流体机械特性曲线的定义与分类
第一章叶片式流体机械概况
第一章：叶片式流体机械概述§ 1-1叶片式流体机械的工作过程叶片式流体机械中的能量转换，是在带有叶片的转子及连续绕流叶片的流体介质之间进行的。
叶片与介质间的作用力是惯性力。
该力作用在转动的叶片上，因而产生了功（正或负视力矩和叶轮运动方向而定）。
一、叶片式流体机械的组成元件「吸入部分（直锥形，环形，半螺旋形）1•引流部分＜蜗壳（导水机构）图卜皿辱水机构的推耶亦is闻式b）斜氏式讨釉向式1叶轮2•做功部分（转子）彳转轮•涡轮町J）图1-20水轮机转辂姑构d握流式b＞轴撼式小斜施式d）级击式「蜗壳（导流器，导叶）3•出流部分耳〔尾水管以风扇或泵为例说明特点特点：①具有一个带有叶片的转子②工作时介质对叶片连续绕流③介质作用于叶片的力是惯性力④部分流体机械有一个静止的叶栅。
以轴流式流体机械为例说明工作过程在上述例子中，转子叶片在自由空间转动，经过叶轮的介质，由于叶片力矩的作用，而有一个圆周方向的速度分量。
依动量矩定理流出叶轮的液体有一个圆周方向的分速度，在叶轮后，由于该分速度引起附加的能量损失，为了消除这个损失故在叶轮后增加一个静止的导叶（叶栅）用来消除介质的圆周分速度。
这种流体就有一个静止的叶栅，简称导叶。
我们主要研究的也是这种机械。
在轴流式原动机中（T）,介质沿轴线方向先进入导叶，导叶的作用是使得介质速度的大小及方向发生了变化，切一部分压力能转换为圆周方向速度所对应的动能。
然后介质进入转轮，由于转轮叶片的作用，使介质的速度方向又变为轴线方向。
与速度的方向发生改变时由于惯性作用引起作用于叶片的力矩使转轮旋转。
转轮带动轴旋转，轴带动发电机或其他机械旋转，从而使流体的能量转换为电能或机械能。
为了最大限度利用流体的能量，理论上从转轮流出的介质不再有圆周方向的运动。
（压力为最小，此压力是多少？）相反，作为工作机（P），介质及叶片转动的方向和原动机刚好相反，介质从轴向进入叶轮，从叶轮中流出的介质具有圆周方向的速度分量，然后在导叶作用下消除圆周运动又回到轴向。
第一章流体机械的定义及分类习题
第⼀章流体机械的定义及分类习题第⼀章流体机械的定义及分类习题1、流体具有的能量主要包括哪⼏个⽅⾯？2、什么是流体机械？根据什么将流体机械分为叶⽚式流体机械和容积式流体机械？3、什么是往复式流体机械和回转式流体机械？试分别列举⼏种型式。
第⼆章叶⽚式流体机械概述习题1、⽔轮机和⽔泵的基本⼯作参数有哪些？各是如何定义的？2、什么是流体机械？根据什么将流体机械分为叶⽚式流体机械和容积式流体机械？3、什么是往复式流体机械和回转式流体机械？试分别列举⼏种型式。
4、往复式泵的⼯作原理是什么？5、齿轮泵的⼯作过程是什么？齿轮泵的容积效率怎样计算？6、反击型⽔轮机的主要过流部件名称及作⽤是什么？试以混流式为例绘出其单线图。
7、根据⽔轮机利⽤⽔流能量⽅式的不同将⽔轮机分为哪两⼤类？⼜根据转轮区域⽔流流动⽅向特征的不同将反击式⽔轮机分为了⼏种？试分别说出各⾃的特点和使⽤范围。
8、反击式⽔轮机由哪四⼤部件组成？试分别说出它们的作⽤。
9、试说明液⼒变矩器的组成和⼯作原理。
10、什么是⽓压传动？以剪切机为例，说明⽓压传动的⼯作原理。
11、试推导往复泵吸⽔、压⽔过程中活塞上压强的表达式。
12、试证明：单作⽤往复泵安装空⽓室活塞克服管路摩擦所作的功，与不装空⽓室活塞克服管路摩擦所作的功之⽐为。
假定摩擦系数不随速度变化。
第三章叶⽚式流体机械中的能量转化习题1、总扬程为25m，流量为3m3/min，泄漏量为流量的3%的离⼼泵以1450rpm的转速运转时，泵的轴功率为14.76kw，机械效率取，试求下列值：（1）泵的有效功率；（2）泵的效率；（3）容积效率；（4）⽔⼒效率。
2、⽔轮机效率实验时在某⼀导叶开度下测得下列数据：蜗壳进⼝处压⼒表读数P=22.6×104p a，压⼒表中⼼⾼程Hm=88.5m，压⼒表所在钢管直径D=3.35m，电站下游⽔位?=85m，流量q v=33m3/s，发电机功率P g =7410Kw，发电机效率ηg=0.966，试求机组效率及⽔轮机效率。
离心泵特性曲线
2.2.1 离心泵的工作原理
1．离心泵的构造：
1、叶轮： 2、泵壳： 3、泵轴及轴封装置：
气缚现象：泵壳和吸入管路内没有充满液体， 泵 内有空气，由于空气密度远小于液体的 密度，叶轮旋转对其产生的离心力很小，叶 轮中心处所形成的低压不足以形成吸上液体 所需要的真空度，泵就无法工作。
（3) 导轮
思考4： 为什么导轮的弯曲方向与叶 片弯曲方向相反？
（4). 轴封装置
旋转的泵轴与 固定的泵壳之 间的密封。 作用：防止高 压液体沿轴漏 出或外界空气 漏入。
填料密封 机械密封
离心泵的理论压头和实际压头
压头：单位重量液体所获得的能量称为泵的压头，用 H表示，单位m。 理论压头：理想情况下单位重量液体所获得的能量称 为理论压头，用HT表示。
离心泵：靠高速旋转的叶轮，液体在离心力作用下 获得能量，以提高压强。 往复泵：利用活塞的往复运动，将能量传给液体， 以完成输送任务。 旋转泵：靠泵内一个或一个以上的转子旋转来吸入 和排出液体。 旋涡泵：一种特殊类型的离心泵。
气体输送机械：据出口气体压强可分为通风机， 鼓风机，压缩机，真空泵
压缩比=出口压力/进口压力
1. 理论压头表达式的推导
w2 液体在高速旋转的叶轮中的运动分为2种: 2 2 2 c2 u2
周向运动:
u r
w1 1 1 c1
与叶片的相对运动：
处处与叶片相切
u1
在 1 与 2 之间列机械能衡算方程式，得：
2 2 p 2 p1 c 2 c 1 HT g 2g
(1)
转速
n
流量 qV，泵单位时间实际输出的液体量，m3/s或m3/h。 可测量 压头 He，又称扬程，泵对单位重量流体提供的有效能量，m。 可测量
牛顿流体与非牛顿流体全解
（6）汤姆孙减阻效应 1948 年，汤姆(TOMS)在第1 届国际流变学会议上宣布了他 的减阻实验。将少量的聚甲基丙烯酸加入管内一氯代苯低分子 溶液的湍流中，在一定流量下，管内流动的摩擦阻力显著下降 ，这一现象称为减阻现象。由下图可以看出，当流动由层流转 变为湍流时，流线变密，流量增加，出现减阻现象。湍流减阻 可以使流量增大，对传热、传质有利。
1Pa s 1000 mPa s
3、流变方程中反映流体流变特性的参数只有一个 。对牛顿 流体来说，其流变方程只有一种形式。 4、典型的牛顿流体：水、甘油、低分子量的成品油，空气。 5、牛顿流体内部结构特点：单相流体、分散相浓度很低的假 均匀多相混合物流体。
（三）牛顿流体曲线：
剪切应力/剪切速率= tanα =恒定值， 由于牛顿流体的流动曲线是通过座标原点的直线，因此在 (即粘度 )均为恒定值。如前所述 任一剪切速率下求得的 / ，牛顿流体可通过求任意剪切速率下的剪切应力而求粘度。反 之，若已知粘度值，则可知该直线与横座标的夹角(tanα＝ )即 斜率，因此该流体的流动性就充分得到了说明。
大多数高分子溶液和乳状液具有明显的假塑性。 （3）剪切稠化流体：也称胀塑性流体，与假塑性流体相反 ，膨胀流体的表观粘度随切变速率增加而增大，这种现象称为 剪切增稠现象。 一些浓稠悬浮体、蛋白质及某些高分子溶液可表现出切力 增稠现象。 2、时变性非牛顿流体 这类流体的粘度函数不仅与应变速率有关，而且还与剪切 持续时间有关。大致可分为两类： （1）触变性和流凝性流体：随着切应力作用时间的延长， 表观粘度越来越小的流体叫做触变性流体；随着切应力作用时 间的延长，表观粘度越来越大的流体叫做流凝性流体，这种流 体在实际中非常少见。然而，在实际中我们遇到的触变性体系 较多，例如：某些粘土悬浮液、陈胶、溶胶及高聚合物可表现 出触变性。
化工原理流体知识点总结
化工原理流体知识点总结一、流体的基本性质1. 流体的定义流体是指在受到作用力的情况下，能够流动的物质，包括液体和气体。
2. 流体的分类（1）牛顿流体：满足牛顿流体定律的流体，即剪切应力与剪切速率成正比。
（2）非牛顿流体：不满足牛顿流体定律的流体，如塑料、胶体等。
3. 流体的性质（1）密度：单位体积流体的质量，通常用ρ表示，单位kg/m³。
（2）粘度：流体流动时的内部摩擦阻力，通常用η表示，单位Pa·s或mPa·s。
（3）表观黏度：流体在管道中流动时表现出的粘度，通常用μ表示，单位Pa·s或mPa·s。
（4）流变性：流体在外力作用下的形变特性，包括剪切流变和延伸流变。
4. 流体的运动（1）层流：流体呈层状流动，流线平行且不交叉。
（2）湍流：流体呈旋涡形式混合流动，流线交叉且无规律。
二、流态力学1. 流体静压（1）静压力：流体在容器中受到的压力，通常用P表示，单位Pa。
（2）流体的压强：P = ρgh，其中ρ为流体密度，g为重力加速度，h为液面高度。
（3）帕斯卡定律：在静止流体中，内部任意一点的压力均相等。
2. 流体动压（1）动压力：流体在流动状态下受到的压力。
（2）动压公式：P = 0.5ρv²，其中ρ为流体密度，v为流体的流速。
3. 流体的质量守恒（1）连续方程：描述流体在流动中的质量守恒关系。
（2）连续方程公式：ρ1A1v1 = ρ2A2v2，其中ρ为流体密度，A为管道横截面积，v为流速。
4. 流体的动量守恒（1）牛顿第二定律：描述流体在流动中的动量守恒关系。
（2）牛顿第二定律公式：F = ρQ(v2 - v1)，其中F为管道上流体受到的合力，Q为流体流量，v为流速。
三、流体的运动1. 流体的流动类型（1）层流：小阻力、流速较慢。
（2）湍流：大阻力、流速较快。
2. 流体的流动参数（1）雷诺数：描述流体流动状态的无量纲参数，Re = ρvD/η，其中D为管道直径。
水轮机原理(复习题)
一、名词解释水轮机的分类（1）水轮机：把水能转换为机械能的水利机械蓄能泵：把机械能转换成水能的水利机械水泵水轮机：既可作水泵运行又可作水轮机运行的水利机械反击式水轮机：通过转轮利用水流压能为主的水能做功的水轮机冲击式水轮机：在喷嘴出口处将可利用的水能全部转化为动能的水轮机，并依靠一个或多个喷嘴调节流量混流式水轮机：轴面水流接近于径向进入转轮，在固定的转轮叶片上逐渐变向，至转轮出口处接近于轴向的反击式水轮机轴流式水轮机：转轮叶片上的轴面流动近乎为轴向的水轮机斜流式水轮机：水流径向或斜向流过导叶，斜向流入转轮的反击式水轮机贯流式水轮机：水流轴向或斜向流过导叶的轴流式水轮机轴流定浆式水轮机：导叶可调，转轮叶片固定的单调式水轮机轴流式转浆式水轮机：导叶和转轮叶片均可调的双调式水轮机（2）水轮机的工作参数：水头（扬程）H、流量Q、出力P、效率η、转速n、NPSH水头：单位重量的流体所具有的能量，通常以液柱高度表示扬程：是指单位重量流体经泵所获得的能量，水泵扬程是指水泵能够扬水的高度毛水头：水电站上下游水位的高程差净水头（工作水头属于净水头）：水轮机进口与出口测量断面的总水头差，即水轮机做功用的有效水头，用H n表示设计水头：水轮机在最高效率点运行时的净水头，用H d表示最大水头：在运行范围内，水轮机净水头的最大值，用H max表示最小水头：在运行范围内，水轮机净水头的最小值H min表示加权平均水头：在电站运行范围内，考虑不同负荷下运行时间的水头的加权平均值设计流量：在设计水头下，水轮机以额定转速、额定出力运行时所对应的水流量水轮机飞逸转速：水轮机处于失控状态，轴端负荷力矩为零时的最高转速，用n run表示比转速：水轮机输入功率：水轮机进口水流所具有的的水力功率，用P in表示水轮机输出功率（出力）：水轮机主轴输出的机械功率，用P out表示水轮机额定输出功率：在额定水头和额定转速下，水轮机连续发出的功率，用P r表示转轮输出功率：水轮机转轮传给主轴的功率叶轮输出功率：泵叶轮进口到出口由叶轮传递给水流的水力功率转轮输入功率：水流从水轮机转轮进口至出口传递给转轮的水力功率叶轮输入功率：泵主轴传递给叶轮的功率效率：水轮机输出功率与输入功率之比水轮机机械效率：水轮机输出功率与转轮输出功率之比水轮机水力效率：水轮机转轮输出功率与水轮机输入功率之比最优效率：最优工况下的效率，即最高效率点加权平均效率：在规定运行范围内，效率的加权平均值（3）叶片：反击式水轮机转轮或水泵叶轮进行能量转换，具有型线的部件。
第八章 流体机械的性能曲线和运行调节
流体机械原理、设计及应用
第一节 流体机械的性能曲线
泵或风机的主要性能参数有流量qV、扬程H(或全 压PtF)、功率P和效率η 。这些参数之间有着一定的相
互联系，反映这些性能参数间变化关系的曲线，称为 泵与风机的特性曲线。
常用的特性曲线有以下三种：
扬程与流量之间的关系曲线
功率与流量之间的关系曲线
效率与流量之间的关系曲线
qV
O
qV
同性能泵串联运行
不同性能泵串联运行
5、串联运行时应注意的问题
1 宜适场合：Hc-qV 较陡，H-qV 较平坦。 2 安全性：经常串联运行的泵, 应由qVmaxHg(或Hd) 防 止汽蚀；对于离心泵和轴流泵, 应按Pshmax Pgr 驱动电机不 致过载。
一、管路系统性能曲线
p”
流量计
压强表
调阀
HZ
真空计
泵
p’
阀门
泵的系统装置
对于泵 H cH zp '' gp' hwH stqv 2
Hst--称为管路系统的静能头；
对于风机
p 'q2
c
V
即，管路系统的静能头为零。
Hc
H st
流体机械原理、设计及 应用
HHq2
c
st
V
Pc
q2 V p" p' g
Hz
离心式泵与风机的H-qV 曲线 比较平坦，而混流式、轴流式泵 与风机的H-qV曲线比较陡。因此， 前者适用于流量变化时要求能头 变化不大的场合，而后者宜用于 当能头变化大② P-qV 性能曲线的比较
离心式和轴流式泵与风机的P-qV 曲线随着流量的增加其变化趋势刚好 相反，前者呈上升趋势，而后者则急 剧下降。因此，为了减小原动机容量 和避免启动电流过大，启动时，轴流 式泵与风机阀门应处于全开状态，而 离心式泵与风机阀门则原则上应处于 关闭状态。
过程流体机械整理资料(中国矿业大学过程装备与控制工程专业用)
过程流体机械：过程工业生产中，以流体为工质进行能量转换、处理与输送的机械吸、排气温度：缩机首级汽缸工作腔进气法兰和末级汽缸工作腔排气法兰接管处测得的气体温度称为压缩机的吸排气温度。
工况：压缩机进行所在的进、排气压力和近期温度状态参数称为压缩机的工况，压缩机铭牌上所表的参数工况称为“额定工况”。
吸、排气压力：压缩机首级汽缸工作腔进气法兰和末级汽缸工作腔排气法兰接管处测得的压力称为压缩机的吸排气压力。
压缩机排气量:排气量是指在所要求的排气压力下，压缩机最后一级单位时间内排出的气体体积折算到第一级进口压力和温度时的容积值容积式压缩机定义：依靠改变工作腔容积的大小来提高气体的压力。
列：压缩机中，把一个连杆对应的一组汽缸及相应的动静部件称为一列。
一列可能对应一个汽缸，也可能对应串在一起的多个汽缸。
压缩机的循环：活塞往复运动一次，在气缸中进行的吸气、压缩、排气等过程的总和。
气体经过一个工作循环，也称为一级。
多级压缩定义：多级压缩是将气体的压缩过程分在若干级中进行，并在每级压缩之后将气体导入中间冷却器进行冷却。
级的等温指示效率：级的理论等温循环指示功与实际循环指示功之比，即：轴功：压缩机的轴功包括指示功与摩擦功两部分。
指示功是压缩机直接用于压缩气体所消耗的功摩擦功：是压缩机用于克服摩擦所消耗的功。
轴功率：单位时间所消耗的轴功称为轴功率。
机械效率：指示功率与轴功率之比。
影响机械效率的因素很多，如：轴承的形式、摩擦副的材料、润滑方式等。
临界转速：转子旋转的角速度与转子弯曲振动的固有圆周频率相重合，则转子会发生强烈的共振导致转子的破坏，转子与此相应的转速称为临界转速。
扬程H：单位重量液体从泵入口到泵出口处能量的增值。
即1N液体通过泵获得的有效能量，m。
又称有效能量头。
功率N：原动机传到泵轴上的轴功率，W或kW；有效功率Ne：单位时间内从泵中输送出去液体在泵中获得的有效能量沉降：混合物在某种装置中，由于两相在力场中所受到的力的大小不同而分层，轻相在上层形成澄清液，重相在下层形成沉淀物过滤：混合物在多层材料层装置中，由于受力场的作用，液体通过多孔材料层流出形成滤液固体被留在材料层上形成滤渣而实现分离。
第五章 流体机械的特性曲线与运行(PPT-42)
工作机的串联和并联工作
泵串联运行的特性
两机鼓风机的特性曲线
压缩机的级数对特性曲线的影响
串联压缩机与管网的共同工作
泵的开式实验台
水轮机的闭式实验台
不同叶片转角的工作
一 管网特性曲线 二 流体机械与管网系统的联合工作
泵的管网系统
管网特性曲线
不同的管网特性曲线
流体机械的工作点
稳定和不稳定工作点
第四节 旋转失速和喘振
一 旋转失速 二 喘振现象 ① 泵的不稳定运行 ② 风机,压缩机的喘振 ③ 防止不稳定或喘振工况的方法
叶轮出口角和性能曲线的关系
泵和风机的实际性能曲线的比较
前向和后向叶轮的性能曲线的比较
水轮机的工作特性曲线
水轮机的转速特性曲线
各种水轮机工作特性的比较
不同比转速的泵和风机工作特性曲线比较
二 综合特性曲线
1. 工作机的综合特性曲线 2.原动机的综合特性曲线 ①运转特性曲线 ②综合特性曲线 ③综合特性曲线与比转速的关系
泵 风机和压缩机
流量变化时叶轮进口的流动
旋转失速示意图
失速时的特性曲线
离心泵的特性曲线
轴流泵的特性曲线
轴流泵的二次回流及成因分析
泵向水塔供水时的不稳定工况
压缩机正常和喘振工况时的压力和速度波形图
压缩机喘振界限
第五节 流体机械的串并联运行
一 工作机的串并联运行 ① 输送不可压介质时的机器特性 ② 输送可压介质时的机器特性
第五章 流体机械的特性曲线与运行
第一节 流体机械特性曲线的定义与分类 第二节 模型试验及特性曲线的绘制 第三节 流体机械与管网系统的联合工作 第四节 旋转失速和喘振 第五节 流体机械的串联和并联运行
化工原理内容概要-第2章
《化工原理》内容提要第二章流体输送机械1. 基本概念1）离心泵的主要构件：叶轮和蜗壳2）泵的流量q v：指泵的单位时间内送出的液体体积，等于管路中的流量，这是输送任务所规定必须达到的输送量。
3）泵的压头（又称扬程）He是指泵向单位重量流体提供的能量。
4）流体输送机械的分类：动力式（叶轮式）、容积式（正位移式）、其他类型。
5）离心泵的主要构件：叶轮和蜗壳。
6）离心泵的主要性能参数：流量、扬程、效率、轴功率。
7）离心泵特性曲线：描述压头、轴功率、效率与流量关系的曲线。
8）离心泵的工作点：泵特性曲线与管路特性曲线的交点。
9）离心泵的调节：改变管路特性（阀门的开大关小，改变K值）；改变泵的特性（改变D、n，调节工作点）。
10）往复泵的结构：由泵缸、活塞、活塞杆、吸入和排出单向阀（活门）构成，有电动和汽动两种驱动形式。
2. 基本原理1）离心泵的工作原理：电动机经泵轴带动叶轮旋转，叶片间的液体在离心力作用下，沿叶片间的通道从叶轮中心进口处甩向叶轮外围，以很高速度汇入泵壳；液体经泵壳将大部分动能转变为静压能，以较高压力从压出口进入排出管。
2）泵的汽蚀现象：当水泵叶轮中心进口出压力低于操作温度下被输送液体的饱和蒸汽压时，液体将发生沸腾部分汽化。
所生成的汽泡，在随液体从叶轮进口向叶轮外围流动时，因压强升高，气泡立即凝聚。
高速度冲向原空间，在冲击点处产生高频高压强冲击。
当气泡的凝结发生在叶轮表面时，气泡周围液体在高压作用下如细小的高频水锤撞击叶片，加之气泡中可能带有氧气等对金属材料发生化学腐蚀作用，将导致叶片过早损坏。
3）离心泵的选用原则：①根据被输送液体的性质确定泵的类型；②确定输送系统的流量和所需压头；③根据所需流量和压头确定泵的型号。
4）往复泵的工作原理：活塞往复运动，在泵缸中造成容积的变化并形成负压和正压，完成一次吸入和排出。
5）气体输送的特点：气体的密度相对液体很小，①动力消耗大；②气体输送机械体积一般都很庞大；③输送机械内部气体压力变化的同时，体积和温度也将随之发生变化。
过程流体机械讲义
注册机械工程师资格考核认定测试培训班过程装备（二）过程流体机械⏹流体机械是以流体为工质进行能量转换、处理与输送的机械，是过程装备的重要组成部分。
⏹流体机械一般可以从三个方面进行分类:按能量转换分类按处理流体介质按流体机械结构特点流体机械分类⏹过程流体机械按能量转换分类⏹原动机利用高压蒸汽或气体的压力能膨胀做功推动转子旋转。
如蒸汽轮机、燃气轮机。
⏹工作机机械的转子被原动机拖动，通过转子的叶片将能量传递被输送的流体。
流体输送机械如：泵、压缩机等流体分离设备如离心式分离机等。
流体机械分类⏹按处理流体介质气体－压缩机、鼓风机、通风机 液体（或含固）－泵气、液（或含固）混合体－分离机、搅拌机⏹按流体机械结构特点往复结构的流体机械旋转结构的流体机械⏹测试教材中过程流体机械部分重点是：离心泵和离心压缩机泵的分类P140⏹泵：增压输送液体，把机械能转换成液体的能量的机械⏹泵的种类很多，其分类方法也多：按流体介质可分为水泵、油泵、耐腐蚀泵、杂质泵；按用途可分为工艺装置用泵、公用设施用泵、辅助设施用泵；按叶轮的布置方式可分为悬臂式、两端支承式、立置悬臂式。
泵的分类－按流体介质P140水泵：清水泵、锅炉给水泵、热水泵油泵：冷油泵、热油泵、液态烃泵耐腐蚀泵：耐酸泵、耐碱泵杂质泵：浆料泵、污水泵、泥浆泵泵的分类－按工作原理和结构形式P140泵的分类－按流体压力P141 低于2MPa的称低压泵，压力在2～6MPa之间的称中压泵，压力高于6MPa的称高压泵。
泵的分类－按用途P141⏹工艺装置用泵：进料泵、回流泵、循环泵、塔底泵、冲洗泵、排污泵……⏹公用设施用泵：锅炉用（给水泵、凝水泵、热水泵、余热泵）、凉水塔（冷却水泵、循环水泵）、消防用泵、卫生用泵……⏹辅助设施用泵；润滑油泵、液压传动用泵……⏹管路输送用泵：输油管线用泵、装卸车用泵……泵的分类－按叶轮布置方式P140⏹按叶轮的布置方式可分为：⏹悬臂式：挠性连轴节传动（卧式、立式）、刚性连轴节传动（立式）、共轴式传动（立式）⏹两端支承式：单级和两级、多级⏹立置悬臂式：单层壳体（）、双层壳体泵的用途P141⏹用来输送液体的泵种类繁多，用途很广。
流体机械
流体机械目录第一章概论1.1流体机械简介1.2流体机械的分类1.3流体机械的应用第二章水轮机2.1 概论2.2 帕尔登水轮机2.3 法氏水轮机2.4 轴流式水轮机2.5 泵轮机第三章泵3.1 概论3.2 离心泵3.3 特性曲线3.4 轴流泵与斜流泵3.5 往复泵3.6齿轮泵与轮叶泵第四章空气机械4.1 概论4.2 轴流式送风机与压缩机4.3 回转式送风机与压缩机4.4 往复式压缩机4.5 真空泵第一章概论1.1 流体机械简介所谓流体机械(fluid mechanism)系指气体、液体或两者混合流体做为媒介而进行能量转换之机械。
如泵(pump)、压缩机(compressor)、送风机(blower)等系以外界之动力源驱动运转，对流体施加能量，使其压力、速度或位能增加。
另如水轮机(water turbine)、气轮机(gas turbine)、蒸汽轮机(steam turbine)、风力机(wind turbine)等则是以流体本身作为动力源而运转，对外界做功。
1.2 流体机械的分类流体机械依工作流体的不同，可分为两大类：1. 液体机械(hydraulic mechanism)。
2. 空气机械(air mechanism)。
流体机械依能量转换的型式，可分为三大类：1.流体原动机械流体原动机械是指将流体能量转换成机械能之机械，如水轮机、气轮机、蒸汽轮机、风力机等。
2.流体动力机械：流体动力机械是指将机械能转换成流体能量之机械，如泵、风扇机、鼓风机及压缩机等。
3.流体传动机械：流体传动机械是利用流体以达到动力传送目的之机械，如流体连轴器(hydraulic coupling)、扭矩变速器(torque converter)、液压缸等。
1.3 流体机械的应用流体机械在工程上之应用相当多，如：1. 自来水之输送、下水道排水、工厂之工作流体输送等。
2. 气轮机发电系统、蒸汽发电厂、空调系统、飞机喷射引擎等。
3. 水力发电厂所使用之水轮机、风力发电厂所使用之风力轮机。
《流体机械》复习
《流体机械》部分第一章 泵与风机的分类及工作原理1、泵与风机的分类基工作原理2、泵与风机的特性参数水泵：流量，扬程H （单位重量的液体在泵内所获得的总能量，单位为m ），转速，功率（轴功率、有效功率()1000kW Na HQ γ=），效率，允许吸上真空度。
风机：风量，风压P （单位体积的气体在风机内所获得的总能量，单位为Pa ），转速，功率（轴功率、有效功率()1000kW Na HQ =），效率。
第二章 泵与风机的基本理论1、速度三角形2、离心式泵与风机的基本方程式 （1）理论流量：222T r Q D b c ψπ=（2）叶片无限多时的理论压头基本方程：()22111T u u H u c u c g∞=± 222222211221222T u u w w c c H g g g∞---=++（3）叶片出口安装角对压头分配的影响（前弯290β> 、径向290β= 、后弯290β< 叶片叶轮的性能）3、离心式泵与离心风机的典型特性曲线4、轴流风机的速度三角形和基本方程式()21T u u uH c c g=±，()21T u u P u c c ρ=± 5、轴流通风机的特性曲线（特点）全压特性曲线静压特性6、泵与风机的相似理论（1）相似条件：几何形似、运动相似、动力相似（含义）（2）相似定律：彼此相似的泵或风机在相似工况点的压头、流量、功率之间的比例关系，利用相似定律可以将依据模型实验的结果推算出实物的特性，以及当工作介质、转速发生变化后的特性。
2222m m m m D P n P n D ρρ⎛⎫⎛⎫= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭322m m m D Q n Q n D ⎛⎫= ⎪⎝⎭3522m m m m D N n N n D ρρ⎛⎫⎛⎫= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭（3）比例定律：当泵或风机转速变化时，对应工况点的压头、流量和功率分别按转速比的平方、一次方和三次方而变化。
7 流体机械的特性曲线与运行调节
7 流体机械的特性曲线与运行调节§7-1流体机械特性曲线的定义与分类流体机械的性能取决于三个基本因素：[]⎪⎩⎪⎨⎧∆）（或，，、或，），（或，—运动参数，，，—介质的物性参数，—几何参数h h p H P ，q q Q n R m v σηκμρϕα) (0 几何参数和物性参数一定时，机器的工况由H q n v 和，三个参数决定，而ση，，P 等则是工况的函数。
流体机械特性曲线的广义函数为：)(0H q n f P v ，，，，，，，，κρϕαση=H q n v 和，中只有二个是独立的自变量，当几何参数和物性参数一定时，上式自变量的数目为2~6个⎩⎨⎧常数参数为自变量，其余为综合特性曲线：取二个常数参数为自变量，其余为线型特性曲线：取一个一、线型特性曲线在线型特性曲线中只有一个自变量，选择不同的自变量就得到不同的特性曲线，如工作特性曲线和转速特性曲线等（一）泵与风机的工作特性曲线 1、v q H ~曲线 ①vT T q H ~∞ ∞∞=u T c u g H 221∞∞∞-=y m u ctg c u c 2222β222b D q c vTm π=∞∞∞-=y vT T ctg b D g q u gu H 222222βπ∞==y ctg b D g u B gu A 222222βπ；vT T Bq A H -=∞上式为一直线方程，其斜率由∞y 2β来决定。
⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎧==︒>⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧====︒<==︒∞∞∞∞∞∞∞∞gu H q ctg b D u q H g u H q gu H q T vT y y vT T T vT y T vT y 22222222222220900090090时，，上升线，前弯式，当时，时，，下降线，后弯式当时，，水平线，径向式，＝当ββπββ以后弯式叶片为例：②vT T q H ~⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧=====∞∞y vT T T vT T Tctg b D u q H g u KH q KH H 22222200βπ时，时，K 为滑移系数。
流体机械基础知识
第一章1.流体机械分类（1）按能量转换分：原动机，工作机；（2）按流体介质分：压缩机，泵，分离机；（3）按结构特点分类：往复式结构，旋转式结构。
2.按功能说明用途：（1）给流体增加与输送液体，使其满足各种生产条件的工艺要求；（2）保证连续性的管道化生产；（3）参与生产环节的制作；（4）作为辅助性生产环节中的动力源、控制仪表的用气、环境通风等。
3.过程流体机械的发展趋势：创造新的机型，流体机械内部流动规律的研究与应用，高速转子动力学的研究与应用，新型制造工艺技术的发展，流体机械的自动控制，流体机械的故障诊断，实现国产化和参与国际竞争。
第二章容积式压缩机（往复式和回转式）1.往复式压缩机的基本构成（1）工作腔部分（气缸、气阀、活塞、活塞环、填料函）；（2）传动部分（连杆、曲轴、十字头、活塞杆、平衡重）；（3）机身部分（支撑气缸和传动零件的部件）；（4）辅助设备（中间冷却、润滑、气量调节、安全阀、滤清器、缓冲罐）。
2.（1）汽缸形式：单作用、双作用、级差式。
（2）结构形式：立式、卧式、角度式。
3.理论循环的组成：进气，压缩，排气。
4.理论循环的特点：无余隙，气体全部排出；气体经过进排气阀无损失，温度、压力与进排气管相同；气体为理想气体，压缩过程中过程指数不变，与外界无热交换；气缸无泄漏；压缩过程为等温或绝热。
5.实际循环的特点：气缸有余隙容积，气体不可能排净，吸入前气体先膨胀，使吸气量下降；进排气阀有阻力；压缩及膨胀过程热交换不稳定，有温差，m为变值；气缸存在泄漏；背压对吸排气压的影响；实际气体性质不同于理想气体。
6.多级压缩（循环）的理由：降低排气温度；提高气缸容积系数节省功耗；多级压缩接近等温线；降低最大气体力。
7.压力比的分配：（1（2实际选取时应考虑：I级ε降低=>λv增大，Vso增大，若T1很低，为了控制排温，ε增大；末级ε降低，以使气量调节时有上升空间，对气体冲瓶用压缩机ε增大；使各级活塞力均匀；考虑级间压力的工艺要求。
H《化工过程流体机械》第1章概述&第2章泵_总结思考公式习题
《化工过程流体机械》总结、思考、公式、习题（第一、二章）2009.9.30（内容总结）第一章概述§ 1.1 流体机械的定义与分类§ 1.2 流体机械的工程应用§ 1.3 流体机械的技术发展小结：1．流体机械的分类叶片式、容积式；2．流体机械在石油化工行业的应用；3．（化工）过程流体机械。
（内容总结及思考题）第二章泵§ 2.1 离心泵的结构类型2.1.1 离心泵的基本结构2.1.2 离心泵的类型2.1.3 离心泵的典型结构2.1.4 主要零部件小结：1．离心泵的基本结构单级单吸悬臂式；2．离心泵的类型单级、多级；单吸、双吸；水平中开、节段式；3．叶轮开式、闭式。
§ 2.2 离心泵的工作原理2.2.1 离心泵的工作参数2.2.2 离心泵的工作原理2.2.3 叶轮中液体流动规律——速度三角形2.2.4 离心泵基本方程式2.2.5 叶片结构型式对能量转换的影响2.2.6 有限叶片对叶轮能量转换的影响小结：1．工作参数流量Q、扬程H、功率N、效率η等；2．速度三角形速度u、w、c，分速度c u、c r；液流角α、β，叶片安装角βA2等；3．基本方程欧拉方程（表达形式两种、物理意义三项）、理论扬程H T∞、静扬程H pol、动扬程H hyn等；4．叶片结构分析后弯、前弯、径向叶片型（βA2＜＝＞90º）；反作用度ρR∞，βA2极限值βA2min、βA2max等；5．叶片有限影响轴向涡流，β2＜βA2、c u2＜c2∞，滑移系数μ；（叶片有限无损失）理论扬程H T＜H T∞等。
思考题：[2] 4-1．离心泵有哪些性能参数？其中扬程是如何定义的？它的单位是什么？[2] 4-2．试写出表达离心泵理论扬程的欧拉方程式和实际应用的半经验公式。
§ 2.3 离心泵的工作性能2.3.1 离心泵的吸入性能2.3.2 离心泵的特性曲线2.3.3 离心泵的性能换算小结：1．吸入特性汽蚀机理与危害，汽蚀参数（p、NPSH、H S、z g），汽蚀判别、安全条件，汽蚀特性（[NPSH]、[H S]），抗汽蚀措施。
流体机械原理流体机械的特性曲线与运行调节
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③极限功率右边流量增加，功率反而减小，调速器不能正常工 作。确保安全工作，留出5％的功率储备量，设定水轮机的最大功 “三创”教育工作座谈会·张澍 率为： P 0.95Pnp max
§7-1 特性曲线
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d、H H (QT q) H (QT C H ) H (v (QT )QT ) H (Q) ② P Q曲线 a、 P P P (恒定) AQT B(QT 2 ) P T m m b、 P(QT ) P(Q / v (Q)) P(Q)
数量（流量、转速、能头和扭 矩）为正，那么原动机的正流 量、转速和工作机相反，就应 该是工作机的负流量和反转转 速。能头和扭矩的正负是相同 的。
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§7-1 特性曲线
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正转 1区 水泵工况 反转 5区 正转 3区 水轮机工况 反转 7区 正转 2区和8区 耗能工况 反转 4区和6区
②压缩机 介质不同，曲线型会有变化。 2）调角通用性能曲线 ①风机
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§7-1 特性曲线
②泵
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§7-1 特性曲线
2、原动机（水轮机）
1）运转特性曲线 在一定的转速下以 H 为 纵坐标，以输出的 P 为横 坐标，绘出等值曲线。
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④ H ~ qv
由H ~ qvT曲线扣除泄漏流量 q
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§7-1流体机械特性曲线的定义与分类
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§7-1流体机械特性曲线的定义与分类
以后弯式叶片为例：
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② H T ~ qvT
2 u2 q vT 0时，H T K g H T KH T H 0时，q u 2D2 b2 T vT ctg 2 y
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§7-1流体机械特性曲线的定义与分类
4、工作特性曲线的讨论 2）P ~ qv 曲线
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功率随流量的增加而增加。在 qv 0 时，功率P有最小值。因而离 心泵一般要关阀启动。 3） ~ qv 曲线 效率随流量的增加而增加，到最高效率点后，效率随流量的增加而 减小。在最高效率点两侧变化较平缓，高效区较宽。
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机械损失几乎与流量无关 “三创”教育工作座谈会·张澍
轴功率 P PT PM
PM
③ P ~ qv
§7-1流体机械特性曲线的定义与分类
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§7-1流体机械特性曲线的定义与分类
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§7-1流体机械特性曲线的定义与分类
②轴流式泵与风机 1） H ~ qv 曲线
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qv (40 %~ 60%) qvd 随流量的增加，扬程总的趋势是下降，且 下 降 较 快 。在 时，出现拐点。此处性能为马鞍型。拐点的左边为不稳定区。
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参数为自变量，其余为 常数 线型特性曲线：取一个 参数为自变量，其余为 常数 综合特性曲线：取二个
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一、线型特性曲线 在线型特性曲线中只有一个自变量，选择不同的自变量就得到 不同的特性曲线，如工作特性曲线和转速特性曲线等 “三创”教育工作座谈会·张澍
§7-1流体机械特性曲线的定义与分类
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K为滑移系数。 K 1
③ H ~ qvT
2 扣除沿程、局部损失 h K q w 3 v ，过原点的抛物线 由H T ~ qvT曲线 得到H ~ qvT 2 hs (qv qvd ) ，顶点在qvd 处的抛物线 扣除冲击损失
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，且可认为在所有工况下保持不变。
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0101000110010101
流体机械的特性曲线与运行调节 10010101
§7-1流体机械特性曲线的定义与分类
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流体机械的性能取决于三个基本因素： 几何参数 — 0， 介质的物性参数— ，R，， 运动参数 — n，Q（或q ，q ），P，H (或 p、h)，，（或h ） v m 几何参数和物性参数一定时，机器的工况由 n，qv 和H 三个参 数决定，而 P，， 等则是工况的函数。流体机械特性曲线的广 义函数为： P，， f ( 0，，，，n，qv，H ) 一般上式自变量的数目为2-6个?
2 、 P ~ qv 曲线 ：
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① PT ~ qvT
由水功率(流动功率)得 PT qvT H T / 1000 2 qvT ( KA KBqvT ctg 2 y ) AqvT B qvT 1000
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② P ~ qvT
升直线 2 y＝90，径向式，过原点的上 A 90 ，后弯式，过 ( 0 , 0 ) ， ( 0 , )抛物线 2 y B 2 y 90，前弯式，过原点上升 抛物线，功率剧变
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
3、 ~ qv 曲线 ：
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v
1000P
4、工作特性曲线的讨论
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§7-1流体机械特性曲线的定义与分类
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①离心式泵与风机 H ~ qv 曲线 1） 陡降的型式：具有25~30%斜度。较大的扬程变化对应较小的流量变化。适 于能头变化大而流量变化小的情况，如循环水泵。 平缓的型式：具有8~12%斜度。较小的扬程变化对应较大的流量变化。适 于流量变化大而要求能头变化小的情况，如锅炉给水泵。 驼峰型式：其能头先随流量的增加而增加，到顶点后，随流量的增加而减 小。顶点左边的区域为不稳定工作区，易发生揣振。
H T A BqvT
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2 y
来决定。
上式为一直线方程，其斜率由
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§7-1流体机械特性曲线的定义与分类
2 u2 q vT 0时，H T 当 2 y＝90，水平线，径向式， g 2 u2 q vT 0时，H T g 当 2 y 90，下降线，后弯式 H 0时，q u 2D2 b2 T vT ctg 2 y 2 u2 q vT 0时，H T 当 2 y 90，上升线，前弯式， g
（一）泵与风机的工作特性曲线 1、 H ~ q v曲线 ①H ~q T vT
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H T
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1 u 2 c 2u c2u u2 c2m ctg 2 y g
c2 m
qvT D2 b2
H T
2 2 u 2 qvT u2 u2 u2 ctg 2 y A ；B ctg 2 y g gD2 b2 g gD2 b2