泵与风机-2_1性能曲线

第二章 泵与风机的性能
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第二节 泵与风机的性能曲线
二、用理论的方法绘制性能曲线 实际的性能曲线是用实验的方法绘制出来的，但 为了说明曲线的一些影响因素，我们先用理论的 方法绘制性能曲线。 1. qv—H曲线
1) qvT —HT曲线
H T
qvT 1 1 cot 2 ) u2v2u u2 (u2 g D2b2 g
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五、轴流式泵与风机的性能曲线 轴流式泵与风机性能曲线归结起来有以下特点: (1) qv—H性能曲线,在小流量区域内出现驼峰形状,在c点 的左边为不稳定工作区段,一般不允许泵与风机在此区域 工作. (2)轴功率P在空转状态(qv =0)时最大,随流量的增加而减 小,为避免原动机过载, 要在阀门全开状态下启动.如果叶 片安装角是可调的,在叶片安装角小时,轴功率也小,所以 对可调叶片的轴流式泵与风机可在小安装角时启动. (3)轴流式泵与风机高效区窄.但如果采用可调叶片,则可 使在很大的流量变化范围内保持高效率.这就是可调叶片 轴流式泵与风机较为突出的优点.
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五、叶轮结构参数对离心式泵与风机性能的影响 2. 叶片进口边的布置 叶片进口边的布置主要影响泵的汽蚀性能，同时对泵的 扬程、功率也有一定的影响。 叶片进口边的布置有平行与延伸两类。 a
a为平行布置，b为延伸布置，全称为叶片
b 在进口边延伸布置，它一方面增加了叶片 的做功面积，另一方面由于圆周速度减小， 对泵的抗汽蚀性能有利。目前，大多泵与风机采用这种布置 方法。 叶片进口边的延伸布置时，qv—H性能曲线较陡，qv—曲线 向流量小的方向移动，最高效率有所提高；而在叶片平行布 置时，qv—H性能曲线容易出现驼峰。
(1)先去下标
HT KHT KA KBqvT cot 2
A BqvT cot 2
仍为一直线，只不过 A'<A,B'<B ，即截距和斜率
均减小。
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二、用理论的方法绘制性能曲线 1. qv—H曲线
2) qv—H曲线(实际) (1)先去下标
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二、用理论的方法绘制性能曲线 2. qv—P曲线 再去掉qvT的下标，即减去泄漏损失，可的qv—P 曲线。 从图不难看出，无论有无流量，只要运转，均有 一定的轴功率。即qv=0时，P≠0,此即空转功率， 它由两部分组成，一部分是机械损失，一部分是 由泄漏引起。 在实际中，一般只用到曲线的上升段，故功率曲 线一般为上升的曲线（近似直线）。（ P67图215）
qvT ～HT qvT～ HT
阻力损失
A
A
h1+ h2 =K1qvT2
qv、qvT
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(2)去H的下标T h3=K2(qv-qvd)2也应为负值(损失)。
H、HT、HT
qvT ～HT
qvT～ HT
冲击损失 阻力损失
A
A
h3=K2(qv-qvd)2
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五、叶轮结构参数对离心式泵与风机性能的影响 显而易见，离心式泵与风机的叶轮结构与泵与风机的性 能有着密切的关系，但各参数的变化又是相互影响的。 为了简化，我们只讨论它们各自对性能的影响，而不考 虑它们之间的互相影响。 1. 1a—叶片入口安装角 前面讲过，如果流体流入角1等于叶片入口安装角1a， 则冲角i=0，流体流入时是无冲击的，对效率有利 但事实上，流体流入时是有冲角的，在具有一定的正冲 角时，泵与风机进口处气流的阻力损失较小，效率可能 还能提高，另外，还可提高泵的抗汽蚀性能。 它的变化对性能曲线的形状影响不大。
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三、实验方法绘制性能曲线 实际中一般用此法绘制，如有时间讲泵与风机的 测试方法，并进行实验。
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四、离心式泵与风机性能曲线的分析
1.工况 有一qv,就有一组、H、P,这一组数就是一个工 况，应为一曲线，曲线上有无限多个点，就有无限多 个工况，=max的工况为设计工况(最佳工况、额定 工况)。 泵与风机的实际运行工况（只有一个）取决于本身的性 能曲线及负荷情况(管路特性)。 2. 高效区宽(qv —曲线平坦)的泵与风机调节性能好。 3.qv—H曲线的三种形状：平坦、陡降、驼峰。2a增加 易出现驼峰。
弯曲以致汽化,特别是锅炉给水泵及凝结水泵,由于输 送的是饱和液体,因此,为防止汽化,一般不允许在空转 状态下运行(除特殊注明允许的外).如在运行中负荷降 低到所规定的最小流量时,则应开启泵的旁路管.
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四、离心式泵与风机性能曲线的分析
离心式泵与风机,在空转状态时,轴功率(空载功率)最 小,一般为设计轴功率的30%左右
效率曲线与离心类似，只是高效区较窄 qv—H曲线:设计流量为qvd,随流量的减小,扬程(全压) 先是上升,当减小到qvc时,扬程(全压)开始下降,流量再 减小到qvb时,扬程(全压)又开始上升直到流量为零时的 最大值.此最大扬程(全压)约为设计工况下扬程(全压) 的 2倍 . qv—P曲线:设计流量为qvd,随流量的减小,轴功率最小， 随着流量的减小，轴功率逐渐增大，流量为0时，轴 功率最大，所以轴流式泵与风机应在阀门全开时启动
前弯式叶轮效率远低于后弯式.为了提高风机效率,节
约能耗,目前大中型风机均采用效率较高的后弯式叶 片.
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五、轴流式泵与风机的性能曲线 在一定的转速下,对叶片安装角固定的轴流式泵与 风机,试验所测得的典型性能曲线如图2—19所示, 和离心式泵与风机性能曲线相比有显著的区别：
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四、离心式泵与风机性能曲线的分析
由qv一P性能曲线(图2-12)可见,后弯式叶轮和前弯式 叶轮有着明显的差别:
后弯式叶轮的qv一P性能曲线,随流量的增加功率变化
缓慢. 前弯式叶轮随流量的增加,功率急剧上升,因此原动机 容易超载.所以,对前弯式叶轮的风机在选用原动机时, 容量富裕系数K值应取得大些.
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四、离心式泵与风机性能曲线的分析
因前弯式叶轮的qvT—HT∞理论性能曲线为一上升直线, 在其上扣除轴向涡流及损失扬程后,所得到的实际qv— H性能曲线是一具有较宽不稳定工作段的驼峰形曲线. 如果风机在不稳定工作段工作,将导致喘振.因此,不允 许在此区段工作.
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泵与风机 的 性能曲线
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一、概述 泵与风机的主要参数有5个：qv、H(p)、P、、n。 它们之间存在一定的关系，如n和qv一定时，对某 一泵或风机，其H(p)、P和有一一对应的关系 而这些关系在以前是用式子表示的，但由于实际 中存在以上的损失，这些式子中有一些不能用理 论计算的系数 所以，实际的泵与风机的性能是不可能用精确的 解析式子来表示的，只能用曲线表示 而曲线可以通过对该泵或风机进行实测获得，这 些曲线就叫性能曲线。
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二、用理论的方法绘制性能曲线 2. qv—P曲线 Ph HT qvT
KqvT ( A BqvT cot 2 ) 2 A1qvT B1qvT cot 2
在qvT—Ph坐标上2 <90时为一有极值的抛物线。 轴功率应为P与机械损失Pm之和。 因为Pm为纯功率损失，无论有无流量， Pm总是 存在，故曲线向上平移可得qvT-P曲线。 P66图2-13
为避免启动电流过大,原动机过载,所以离心式的
泵与风机要在阀门全关的状态下启动
待运转正常后,再开大出口管路上的调节阀门,使泵与
风机投入正常的运行.
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四、离心式泵与风机性能曲线的分析
后弯式叶轮qV—H性能曲线的三种基本形状 可以分为三种基本类型: 陡降的曲线,如图2—17a所示,这种曲线有25%～30%的斜度,当 流量变动很小时,扬程变化很大,适用于扬程变化大而流量变化 小的情况,如电厂的取水水位变化较大的循环水泵 平坦的曲线,如图2—17b所示,这种曲线具有8%一12%的斜度; 当流量变化很大时,扬程变化很小,适用于流量变化大而要求扬 程变化小的情况,如电厂的汽包锅炉给水泵 有驼峰的曲线,如图2—17c所示,其扬程随流量的变化是先增加 后减小,曲线上k点对应扬程的最大值Hk和qVk,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.
qvd
qvT ～H
qv、qvT
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(3)再去掉qvT的下标 qH1/2也为一抛物线，q应负值。
H、HT、HT
qvT ～HT qvT～ HT
冲击损失 阻力损失
A
qH1/2
A
容积损失
qvT ～ H
qvd
qv、qvT
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二、用理论的方法绘制性能曲线 3. qv — 曲线 有了qv,在上述两条曲线上可得一H与P,从而可算 出，但理论qv —曲线为一典型的抛物线 qv=0时，Pe=0,=0；qv较大时也有=0。 实际的qv —曲线比理论值小，qv较大时无用。 （ P66图2-14） 通常，三条曲线绘在同一图上，=93%max的范 围为高效区，即最佳工作区。 （ P67图2-15,16）
A BqvT cot 2
在qvT — HT坐标上为一直线方程。 2>90时斜率为正， 2<90时斜率为负， 2 =90时斜率为0。
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二、用理论的方法绘制性能 HT A BqvT cot 2 曲线
HT
2
2 u2 g
2 90
2 90
2
2 90
A B cot 2
qvT
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二、用理论的方法绘制性能曲线 1. qv— H曲线
2) qv—H曲线(实际) 从理论上分析曲线的大体形状。以2 <90为例，取 其中的一部分进行放大。
H、HT、HT
HT A BqvT cot 2
HT A BqvT cot 2
qvT ～HT qvT～ HT
A
A
qv、qvT
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(2)去H的下标T 因为H=hHT，而h和h1、 h2及h3有关。 h1+ h2 qvT2，又因为是损失，在坐标上应为负值。 H、HT、HT
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四、离心式泵与风机性能曲线的分析
在最佳工况点左右的区域(一般不低于最高效率的 0.93)称为经济工作区或高效工作区,泵与风机在此区 域内工作最经济. 当阀门全关时,qv=0,H=H0,P=P0,该工况为空转状态.
这时,空载功率户.主要消耗在机械损失上,如旋转的叶 轮与流体的摩擦,使水温迅速升高,会导致泵壳变形,轴
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第二节 泵与风机的性能曲线
一、概述 性能曲线是指，在一定转速n下，流量qv与扬程 H(或全压p)、轴功率P和效率之间的关系曲线。 n一定时，给出一个qv,就可在曲线上找到对应的 一组H、P和，这一组数就叫做一个工况。 所以，在曲线上有无穷多个点，也就是有无穷多 个工况 在曲线上，有一个效率最高的点，这个点代表的 是设计工况。 但在实际上，泵与风机不可能总是在最高效率点 工作，运行效率在设计效率的93%以内时的区域 叫高效区。