21性能曲线市公开课特等奖市赛课微课一等奖课件

第二节泵与风机

性能曲线第二章泵与风机性能第二章泵与风机性能第1页一、概述泵与风机主要参数有5个：qv、H(p)、N、

、n。它们之间存在一定关系，如n和qv一定时，对某一泵或风机，其H(p)、N和

有一一对应关系而这些关系在以前是用式子表示，但因为实际中存在以上损失，这些式子中有一些不能用理论计算系数所以，实际泵与风机性能是不可能用准确解析式子来表示，只能用曲线表示而曲线能够经过对该泵或风机进行实测取得，这些曲线就叫性能曲线。第二节泵与风机性能曲线第二章泵与风机性能第2页一、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N和效率

之间关系曲线。n一定时，给出一个qv,就可在曲线上找到对应一组H、N和

，这一组数就叫做一个工况。所以，在曲线上有没有穷多个点，也就是有没有穷多个工况在曲线上，有一个效率最高点，这个点代表是设计工况。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93%以内时区域叫高效区。

第二节泵与风机性能曲线第二章泵与风机性能第3页二、用理论方法绘制性能曲线实际性能曲线是用试验方法绘制出来，但为了说明曲线一些影响原因，我们先用理论方法绘制性能曲线。1.H—qv曲线1)HT

—

qvT曲线第二节泵与风机性能曲线第二章泵与风机性能在HT

—

qvT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。第4页二、用理论方法绘制性能曲线第二节泵与风机性能曲线第二章泵与风机性能第5页二、用理论方法绘制性能曲线1.H—qv曲线2)H—qv曲线(实际)从理论上分析曲线大致形状。以

2<90

为例，取其中一部分进行放大。(1)先去下标

第二节泵与风机性能曲线第二章泵与风机性能仍为一直线，只不过A'<A,B'<B，即截距和斜率均减小。第6页二、用理论方法绘制性能曲线1.H—qv曲线2)H—qv曲线(实际)(1)先去下标

第二节泵与风机性能曲线第二章泵与风机性能HT

～qvTHT～qvTH、HT、HT

qv、qvT第7页(2)去H下标T因为H=

hHT，而

h和h1、h2及h3相关。h1+h2

qvT2，又因为是损失，在坐标上应为负值。第二节泵与风机性能曲线第二章泵与风机性能HT

～qvTHT～qvTH、HT、HT

qv、qvT阻力损失h1+h2=K1qvT2第8页(2)去H下标Th3=K2(qv-qvd)2也应为负值(损失)。

第二节泵与风机性能曲线第二章泵与风机性能HT

～qvTHT～qvTH、HT、HT

qv、qvTH～qvTh3=K2(qv-qvd)2qvd阻力损失冲击损失第9页(3)再去掉qvT下标qH1/2也为一抛物线，q应负值。第二节泵与风机性能曲线第二章泵与风机性能HT

～qvTHT～qvTH、HT、HT

qv、qvTH～qvTqvd阻力损失冲击损失qH1/2容积损失第10页二、用理论方法绘制性能曲线2.N—qv曲线第二节泵与风机性能曲线第二章泵与风机性能在Nh—qvT坐标上

2<90

时为一有极值抛物线。轴功率应为N与机械损失

Nm之和。因为

Nm为纯功率损失，不论有没有流量，

Nm总是存在，故曲线向上平移可得qvT-N曲线。P66图2-13第11页二、用理论方法绘制性能曲线2.N—qv曲线再去掉qvT下标，即减去泄漏损失，可N—qv曲线。从图不难看出，不论有没有流量，只要运转，都有一定轴功率。即qv=0时，N≠0,此即空转功率，它由两部分组成，一部分是机械损失，一部分是由泄漏引发。在实际中，普通只用到曲线上升段，故功率曲线普通为上升曲线（近似直线）。（P67图2-15）

第二节泵与风机性能曲线第二章泵与风机性能第12页二、用理论方法绘制性能曲线3.

—qv曲线有了qv,在上述两条曲线上可得一H与N,从而可算出

，但理论qv—

曲线为一经典抛物线qv=0时，Ne=0,

=0；qv较大时也有

=0。实际

—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范围为高效区，即最正确工作区。（P67图2-15,16）

第二节泵与风机性能曲线第二章泵与风机性能第13页三、试验方法绘制性能曲线实际中普通用此法绘制，如有时间讲泵与风机测试方法，并进行试验。第二节泵与风机性能曲线第二章泵与风机性能第14页四、性能曲线形状特征1.工况有一qv,就有一组

、H、N,这一组数就是一个工况，应为一曲线，曲线上有没有限多个点，就有没有限多个工况，

=

max工况为设计工况(最正确工况、额定工况)。泵与风机实际工况取决于本身性能曲线及负荷情况(管路特征)。2.qv=0时，H≠0,N≠0,

=0,为空转工况。3.高效区宽(

—qv曲线平坦)泵与风机调整性能好。4.qv—H曲线三种形状：平坦、陡降、驼峰。

2a增加易出现驼峰。

第二节泵与风机性能曲线第二章泵与风机性能第15页五、叶轮结构参数对离心式泵与风机性能影响显而易见，离心式泵与风机叶轮结构与泵与风机性能有着亲密关系，但各参数改变又是相互影响。为了简化，我们只讨论它们各自对性能影响，而不考虑它们之间相互影响。1.

1a—叶片入口安装角前面讲过，假如流体流入角

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，对效率有利但实际上，流体流入时是有冲角，在含有一定正冲角时，泵与风机进口处气流阻力损失较小，效率可能还能提升，另外，还可提升泵抗汽蚀性能。它改变对性能曲线形状影响不大。第二节泵与风机性能曲线第二章泵与风机性能第16页五、叶轮结构参数对离心式泵与风机性能影响2.叶片进口边布置叶片进口边布置主要影响泵汽蚀性能，同时对泵扬程、功率也有一定影响。叶片进口边布置有平行与延伸两类。a为平行布置，b为延伸布置，全称为叶片

在进口边延伸布置，它首先增加了叶片

做功面积，另首先因为圆周速度减小，

对泵抗汽蚀性能有利。当前，大多泵与风机采取这种布置方法。叶片进口边延伸布置时，qv—H性能曲线较陡，qv—

曲线向流量小方向移动，最高效率有所提升；而在叶片平行布置时，qv—H性能曲线轻易出现驼峰。第二节泵与风机性能曲线第二章泵与风机性能第17页五、叶轮结构参数对离心式泵与风机性能影响2.叶片进口边布置叶片进口边延伸布置，使叶片进口圆周速度改变了，造成叶片在前后盖板处与中间流线处液体流入角不等。叶片进口边延伸不能太多，不然叶片扭曲厉害，轻易造成进口流道堵塞，且不易制造，普通取叶片与轴线夹角25～45

。优点：1)H—qv曲线不易出驼峰，2)

max有所提升，3)增大了叶片作用面积，使相同扬程下单位面积上载荷下降，4)进口边各点上直径减小，u1↓→w1↓→v1↓→p1↑，不易汽蚀。但延伸后，叶片呈扭曲形状，加工较困难。

第二节泵与风机性能曲线第二章泵与风机性能第18页五、叶轮结构参数对离心式泵与风机性能影响3.D2—叶轮外经叶轮外径对泵与风机性能影响角较大。由公式：

第二节泵与风机性能曲线第二章泵与风机性能第19页五、叶轮结构参数对离心式泵与风机性能影响3.D2—叶轮外经1)随D2增加而增加，截距↑，斜率不变2)

Nm2∝D25,D2↑→

Nm2↑↑，

m↓，

↓。3)D2↑→流道变长,

h1↑,

h2↓,

不变或稍有增加。4)D2↑→材料离心力增加，材料要求高。5)D2↑→占地面积↑，耗材多，成本高。6)D2↑→(p，qv不变)，n↓，噪音↓。第二节泵与风机性能曲线第二章泵与风机性能第20页五、叶轮结构参数对离心式泵与风机性能影响4.b2—叶轮出口宽度仍由上式：1)b2↑→斜率↓→曲线变平，易出驼峰。2)qvT较大时，b2↑→HT

↑→

max右移。

第二节泵与风机性能曲线第二章泵与风机性能第21页五、叶轮结构参数对离心式泵与风机性能影响5.n影响(副产品)仍由上式：1)n↑→斜率↑→曲线变陡→不易出驼峰。2)n↑→截距成平方增加。

第二节泵与风机性能曲线第二章泵与风机性能第22页五、叶轮结构参数对离心式泵与风机性能影响6.

2a影响1)

2a↑v2u→↑→HT

↑2)

2a↑→流道弯曲严重，流道变短，扩散度↑→h1↑，h2↓，但h1＋h2↑，

↓(离心式)3)

2a↑→

↓→Hd

↑Hst

↓→h1↑，h2↑→

↓4)

2a↑→qv—H曲线变平→易出现驼峰第二节泵与风机性能曲线第二章泵与风机性能第23页五、叶轮结构参数对离心式泵与风机性能影响5)Nh--qv曲线由右式可知：

2a<90

时，为一有极值抛物线，不易过载；

2a=90

时，为一上升直线，易过载；

2a>90

时，为一上跷抛物线，在流量增加值很小时，轴功率就有较大增加，极易过载。另外，从前面公式还可看出，

抛物线斜率与输送流体密

度相关，如流体密度较小，则

抛物线上跷不是很厉害，过

载量可能较小，但假如流体密

度较大，则流量增加将引发

轴功率快速增加，电机可能

很快就过载烧毁。

第二节泵与风机性能曲线第二章泵与风机性能Nqv

N3

qv

N2

2a=90

ay>90

2a<90

第24页五、叶轮结构参数对离心式泵与风机性能影响5)Nh--qv曲线所以，泵中绝对不能使用

2a>90

叶轮(前弯式叶轮)，就是后弯式叶轮，

2y值也不能太大，普通取

2a=15

～30

,优选20

～25

。但因为风机输送流体介质密度较小，且产生一样全压时，如用前弯式叶轮，则风机体积能够做较小，所以在一些需要体积较小地方(如空调室内机等)，常采取前弯式叶轮，假如电机功率留出足够裕量，是不会产生过载。所以在风机中经常使用前弯式叶轮。6)

2y增加，对离心式而言，易产生较大噪音。7)用增加

2y方法能够提升泵或风机能头，但因为有较多弊端，故采取是时应慎重。第二节泵与风机性能曲线第二章泵与风机性能第25页五、叶轮结构参数对离心式泵与风机性能影响7.z—叶片数在直径D处叶片间距：t=

D/z1)叶片数少时，t↑→偏离

假设较远，回流↑→滑移系数↓→

↓；2)叶片数多时，流体与固体解出面积增加，表面摩擦阻力增加，

↓，且易出驼峰；3)叶片都有一定厚度，过多时易堵塞流道，所以，多叶风机D1都较大。所以，叶片数过多过少都不利，普通泵叶片数在4～10之间，而风机叶片数在8～14之间。第二节泵与风机性能曲线第二章泵与风机性能第26页六、比转数ns对性能曲线形状影响1.qv—H性能曲线1)比转数小泵D2/D1大,

Pm2↑，为了减小D2/D1，

2a增加，曲线变得平坦，故比转数小泵，性能曲线平坦居多；性能曲线平坦者易出驼峰，且

↓，动能↑，

h1＋

h2↑，

↓2)比转数增加时，D2/D1可减小，

2a也可小些，曲线变陡，不易出驼峰，但如增大太多，性能曲线呈S状。第二节泵与风机性能曲线第二章泵与风机性能第27页六、比转数ns对性能曲线形状影响2.N—qv曲线1)比转数小时，N-qv曲线是上升，qv增加时，电机易过载，另外，因为电机本身开启电流比较大，假如泵或风机所需功率再大时，开启时易过载，所以比转数小泵或风机(离心式)在开启时，流量越小越好，管道上阀门应全关。2)比转数增加时，N—qv曲线斜率逐步下降，混流式泵或风机功率曲线几乎是平(如图)，这类曲线电机负荷平衡，但无流量或小流量时，浪费严重。3)比转数再大(轴流式)，N—qv曲线是下降曲线，qv越大，所需电机功率越小，故在qv=0时功率最大，开启时阀门应全开。4)选电机时，普通按Nmax选，但因为轴流式泵或风机Nmax出现在qv=o点，所以一个电机轴流式泵或风机电机永远不能工作在高效区，这是轴流式泵与风机缺点之一。第二节泵与风机性能曲线第二章泵与风机性能第28页六、比转数ns对性能曲线形状影响3qv—

曲线比