螺杆泵(screw pump)等。
(二)叶片式叶片式泵与风机的主要结构是可旋转的、带叶片的叶轮和固定的机壳。
通过叶轮的旋转对流体作功，从而使流体获得能量。
根据流体的流动情况，可将它们再分为下列数种：1．离心式泵与风机；2．轴流式泵与风机；3．混流式泵与风机，这种风机是前两种的混合体。
第4章泵与风机的性能
泵与风机的各种损失按其性质可分为三类： 机械损失、容积损失和水力损失。
轴功率、损失功率和有效功率之间的能量平衡关系如图：
一、机械损失及机械效率
1.机械损失:包括
第一节 泵与风机内的损失和效率
轴端密封、轴承的摩擦损失△Pm1
与轴承的结构形式、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。 一般△Pm1=（0.01~0.03）%P
第一节 泵与风机内的损失和效率
二、容积损失及容积效率
1.容积损失
转动部件与静止部件存在间隙，出现泄漏及回流，
因流体的回流和泄露所产生的能量损失。
• 离心式的容积损失主要有：密封环回流损失、平衡装
置的回流损失及轴封的向外泄漏所产生的损失。 • 轴流式的容积损失主要是通过叶片顶部与外壳之间 的间隙的回流所产生。
叶轮前后盖板外表面与流体间的圆盘摩擦损失△Pm2等。
叶轮在充满流体的涡壳内旋转时，泵腔内靠近叶轮前后盖板的流 体，将随叶轮一起旋转，此时，流体和旋转的叶轮发生摩擦而产 生能量损失。 一般：Pm2=kρn3D25×10-6kW，占（2%~3%）P。 圆盘损失在机械损失中占重要成分，在低比转数离心泵中尤为显 著，高比转数泵与风机，如轴流式泵与风机，则不考虑此项损失。
b
c.驼峰型：其扬程随流量的变化是先增加后减小，在k点左边为不 稳定工作段，在该区域工作，会影响泵与风机的稳定工作。因此， 不希望使用具有驼峰形曲线的泵与风机。
第三节 叶片式泵与风机的性能分析
二、轴流式泵与风机性能曲线的分析
形状：
特点 ： 1.在小流量区域内出现驼峰形状，驼峰左边，为不稳定工作区。 2.空转时，功率最大，因此，启动时出口阀门应全开。 3.高效区窄。采用动叶调节，可使之在很大流量变化范围内保持
泵与风机 考试重点
1.离心泵与风机，轴流泵与风机的叶片型式及其特点离心式：1、径向式叶片：叶片的弯曲方向沿叶轮的径向展开，叶片出口几何角为90°2、后弯式叶片：叶片的弯曲方向与叶轮的旋转方向相反，叶片出口几何角小于90°3、前弯式叶片：叶片的弯曲方向与叶轮的旋转方向相同，叶片出口几何角大雨90°特点：（1）在其他条件相同的前提下，扬程随出口叶片安装角的增加而增大；（2）前弯式叶片的扬程最大，径向叶片次之，后弯式叶片的扬程最小；1、后弯式叶片风机应用最广；对于后弯式风机，风机流量增大，风机的轴功率也增大，增大至最大值后便不再增加，这种性能使电动机不会超载。
2、前弯式叶片风机主要用于低压、中小风量的场合，且要求输送的气体中不存在固体小颗粒。
小颗粒会在叶片中积存。
前弯式风机有一不稳定工作区，风机工作时要避开该不稳定区，因此安全工作区域较窄前弯式风机的轴功率随风量的增大而增大，并且持续全过程，可能导致电机过载。
3、径向式风机适用于输送的气体中含有大量的固体颗粒。
在产生相同全压情况下，径向式风机的转速除了前弯式以外是最低的，因此固体颗粒在叶片表面上的运动速度较低。
径向式风机的性能比较稳定。
轴流式：2.离心·轴流泵与风机的基本结构型式及适应场合轴流式：五种常见结构形式1.单个叶轮。
这种形式泵与风机效率不高，一般为百分之70—80。
适用于小型低压轴流泵和低压轴流通风机2.单个叶轮后设置导叶。
这种效率优于单个叶轮形式，一般为百分之80—88。
在轴流泵和轴流通风机中普遍应用，目前，火力发电厂的轴流送引风机大都采用这种型式3.单个叶轮前设置导叶。
这种型式的轴流风机结构尺寸较小，占地面积较小，其效率可达78％--82％。
在火力发电厂中子午加速轴流风机常采用这种型式。
由于考虑泵气蚀的缘故，轴流泵一般不能有这种型式。
4.单个叶轮前，后均设置导叶。
其效率为82％--85％这种型式如果前置导叶可调，则流风机在变工况状况下工作有较好的效果。
课题五泵与风机性能
2、选型时泵与风机扬 程（ 全压）的确定： H=hd+hw+(p3-p0)/gρ
三、离心式泵分析： 1）工况点、工作点、最佳工况点和设计工况点：
2）泵的高效曲段:
3）离心式泵与风机采用“闭闸启动” 离心式泵采用关闭出口阀门启动; 离心式风机采用关闭进口挡板启动.
2、功率与损失
1)机械损失 机械损失包括轴承和轴封的摩擦损失及叶轮前后盖板 外表面和梳体的摩擦而引起的圆盘摩擦损失两部分。
2)容积损失 因流体的回流和泄漏所产生的能量损失。
3）水力损失 由于流动阻力存在，流体在泵与风机内流动时造 成的能量损失。 3、效率：
二 、泵与风机扬程 （ 全压）的确定： 1、运行时泵与风机扬 程（ 全压）的确定： H=e2-e1 = (p2-p1)/ρg
2)比转数：
课题五
泵与风机的性能
一、功率、损失和效率 二、泵与风机扬程（全压）的确定 三、泵与风机性能曲线
一、功率、损失和效率
１、功率 1）有效功率Pe： 通过泵与风机的流体所实际获得的功率。 泵 Pe=ρgqVH/1000 风机 Pe= qVp/1000 2．轴功率P: 原动机传递给泵与风机轴上的功率。如果泵与风机 的效率为η，即 泵 P=Pe/η=ρgqVH/1000η 风机 P=Pe/η= qVp/1000η
轴流式泵与风机采用“开闸启动”
3、qV-H曲线形式： 1）平坦形： 2）陡降形： 3）驼峰形： 易出现不稳定工况。
4、相似定律： 反应相似工况性能参数间的对应关系。 1）比例定律： qV/qV1=n/n1; H/H1=(n/n1)2 ; ［p/p1= =(n/n1)2 ］; P/P1=(n/n1)3
3)原动机功率Pg 因考虑泵与风机工况变化，可能导致过载或传动方式 的影响，应Pg>P，即
泵与风机总资料
绪论一、重点、难点提示1．重点（1）泵与风机在热力发电厂中的地位与作用（2）泵与风机的主要性能参数（3）叶片式泵与风机的分类2．难点（1）泵扬程的定义（2）风机全压的定义与组成3．考核目标（1）知道泵、风机的定义。
（2）能在“热力发电厂生产过程示意图”中正确标示出各主要泵与风机，知道其名称和所起的作用。
（3）熟知泵与风机的主要性能参数（流量、扬程、全压、功率、效率和转速）的定义、符号和常用单位。
（4）知道泵按产生压力大小的分类以及各类泵的压力范围。
（5）知道风机按产生全压大小的分类。
（6）能简述叶片式泵与风机的分类。
（7）能简述容积式泵与风机的分类。
泵与风机是将原动机的机械能转换为被输送流体能量的一种机械。
输送液体的称为泵；输送气体的称为风机。
泵与风机的工作介质是流体，所以它们属于流体机械类。
第一章泵与风机的基本理论重点、难点提示1．重点（1）速度三角形（2）基本方程式（3）泵扬程的计算（4）风机全压的计算（5）不同叶片型式的特点与应用2．难点（1）基本方程式计算（2）泵与风机扬程和全压的计算（3）不同叶片型式的特点分析3．考核目标（1）能简述离心式泵与风机的工作原理。
（2）理解离心式叶轮中流体的绝对运动是圆周运动和相对运动的合成，能正确表述这三种运动，以及相应速度（圆周速度、相对速度和绝对速度）的大小、方向与哪些因素有关，能熟练画出叶轮中某一处（特别是叶片进、出口处）流体速度三角形，并能对其进行正确标示，能熟练、正确地计算速度三角形中的各个参数，在计算中知道泵与风机的理论流量与实际流量的关系、理解排挤系数的含义。
（3）知道推导叶轮基本方程式的假设条件，熟记基本方程式的两种表达形式，并能根据题目的具体条件进行熟练计算，知道叶轮扬程（或全压）由静能头和动能头组成以及各组成的计算式，能利用基本方程式进行简单分析，知道提高叶轮扬程（或全压）的主要方法以及特点。
（4）大体知道叶轮进口预旋的产生原因，以及对叶轮工作的影响。
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。
泵与风机的性能
qv pst st P
内功率系指：流动损失功率、圆盘损失功率和泄漏损失功 率三者与气体从叶轮获得的功率之和。而没有计入机械损失中 轴与轴承及轴端密封的摩擦损失功率，内功率反映了叶轮的耗 功，而轴功率则反映整台风机的耗功。
qv p sti Pi qv pst sti Pi
6
第二节
19
1．试验装置
（３）进排气联合试验
（二）风机性能试验
20
2．性能参数的测量及计算
（１）流量的测量及计算
（二）风机性能试验
21
2．性能参数的测量及计算
（１）流量的测量及计算
（二）风机性能试验
22
2．性能参数的测量及计算
（１）流量的测量及计算
pd
pd 1 pd 2 pdm m
（二）风机性能试验
qv 1.4 AK
pd
23
2．性能参数的测量及计算
（２）风机压力的测量及计算
0 1 2 3
风 机
0 1 2 3
p ( pst 2 pd 2 ) ( pst1 pd1 )
pst p pd 2
（二）风机性能试验
24
三、热力学法测试泵效率
热力学法测试泵效率是60年代末期发展起来的一种新的测 试方法。由于考虑了流体的压缩性，因而其测试精度较常规方 法高，并可在现场运行条件下进行测试。同时，不必测出泵的 流量，即可求得泵效率。因此，这种测试方法具有广阔的发展 前景。
泵与风机的性能曲线
一、离心式泵与风机的性能曲线
v1u 0
HT
1 u2v2u u1v1u 1 u2v2u g g
v2u u2 v2m cot 2a
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：
泵与风机的性能分析及其节能技术
其计算公式为：
N = ρHQ 120η
⑴
式中 N 为功率/KW；ρ为液体密度/Kg·m-3；Q 为流量/L·s-1；H 为杨程/m；η为效率。 图 1 中 Qa、Qb、Qc 分别为阀门开度由大到小的 3 个管道特性曲线，A、B、C 分别为 3 个工 况点。当调节阀门开度由大到小时，表现为管道阻力由小到大，管道特性曲线变陡，因此泵 的工况点自 A 移到 C，流量减少的同时，转轴的功率相应减少，但其幅度不大，
障时，只能停机，其结构也较为复杂，对其轴承的清洗、加油都较为困难，但作为整体更换 还是较为简单，价格也便宜，操作也简单，在中小容量电机调速系统中多有应用。 ②转差调速 调速原理是在绕线电机的转子绕组电路中接入调速变阻器，增加转子电阻来减小转子电流， 使转子转矩下降，从而转速下降，转差增大。该调速技术简单，易于掌握，调速设备便宜， 但调速过程损失的转差功率以热能的形式消耗于调速电阻上，因此效率也较低，且绕线型电 机售价也较高。 ③液力偶合器调速 液力偶合器是一种液力传动装置，由泵轮和涡轮组成，其中充有一定量的机械油液，靠工作 液（油液）传递转矩，泵轮是主动件；涡轮与泵轮相对，是从动件。其特点是结构简单使用 简单，工作可靠，可以实现无级调速。但液力偶合器本身存在转差，转差功率以热能的形式 损耗，因而效率较低。效率分析表明，液力偶合器能量损失主要体现在油液循环时的液体流 动损失以及轴承密封造成的机械损失等，其效率约为 84%。 ④变频调速 随着无线半导体技术的飞速发展，变频调速已在诸多领域里有着广泛的应用，新建项目里， 只要涉及到交流调速的，变频调速便是首选。有关变频调速的研究文章也很多，变频调速可 以节电 10%以上也已成为共识，其保护功能完善、工作稳定可靠、使用方便也是电气工作 者喜欢应用的原因之一。 3、变频调速改造实例 以德兴铜矿大山选矿厂球磨机给砂泵的改造为例，泵为 12/10ST—AH 不变，改造前由于砂 泵和管道的特性不匹配（在泵的选型过程中，不可能选择到完全与管路特性匹配的砂泵）， 在不同的实际运行工况下，需通过液力偶合器调节流量，效率低功耗高，机械、液压维修量 大，对生产影响大。而变频装置保护功能完善，负载大小直接反映在电机的负载电流上，能 较好地保证砂泵的安全运行。 电耗工况在同台效的情况下，做了如下测试和比较，初始条件列于表 1，运行对比结果列于 表2
第8讲 泵与风机
泵与⻛风机第8讲第2章 泵与风机的性能第2章 泵与风机的性能1. 功率、损失与效率性能参数2. 泵与风机的性能曲线离心式泵与风机和轴流式泵与风机后弯式叶轮和前弯式叶轮2. 泵与风机的性能曲线：泵与风机的性能曲线：反应性能参数间变化关系的曲线。
通常是指在一定的转速下，以流量为基本变量，其他各参数随流量改变而变化的曲线。
典型的性能曲线：H = f1（q V）, p = f1’（q V）;P = f2（q V）;η= f3（q V ）; NPSH = f4 （q V)泵与风机的主要性能参数：n 流量q Vn 扬程H（全压p）n 轴功率Pn 效率ηn 汽蚀余量NPSH=u 2T ∞g (u 2T ∞−q V T πD 2b 2ctg β2a )=u 2T ∞2g −u 2T ∞ctg β2a g πD 2b 2q V T =A -Bq V T 直线方程理想状态下，H T ∞随着q VT 呈直线关系变化，且直线的斜率由β2a 决定。
2.1 离心式泵与风机性能曲线流量与扬程性能曲线（q V -H ）H T ∞=1g u 2T ∞v 2u T ∞v 2uT ∞=u 2T ∞−v 2mT ∞ctg β2a ,v 2mT ∞=q V T πD 2b 2(1) β2a < 90°(后弯式叶片)TT -V Bq A H =∞ 2.1 离心式泵与风机性能曲线流量与扬程性能曲线（q V -H ）(2) β2a = 90°(径向式叶片)(3) β2a ＞90°(前弯式叶片)ctg β2a >0， B 为正值， q VT 增加，H T ∞逐渐减小。
ctg β2a =0，B=0，H T ∞= A=u 22/g ，平行于横坐标的直线。
ctg β2a <0， B 为负值， q VT 增加，H T ∞随之增加。
非理想状态下（有限叶片数、流体黏性），需要进行性能曲线的修正： ∞=T T KH H 2.1 离心式泵与风机性能曲线流量与扬程性能曲线（修正）（1） 有限叶片数的影响 g u K H q 22T VT ,0==0,0T T ==∞H H （2） 各种损失的影响摩擦及涡流损失冲击损失 容积损失H T ∞=u 2T ∞2g −u 2T ∞ctg β2a g πD 2b 2q V T =A -Bq V T H Vq 流动损失2.1 离心式泵与风机性能曲线流量与扬程性能曲线（修正）） 有限叶片数的影响 ） 各种损失的影响 b-b摩擦及涡流损失: c-c冲击损失: d-d容积损失: e-e流量与功率性能曲线（q V -P ） TVT h H gq P ρ=H T =KH T ∞=K u 2T ∞2g −K u 2T ∞ctg β2a g πD 2b 2q VT =A '−B 'q VT )''()''(2VTVT VT VT h q B q A g q B A gq P −=−=ρρ抛物线方程2.1 离心式泵与风机性能曲线流动功率： PP P P P h m m =Δ−=η轴功率去掉机械损失功率的剩余功率，用于对通过叶轮的流体做功 输入流动功率 轴功率： ηρη1000H gq P P V e==流量与功率性能曲线（q V -P ） 2.1 离心式泵与风机性能曲线q VT -P h 性能曲线 )''()''(2VTVT VT VT h q B q A g q B A gq P −=−=ρρ(1) β2a < 90°（后弯式叶片）存在过载烧毁电机的可能性，而后向几乎不会发生超载现象。
《泵与风机》第四章_泵与风机的性能1
Ps
P
h V
实际的P-qV 曲线 P-qVT
理论的P-qV曲线 PT-qVT O q
Pm
后向式
空载功率 P 0 = P m + P V ，若现 场的凝结泵和给水泵闭阀启动，则
qV
这部分功率将导致泵内水温有较大的温升，易产生泵内汽蚀， 故凝结泵和给水泵不允许空载运行。
3 泵与风机的 -qV性能曲线
gHqV
1000P
pqV ( fan) 1000P
并随性能表一起附于制造厂 家的产品说明书或产品样本 中。 右图为与 300MW 、 600
MW 机组配套用的锅炉给水 泵的性能曲线。
性能曲线形状分析：
离心式泵与风机性能曲线的比较 1、H-qV 性能曲线的比较 对前向式和径向式叶轮，能 头性能曲线为一具有驼峰的或呈 ∽ 型的曲线，且随 2g 曲线弯曲 程度。 K点左侧为不稳定工作区。 对后向式叶轮，能头曲线总 的趋势一般是随着流量的增加能 头逐渐降低，不会出现∽型。
b c O a qV
（2）平坦型曲线（Kp=8%～12% ） 其特点是：当流量变化较大时，能头变化很小。例如火 力发电厂的给水泵、凝结水泵就希望有这样的性能。
因为，汽轮发电机在运行时负荷变 化是不可避免的，特别是对调峰机组， 负荷变化更大。但是，由于主机安全经 济性的要求，汽包、除氧器以及凝汽器 内的压强变化不能太大。
Pm P Pdf
轴与轴承、轴端密封的摩擦 损失功率 圆盘摩擦损失功率
离心泵机械效率一般在0.90～0.97； 离心风机机械效率一般在0.92～0.98。
课堂讨论：
（1）叶轮外径D2增大的对圆盘摩擦损失的讨论？
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：
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二、机械损失和机械效率
3、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）将铸铁壳腔内表面涂漆，效率可 以提高2%～3%，叶轮盖板和壳腔粗糙面 用砂轮磨光，效率可提高2%～4%。风机 的盖板和壳腔较泵光滑，风机的效率要比 水泵高。 （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%。
二、机械损失和机械效率
4、机械效率
机械损失功率的大小，用机械效率m来衡量。机械效率
等于轴功率克服机械损失后所剩余的功率与轴功率P之比：
m
P Pm P
机械效率和比转速有关，表1-3可用来粗略估算泵的机械效率。
表1-3
ηm与ns的关系（泵）
比转速 ns
50
60
70
80
90
100
机械效率ηm（%） 84
90
100
qV＜90m3/h qV＞145m3/h
0.80 0.835 0.86 0.875 0.890 0.90 0.90 0.920 0.94 0.950 0.955 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：
V
P Ph
gqV H T gqVT H T
qV qVT
qV qV q
容积效率V 与比转速有关，对给水泵，表1-4可供参考。
表1-4
给水泵的容积效率
V 流量
比转速 ns=50
60
70
80
V V V p 2V
t
四、流动损失和流动效率
1、什么是流动损失 流动损失是指：泵与风机工作时，由于流体和流道壁面 发生摩擦、流道几何形状改变使流速变化而产生旋涡、以及 偏离设计工况时产生的冲击等所造成的损失。
中间带一小室 曲径式密封环 的密封环
平面式密封环
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；
（二）通风机的容积损失
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。
87
89
91
92
93
§2 泵与风机的性能
三、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。
（一）泵的容积损失 （二）通风机的容积损失
（一）泵的容积损失
1、泵的容积损失主要发生在以下几个部位 叶轮入口与外壳之间的间隙处； 多级泵的级间间隙处； 平衡轴向力装置与外壳之间的间隙处以及轴封间隙处等。
§2 泵与风机的性能
一、功率
3、原动机功率Pg 原动机功率：原动机的输出功率。 原动机至泵与风机的轴效率为机械传动效率ηtm 则泵的原动机功率为：
Pg=P/ηm=ρgH qv/1000ηηtm
对风机原动机功率为 Pg=P/ηtm= p qv/1000 ηηtm
§2 泵与风机的性能
一、功率
3、原动机功率Pg 原动机功率：原动机的输出功率。 原动机输入功率
对风机而言，其能头用全压p表示，其有效功率为 Pe=p qv/1000 kW
一、功率
2、轴功率P 轴功率：原动机传给泵或风机轴端上的功率。 由于泵或风机内存在各种损失，所以有效功率小于轴功率， 若总效率η为已知，则泵的轴功率为：
P=Pe/η=ρgH qv/1000η
对风机轴功率为 P=Pe/η= p qv/1000 η
T
（一）泵的容积损失
2、轴向力的产生
离心泵的轴向力
（一）泵的容积损失
3、平衡轴向力装置
平衡孔 背叶片平衡轴向力原理
双吸式叶轮 对称排列的叶轮
§2 泵与风机的性能
用平衡盘平衡轴向力
平衡鼓、平衡盘和弹簧双向 止推轴承的平衡装置
（一）泵的容积损失
4、减小泵容积损失的措施 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。
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
§2 泵与风机的性能
一、功率
1、有效功率Pe 有效功率：流体从泵或风机中实际有效获得的功率。 对泵而言，设流过叶轮的流体体积流量为qv，扬程为H 流体的密度为ρ，则泵的有效功率为：
Pe=ρgH qv/1000 kW
第四章 泵与风机的性能
本章要点
各种损失与效率 性能曲线 性能曲线的应用
4.1 功率、损失和效率
引言 一、功率 二、机械损失和机械效率 三、容积损失和容积效率 四、流动损失和流动效率
引言
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。
二、机械损失和机械效率
2、机械损失的定性分析 Pm1∝nD2，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密度有关，约为1%～ 3%P。
Pm2∝n3D25，叶轮在壳腔 内转动时，因克服壳腔内流体 与盖板之间存在的摩擦阻力而 消耗的能量，称为圆盘摩擦损 失功率。
约为轴功率的2%～ 10%， 是机械损失的主要部分。
泵，原动机输入功率 Pg，in=ρgH qv/1000ηηmηg
对风机原动机输入功率为 Pg，in= p qv/1000 ηηmηg
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。
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
（二）通风机的容积损失
离心式通风机叶轮进口 与进气口间隙的形式可分为 对口和套口两种形式。
间隙尺寸对风机的性能 影响：
试验表明，r /D2从0.5%
ห้องสมุดไป่ตู้到 0.05% ， 可 使 效 率 提 高 3% ~4% 。 通 常 间 隙 的 取 值 范 围 为(0.0050.01)D2，D2大时取 小值，反之取大值。