泵与风机讲义第二章泵与风机的性能

1、泵与风机的性能泵与风机的性能高明山东大学第二章第二章 泵与风机的性能泵与风机的性能 n功率、损失、效率功率、损失、效率 n泵与风机性能曲线泵与风机性能曲线 功率：单位时间内所做的功。功率：单位时间内所做的功。n有效功率：单位时间内流体通过泵或风机实际获得的能量。n泵：n风机：全压功率,kw1000vegq HP,1000veq pPkw,1000vste stq pPkw静压功率原动机传递到泵或风机轴上的功率 ,1000evPgq HPkw,1000vq pPkw原动机的输出功率 tmvtmgHgqPP1000tmvgpqP1000tm传动效率：电动机直联1.0，联轴器直联0.98，皮带传动0

2、.95。 MtmgPPK安全系数安全系数K一般电厂中取一般电厂中取1.15 损失、效率损失、效率n机械损失机械损失与与有关的损失有关的损失机械效率机械效率n容积损失（泄露损失）容积损失（泄露损失）与与有关的损失有关的损失容积效率容积效率n流动损失流动损失与与有关的损失有关的损失流动效率流动效率 流动损失流动损失Ph机械损失机械损失Pm 容积损失容积损失Pv P- Pm PP- Pm- PvPe为尽量减为尽量减少损失提少损失提高效率高效率 功率功率损失损失效率效率 需研究产生损失的原因原因程度程度需讨论 及相互间关系。n轴封、轴承的机械摩擦损失 ；叶轮前、后盖板与流体摩擦产生的圆盘摩擦损失 。：

3、与轴封、轴承的结构形式、润滑状况、流体密度等有关。：圆盘与流体相对运动，以及叶轮两侧流体的涡流。n圆盘摩擦损失大小：即与叶轮外径的五次方成正比，与叶轮转速的三次方成正比，与流体即与叶轮外径的五次方成正比，与叶轮转速的三次方成正比，与流体密度成正比。圆盘摩擦系数密度成正比。圆盘摩擦系数K=f(ReK=f(Re、B/DB/D2 2 、粗糙度、粗糙度）（）（其中其中B B为间为间隙），一般可取隙），一般可取K=0.85K=0.85。6223210DuKPdfPdfn3D25n采用合理的叶轮，对高压泵与风机，采用多级叶轮，而非增大叶轮直径来提高能头。必要时提高转速，减小叶轮直径。n提高比转数，P57n

4、保持接触面光滑，减少摩擦。dfmPPPPHgqPPPTvTmm67100107. 01smnn流体从高压区侧通过运动部件与静止部件之间的间隙泄漏到低压流体从高压区侧通过运动部件与静止部件之间的间隙泄漏到低压区，从而使流量有一定的损失，使区，从而使流量有一定的损失，使qqT， q叫容积损失。它只叫容积损失。它只与流量有关，也叫流量损失。与流量有关，也叫流量损失。 叶轮入口与外壳密封环之间的间隙（A线） PV1；平衡轴向力装置泄漏 PV2；轴封泄露 PV3（相对较小）;多级泵前后级之间隔板、轴套间隙；图中 B线，此部分泄露又回到回路中，不影响 流量。 PV= PV1+ PV2+ PV3(1) 叶轮

5、入口与外壳密封环之间的间隙（A线） PV1；(2) 平衡轴向力装置泄漏 PV2；(3) 轴封泄露 PV3（相对较小）;(4) 多级泵前后级之间隔板、轴套间隙；图中B线，此部分泄露又回到回路中，不影响流量。Home PV= PV1+ PV2+ PV3容积效率：容积效率：.mvvvmvTPPPqPPq回忆：容积效率的概念在前面提到过回忆：容积效率的概念在前面提到过n维持动静部件间的最佳间隙，随着运行时间延长，间隙增大，效率会降低。n增大间隙中的流阻q增加密封的轴向长度，可增大间隙内沿程阻力q在间隙入口和出口采取节流措施，增大间隙内流动的局部阻力q采取不同形式的密封环（课本P60）泄漏量：泄漏量：2

6、qAg H容积效率：容积效率：mvvTvvmvTTvTPPPgq HqPPgq Hq3268. 011svn与比转数的关系与比转数的关系：随着比转数减少（叶轮随着比转数减少（叶轮直径增加），叶轮间隙直径增加），叶轮间隙两侧压差增加，容积损两侧压差增加，容积损失增加失增加，容积效率减小。，容积效率减小。P57P57图图2-32-3n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。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。21224vfqKgvRlh22vjqKh 24)(vdvsqqKh 不仅与流体输送量有关，还与该流量与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

7、设计流量的偏差有关流量、冲角与冲击损失的关系流量、冲角与冲击损失的关系 冲角：冲角：相对速度方向与相对速度方向与间的夹间的夹 角称为冲角角称为冲角 。流量、冲角流量、冲角 与冲击损失的关系与冲击损失的关系： 当当qvqvd 时，时， 1 0 为正冲角，损失较小。为正冲角，损失较小。 当当qv=qvd 时，时， 1 = 1a， = 1a- 1 =0 为零冲角，损失为零。为零冲角，损失为零。 当当qvqvd 时，时， 1 1a， = 1a- 1 0222222cotaTvTuuHqgg D bvTTBqAHH随流量增加而线性减少；随流量增加而线性减少； 随安装角增加，随安装角增加，B减小，减小，H

8、减少趋势减缓。减少趋势减缓。qvT AHT2 a900 A/B 0290a2cot0a前弯式叶轮前弯式叶轮B0H随流量增加而线性增大；随流量增加而线性增大；随安装角增加，直线斜率增大，随安装角增加，直线斜率增大，H增加趋势加快。增加趋势加快。qvT A cHT2 a900222222cotaTvTuuHqgg D bvTTBqAHn叶片有限时，环流系数叶片有限时，环流系数K1，是结构参数的函数，是结构参数的函数，与叶片数、与叶片数、r1/r2有关，与流量有关，与流量无关。使曲线下移无关。使曲线下移n由于摩擦损失、涡流损失、冲击损失，使由于摩擦损失、涡流损失、冲击损失，使H qvk 区域工作。区

9、域工作。hvTTPgq HTTHKH222222cotaTvTuuHqgg D bmvTTPPgq HvTTmPgq HP假设：假设：hTPH222222cotaTvTvTuuHKKqgg D bAB q2()hvTvTPg A qB q2222cotauBg D b0290a2cot0a径向式叶轮径向式叶轮 这是一条过原点的直线，随流量增加，流动功率直线增加这是一条过原点的直线，随流量增加，流动功率直线增加 理想工况下理想工况下22hvTPK u q2()hvTvTPg A qB q2222cotauBg D b0290a2cot0avTAqB后弯式叶轮后弯式叶轮Ph曲线为一条过原点的抛物线

10、，与曲线为一条过原点的抛物线，与qvT有两个交点，一有两个交点，一个是个是qvT0，另一个是另一个是B02()hvTvTPg A qB q2222cotauBg D b0290a2cot0a前弯式叶轮前弯式叶轮Ph曲线为一条过原点的上升曲线，随曲线为一条过原点的上升曲线，随qvT增加而急剧增大增加而急剧增大B02()hvTvTPg A qB q2222cotauBg D b实际状况下实际状况下（以后弯式为例以后弯式为例）n在在q vT Ph性能曲线上加一等值的性能曲线上加一等值的Pm 即得即得q vT P曲线；曲线；n从从q vT P曲线上对应曲线上对应q vT 减泄漏损失减泄漏损失q即得即得

11、q v P曲线。曲线。n在空载状态（在空载状态（q qvTvT0）下，轴功率由两部分组成：）下，轴功率由两部分组成： vmPPh导致温度升高导致温度升高vThvTvhqPqPqP图中蓝色曲线图中粉色曲线图中红色曲线 PHgqPPve1000p当当qv0和和H0时，时，0 0，因因此，理论上，效率曲线是一条过此，理论上，效率曲线是一条过原点的抛物线。原点的抛物线。p实际上，效率曲线不可能出现第实际上，效率曲线不可能出现第二个零点。二个零点。p但存在一个最高效率点。但存在一个最高效率点。离心式叶轮性能曲线分析离心式叶轮性能曲线分析 n一定流量下，对应一个扬程，功率和效率，称为一个工况点；最高效率对

12、应最佳工况点；最高效率左右（8590区域）称为高效工作区；要求泵与风机在高效工作区工作。 nqvT0时（阀门全关），为空转状态，消耗功率，这部分功率转化为水的内能，使水温升高，可能产生汽化，因此，泵运行有一个最小流量要求；。 从功率曲线看，离心式叶轮空转时，轴功率最小（设计轴功率的30%左右），应在空载状态启动；而轴流式叶轮空转时，轴功率最大，应打开阀门启动。 ：一般泵叶轮，采用后弯式叶片，其扬程曲线总体上随流量增加而下降；但其形状与安装角有关，随安装角增加，曲线由陡直下降趋于平坦，最后可能出现“驼峰”形式（图2-17）。n平坦的曲线适用于锅炉给水泵，在流量大范围波动时，扬程保持稳定；陡直的曲

13、线适用于循环水泵，在系统阻力波动（导致扬程波动）时，流量变化较小；对“驼峰”形曲线，驼峰点（K）左侧（即零流量到驼峰流量之间）为不稳定区域，禁止在此范围运行。 Hqv曲线一般为“驼峰”形曲线；轴功率增加很快，电机容易超载，应取较大安全系数；而后弯式叶片功率曲线增加缓慢，且有一最大功率点，电机不易超载。n前弯式叶轮风机效率远低于后弯式前弯式叶轮风机效率远低于后弯式。 离心式叶轮的性能曲线？n随流量的变化带有拐点，即随流量的减少扬程首先增大，然后再降低，最后又上升到零流量(关死点)下的最大值。n关死点扬程可达设计工况下扬程的2倍左右，关死点功率也相应最大。n(1)qvH(qvp)性能曲线，在小流量区域内出现驼峰形状，一般不允许泵与风机在此区域工作。n(2)功率P在空转状态(qv0)时最大，随流量的增加而减小，为避免原动机过载，。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。n(3)轴流式泵与风机高效区窄，但如果采用可调叶片，则可使之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。FAF30-13-1轴流风机性能曲线轴流风机性能曲线(660MW送风机送风机)动叶片的安