《泵及風(fēng)機(jī)》第二章-泵及風(fēng)機(jī)的性能

泵與風(fēng)機(jī)

PumpandAir-blower上海電力學(xué)院能源與環(huán)境工程學(xué)院工程熱物理學(xué)科第二章泵與風(fēng)機(jī)的性能內(nèi)容提要：2.1、功率、損失、效率2.2、泵與風(fēng)機(jī)的性能曲線教學(xué)目的：掌握泵與風(fēng)機(jī)中常用的功率、損失和效率；掌握泵與風(fēng)機(jī)的性能曲線；重點(diǎn)和難點(diǎn)：泵與風(fēng)機(jī)中損失的種類和原因；泵與風(fēng)機(jī)的性能曲線。1)有效功率Pe對泵而言，kW對風(fēng)機(jī)而言，kW流體從泵或風(fēng)機(jī)中實(shí)際有效得到的功率。2.1功率，損失與效率一.功率qV：體積流量，m3/s;H:揚(yáng)程，mP:全壓，Pa；ρ：流體密度，kg/m3一.功率2)軸功率P對泵而言，kW對風(fēng)機(jī)而言，kW原動機(jī)運(yùn)行傳遞到泵與風(fēng)機(jī)軸端上的功率。η:泵和風(fēng)機(jī)的總效率一.功率3)原動機(jī)功率Pg對泵而言，kW對風(fēng)機(jī)而言,

kW原動機(jī)的輸出功率。ηtm:傳動效率傳動方式傳動效率電動機(jī)直連傳動1.00聯(lián)軸器直連傳動0.98三角皮帶傳動（滾動軸承0.954)原動機(jī)輸入功率Pg,in對泵而言，對風(fēng)機(jī)而言，ηg:原動機(jī)效率kWkW5)原動機(jī)的選擇對泵而言，

對風(fēng)機(jī)而言,

K:原動機(jī)的容量富裕系數(shù)原動機(jī)效率：二.損失和效率機(jī)械損失ΔPm

與葉輪轉(zhuǎn)動相關(guān)容積損失ΔPV經(jīng)過葉輪與流體泄露量相關(guān)流動損失ΔPh經(jīng)過葉輪與流體流量相關(guān)（一）機(jī)械損失ΔPm和機(jī)械效率ηm機(jī)械損失ΔPm：機(jī)械運(yùn)動過程中克服摩擦所造成的能量損失機(jī)械損失用機(jī)械效率來衡量

主要包括：軸與軸承軸與軸端密封圓盤摩擦損失(0.01～0.03)P(0.02～0.1)P減少機(jī)械損失的方法：圓盤摩擦損失ΔPdf：與D2的5次方，n的三次方成正比采用合理結(jié)構(gòu)

a)高壓泵，采用多級葉輪，不采用增大直徑。

b)采用高轉(zhuǎn)速小葉輪的結(jié)構(gòu)。保持葉輪及泵體內(nèi)側(cè)表面的光潔合理的相對側(cè)壁間隙，B/D2：2%-5%（二）容積損失ΔPV和容積效率ηV容積損失（泄露損失）：泵與風(fēng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)部件與靜止部件之間存在著間隙，葉輪轉(zhuǎn)動時在間隙兩側(cè)所造成的壓力差使部分已獲得能量的流體從高壓側(cè)流向低壓側(cè)，從而形成泄漏，產(chǎn)生損失。

容積損失用容積效率來衡量

q:泄露流量，m3/s≈4%～10%qVT1)葉輪入口與外殼密封環(huán)之間間隙中的泄露泄漏量的計算μ1－流量系數(shù)；△H1－間隙兩側(cè)的能頭差，m；A1=πDwb－間隙的環(huán)形面積，m2；容積損失的計算2)平衡軸向力裝置處的容積損失泄漏量的計算μ2－流量系數(shù)；△H2－間隙兩側(cè)的能頭差，m；A=πDnb－間隙的環(huán)形面積，m2；容積損失的計算3)軸端密封處的容積損失ΔPV34)多級泵的級間泄露——屬于圓盤摩擦損失減少容積損失的方法：維持動、靜部件間的最佳間隙增大間隙中的流動阻力

a)增加密封的軸向長度；

b)在間隙的入口和出口采取節(jié)流措施；

c)采用不同型式的密封環(huán)。（三）流動損失ΔPh和流動效率ηh摩擦損失：流體和各部分流道壁面摩擦?xí)a(chǎn)生；流動損失用流動效率來衡量

渦流(擴(kuò)散)損失：流道截面變化、轉(zhuǎn)彎等會使邊界層分離、產(chǎn)生二次流而引起；沖擊損失：由于工況改變，入口流動角與葉片安裝角不一致，引起。流體在泵與風(fēng)機(jī)主流道（入口，葉輪，導(dǎo)葉，出口）中流動時由于流動阻力而產(chǎn)生的機(jī)械能損失，泵與風(fēng)機(jī)的最主要損失。

1）摩擦損失：沿程阻力損失；2）渦流損失：摩擦損失+渦流損失：3）沖擊損失：總流動損失：qvhhhf+hjqvdhshh無沖擊損失最小流動損失減少流動損失，提高流動效率的方法：選用高效葉輪及設(shè)計合理的流道形狀；提高制造、安裝、檢修的質(zhì)量；保證葉輪和流道表面的粗糙度最低；在合理的流量范圍內(nèi)工作。（四）泵與風(fēng)機(jī)的總效率η（五）風(fēng)機(jī)的效率1）全壓效率：總效率η；2）靜壓效率ηst；3）全壓內(nèi)效率ηi；4）靜壓內(nèi)效率ηst,i；Pi:不考慮軸與軸承及軸端密封的摩擦損失功率，即風(fēng)機(jī)葉輪的耗功。風(fēng)機(jī)內(nèi)效率多用于風(fēng)機(jī)相似性設(shè)計和相似換算的依據(jù)泵和風(fēng)機(jī)的總效率與容量、型式和結(jié)構(gòu)有關(guān)離心式泵：0.60～0.90離心風(fēng)機(jī)：0.70～0.90高效風(fēng)機(jī):>0.90軸流泵：0.70～0.89大型軸流風(fēng)機(jī):>0.902.2泵與風(fēng)機(jī)的性能曲線一.離心式泵與風(fēng)機(jī)的性能曲線（一）流量與揚(yáng)程性能曲線（二）流量與軸功率性能曲線（三）流量與效率性能曲線（四）離心式泵與風(fēng)機(jī)性能曲線的分析二.軸流式泵與風(fēng)機(jī)的性能曲線

一定的轉(zhuǎn)速下，以流量qV作為基本變量，其它各參數(shù)隨流量改變而變化的曲線。一.離心式泵與風(fēng)機(jī)的性能曲線（一）流量與揚(yáng)程曲線（qV—H）由速度三角形得:

1）β2a＜90°cotβ2a＞02）β2a=90°cotβ2a=03）β2a＞90°cotβ2a＜0b:考慮有限葉輪（軸向渦流影響）c:考慮摩擦和渦流d:考慮沖擊e:考慮容積（二）流量與功率性能曲線（qV—P）軸功率P等于流動功率Ph與機(jī)械損失功率△Pm之和。1）理論流量qVT與流動功率Ph的關(guān)系（qVT—Ph）

。1）β2a＜90°cotβ2a＞02）β2a=90°cotβ2a=03）β2a＞90°cotβ2a＜0流動功率先隨流量增加而增加，達(dá)到某一數(shù)值后，隨流量的增加而降低流動功率隨流量增加而直線上升。流動功率隨流量增加而急劇上升。后彎式葉片葉輪徑向式葉片葉輪前彎式葉片葉輪2）實(shí)際流量qV與軸功率P的關(guān)系（qV—P）

?？蛰d工況：流量為零的工況。（三）流量與效率性能曲線（qV—η）

ηmax：設(shè)計工況點(diǎn)（四）離心式泵與風(fēng)機(jī)性能曲線分析1）最佳工況點(diǎn)與經(jīng)濟(jì)工作區(qū)最佳工況點(diǎn)：最高效率所對應(yīng)的工況點(diǎn)工況點(diǎn)：某一流量下所對應(yīng)的H、P、η等一組參數(shù)經(jīng)濟(jì)（高效）工作區(qū)：最佳工況點(diǎn)附近(0.85～0.9ηmax)2）離心式泵在空載情況下防汽化3）離心式泵和風(fēng)機(jī)在空載條件下(閥門全關(guān))啟動空載情況下功率約為設(shè)計功率的30%左右。4）后彎式葉輪qV－H性能曲線三種基本情況a:陡降型b:平緩型c:駝峰型25°～30°8°～12°4）前彎式葉輪的一些特點(diǎn)隨流量增加功率迅速升高，原動機(jī)取較大的容量富裕系數(shù)。流量和揚(yáng)程性能曲線為駝峰型曲線，存在不穩(wěn)定工作區(qū)。效率較低，大中型風(fēng)機(jī)多采用后彎式葉輪二.軸流式泵與風(fēng)機(jī)的性能曲線軸流式泵與風(fēng)機(jī)性能曲線的特點(diǎn)流量與揚(yáng)程和功率性能曲線在小流量時為駝峰型，存在不穩(wěn)定工作區(qū)?？蛰d狀態(tài)下，軸功率最大，在閥門全開狀態(tài)下啟動。且對可調(diào)式葉片在小安裝角下啟動。

采用可調(diào)葉片軸流式泵與風(fēng)機(jī)，擴(kuò)大其高效工作區(qū)。思考題：1，2，5，6；作業(yè)題：2-1，2-3，2-4，2-6。2.3性能曲線的測試方法2.4.1泵性能測試