泵与风机课件(4)

1、华北电力大学华北电力大学流体力学及泵与风机课程组流体力学及泵与风机课程组泵与风机泵与风机 Pumps and FansPumps and Fans华北电力大学华北电力大学流体力学及泵与风机课程组流体力学及泵与风机课程组泵与风机泵与风机 Pumps and FansPumps and Fans一、能头与流量性能曲线一、能头与流量性能曲线1-6 1-6 叶片式泵与风机的性能曲线叶片式泵与风机的性能曲线 二、功率与流量性能曲线二、功率与流量性能曲线 三、效率与流量性能曲线三、效率与流量性能曲线 四、轴流式泵与风机性能曲线四、轴流式泵与风机性能曲线五、泵与风机性能曲线的比较五、泵与风机性能曲线的比较

2、六、预旋对泵与风机性能曲线的影响六、预旋对泵与风机性能曲线的影响华北电力大学华北电力大学流体力学及泵与风机课程组流体力学及泵与风机课程组泵与风机泵与风机 Pumps and FansPumps and Fans引引 言言H-qV 或或 p-qV主要的主要的NPSH-qV其次其次Vq能直观地反映了能直观地反映了泵与风机泵与风机总体的性能，对其安全经济运总体的性能，对其安全经济运行意义重大；行意义重大；作为设计及修改新、老产品的依据；相似设计的基础；作为设计及修改新、老产品的依据；相似设计的基础；工作状态工作状态工况，运行工况，设计工况，最佳工况。工况，运行工况，设计工况，最佳工况。Psh-qV

3、-qVH s-qV 华北电力大学华北电力大学流体力学及泵与风机课程组流体力学及泵与风机课程组泵与风机泵与风机 Pumps and FansPumps and Fans2）H-qV曲线曲线（H-qV ）1）HT-qVT曲线曲线 由无限多叶片时的理论能头可得：由无限多叶片时的理论能头可得：HT=KHT ，qVT-q =qVH=HT-hw ，HT-qVTHT-qVThf+hjhsH-qVTH-qVqVHqqVdTT222y2222y22T222u2T-gctgg)ctg(gg1VVVBqAqbDuubDquuuH华北电力大学华北电力大学流体力学及泵与风机课程组流体力学及泵与风机课程组泵与风机泵与风机

4、 Pumps and FansPumps and Fans 2TTTTTThmhsh1000/ )(g1000/gVVVVVmqBqABqAKqHqPPPPP与与流流量量无无关关，且且 ，若现，若现场的凝结泵和给水泵闭阀启场的凝结泵和给水泵闭阀启动，动，则则这部分功率将这部分功率将，故故。实际的实际的Psh-qV 曲线曲线华北电力大学华北电力大学流体力学及泵与风机课程组流体力学及泵与风机课程组泵与风机泵与风机 Pumps and FansPumps and Fans 泵与风机效率等于有效泵与风机效率等于有效功率与轴功率之比，即：功率与轴功率之比，即： shshe1000gPHqPPV，并随性能

5、表一，并随性能表一起附于制造厂家的起附于制造厂家的或或中。左图为与中。左图为与300MW、600MW机机组配套用的锅炉给水泵的性能曲线。组配套用的锅炉给水泵的性能曲线。 华北电力大学华北电力大学流体力学及泵与风机课程组流体力学及泵与风机课程组泵与风机泵与风机 Pumps and FansPumps and Fans1 1、性能曲线的趋势分析、性能曲线的趋势分析 2 2、性能曲线的特点、性能曲线的特点 存在不稳定工作区，曲线存在不稳定工作区，曲线形状呈形状呈型；型；空载易过载，因空载易过载，因为空载功率为空载功率Psh0=Pshmax；高效高效区窄。区窄。 冲角增加，曲线上升；冲角增加，曲线上升

6、； 叶顶和叶根分别出现二次叶顶和叶根分别出现二次回流，曲线回升。回流，曲线回升。 边界层分离，曲线下降；边界层分离，曲线下降； 华北电力大学华北电力大学流体力学及泵与风机课程组流体力学及泵与风机课程组泵与风机泵与风机 Pumps and FansPumps and Fans（一）离心式泵与风机性能曲线的比较（一）离心式泵与风机性能曲线的比较 ，其，其p-qV ，且随，且随2y曲线弯曲曲线弯曲程度程度。K点左侧为不稳定工作区。点左侧为不稳定工作区。当风机在该区工作时，可能发生当风机在该区工作时，可能发生喘振或飞动等现象，从而影响风喘振或飞动等现象，从而影响风机的正常工作。因此，机的正常工作。因此

7、， 离心式通风机三种不同型式叶轮的性能曲线离心式通风机三种不同型式叶轮的性能曲线华北电力大学华北电力大学流体力学及泵与风机课程组流体力学及泵与风机课程组泵与风机泵与风机 Pumps and FansPumps and Fans（一）离心式泵与风机性能曲线的比较（一）离心式泵与风机性能曲线的比较 ，H-qV（p-qV）曲线曲线总的趋势一般是随着流量的增加能头逐总的趋势一般是随着流量的增加能头逐渐降低，不会出现渐降低，不会出现型。型。五、泵与风机性能曲线的比较五、泵与风机性能曲线的比较但是，由于结构参数不同，使得后向式叶轮的性能曲线但是，由于结构参数不同，使得后向式叶轮的性能曲线也有所差异。常见的

8、有也有所差异。常见的有、和和三种基本类三种基本类型。其性能曲线的形状是用型。其性能曲线的形状是用来划分的，即：来划分的，即： %10000s0pHHHK华北电力大学华北电力大学流体力学及泵与风机课程组流体力学及泵与风机课程组泵与风机泵与风机 Pumps and FansPumps and Fans（一）离心式泵与风机性能曲线的比较（一）离心式泵与风机性能曲线的比较（五、泵与风机性能曲线的比较五、泵与风机性能曲线的比较 当当Kp=25%30% 时，则称为陡降型曲时，则称为陡降型曲线，如右图线，如右图a 线所示。其特点是：当流量变化很小时能头变线所示。其特点是：当流量变化很小时能头变化很大，因而化

9、很大，因而，就希望有这，就希望有这样的工作性能。样的工作性能。这是因为：随着季节的变化，江河、这是因为：随着季节的变化，江河、水库的水位涨落差非常大，同时水的清水库的水位涨落差非常大，同时水的清洁度也发生变化，均会影响到循环洁度也发生变化，均会影响到循环水泵的工作性能（扬程），而我们要求循环水泵应具有当扬水泵的工作性能（扬程），而我们要求循环水泵应具有当扬程变化较大时而流量变化较小的特性。程变化较大时而流量变化较小的特性。 华北电力大学华北电力大学流体力学及泵与风机课程组流体力学及泵与风机课程组泵与风机泵与风机 Pumps and FansPumps and Fans（一）离心式泵与风机性能曲

10、线的比较（一）离心式泵与风机性能曲线的比较（五、泵与风机性能曲线的比较五、泵与风机性能曲线的比较 当当Kp=8%12% 时，称为平坦型曲线，时，称为平坦型曲线，如右图如右图b 线所示。其特点是：当流量变化较大时，能头变化线所示。其特点是：当流量变化较大时，能头变化很小。很小。就希望有这样的性能。就希望有这样的性能。 这是因为：汽轮发电机在运行时负荷这是因为：汽轮发电机在运行时负荷变化是不可避免的，特别是对调峰机组，变化是不可避免的，特别是对调峰机组，负荷变化更大。但是，由于主机安全经济负荷变化更大。但是，由于主机安全经济性的要求，汽包的压强（或凝汽器内的压强）变化不能太大，性的要求，汽包的压强

11、（或凝汽器内的压强）变化不能太大，这就要求给水泵、凝结水泵应具有流量变化很大时，扬程变这就要求给水泵、凝结水泵应具有流量变化很大时，扬程变化不大的性能。化不大的性能。华北电力大学华北电力大学流体力学及泵与风机课程组流体力学及泵与风机课程组泵与风机泵与风机 Pumps and FansPumps and Fans（一）离心式泵与风机性能曲线的比较（一）离心式泵与风机性能曲线的比较（五、泵与风机性能曲线的比较五、泵与风机性能曲线的比较 驼峰曲线不能用斜度表示。其驼峰曲线不能用斜度表示。其特点是：能头随流量的变化先增大，而后减小。因而，特点是：能头随流量的变化先增大，而后减小。因而，。所以，在设计时

12、应尽量避免这种情况，或尽量减小不稳定区。所以，在设计时应尽量避免这种情况，或尽量减小不稳定区。经验证明，对离心式泵采用右图中的曲线来选择叶片安装角经验证明，对离心式泵采用右图中的曲线来选择叶片安装角2y 和叶片数，可以避免性能曲线中的驼峰。和叶片数，可以避免性能曲线中的驼峰。 华北电力大学华北电力大学流体力学及泵与风机课程组流体力学及泵与风机课程组泵与风机泵与风机 Pumps and FansPumps and Fans（一）离心式泵与风机性能曲线的比较（一）离心式泵与风机性能曲线的比较五、泵与风机性能曲线的比较五、泵与风机性能曲线的比较由右图可以看出，前向式、径由右图可以看出，前向式、径向式

13、叶轮的轴功率随流量的增加迅向式叶轮的轴功率随流量的增加迅速上升，流量越大，功率就越大。速上升，流量越大，功率就越大。因此，当泵与风机工作在大于额定因此，当泵与风机工作在大于额定流量时，原动机易过载。流量时，原动机易过载。因而因而当泵与风机工作在大于额定流量时，当泵与风机工作在大于额定流量时，原动机不易过载。原动机不易过载。 华北电力大学华北电力大学流体力学及泵与风机课程组流体力学及泵与风机课程组泵与风机泵与风机 Pumps and FansPumps and Fans（一）离心式泵与风机性能曲线的比较（一）离心式泵与风机性能曲线的比较五、泵与风机性能曲线的比较五、泵与风机性能曲线的比较如右图所

14、示，前向式叶轮的效如右图所示，前向式叶轮的效率较低，但在额定流量附近，效率率较低，但在额定流量附近，效率下降较慢；下降较慢；而径向式叶轮的效而径向式叶轮的效率居中。率居中。 因此，因此，而采，而采用后向式叶轮。用后向式叶轮。 华北电力大学华北电力大学流体力学及泵与风机课程组流体力学及泵与风机课程组泵与风机泵与风机 Pumps and FansPumps and Fans 五、泵与风机性能曲线的比较五、泵与风机性能曲线的比较如右图如右图a 所示，所示，。因此，。因此，适用于流量适用于流量变化时要求能头变化不大的场合，变化时要求能头变化不大的场合，而而宜用于当能头变化大时要宜用于当能头变化大时要求

15、流量变化不大的场合。求流量变化不大的场合。 华北电力大学华北电力大学流体力学及泵与风机课程组流体力学及泵与风机课程组泵与风机泵与风机 Pumps and FansPumps and Fans 五、泵与风机性能曲线的比较五、泵与风机性能曲线的比较如右图如右图b 所示，所示，因此，因此， 华北电力大学华北电力大学流体力学及泵与风机课程组流体力学及泵与风机课程组泵与风机泵与风机 Pumps and FansPumps and Fans 五、泵与风机性能曲线的比较五、泵与风机性能曲线的比较 如右图如右图c所示，所示，且高效区宽，随，且高效区宽，随着由离心式向轴流式过渡，着由离心式向轴流式过渡， - -

16、qV 曲线曲线越来越陡，高效区越来越窄。越来越陡，高效区越来越窄。 华北电力大学华北电力大学流体力学及泵与风机课程组流体力学及泵与风机课程组泵与风机泵与风机 Pumps and FansPumps and Fans 五、泵与风机性能曲线的比较五、泵与风机性能曲线的比较 ，提高调节效率，提高调节效率，。这样。这样, 当流量变化时，当流量变化时，通过调节叶轮叶片的角度，通过调节叶轮叶片的角度，使轴流式泵与风机仍具有比使轴流式泵与风机仍具有比较高的效率。较高的效率。 华北电力大学华北电力大学流体力学及泵与风机课程组流体力学及泵与风机课程组泵与风机泵与风机 Pumps and FansPumps an

17、d Fans流体进入泵与风机叶轮叶片前有一个先期旋转运动，称流体进入泵与风机叶轮叶片前有一个先期旋转运动，称为预旋。为预旋。 六、预旋对泵与风机性能曲线的影响六、预旋对泵与风机性能曲线的影响当当），称为负预旋。），称为负预旋。（，使，使），称为正预旋；），称为正预旋；（，使，使1u11u1/90/90uu按产生原因可分为强制预旋和自由预旋两种。按产生原因可分为强制预旋和自由预旋两种。如导叶、双吸叶轮、螺旋形吸入室如导叶、双吸叶轮、螺旋形吸入室等，与流量的变化无关；等，与流量的变化无关；当流量偏离设当流量偏离设计值时产生，与设备的结构因素无关。计值时产生，与设备的结构因素无关。华北电力大学华北电

18、力大学流体力学及泵与风机课程组流体力学及泵与风机课程组泵与风机泵与风机 Pumps and FansPumps and Fans六、预旋对泵与风机性能曲线的影响六、预旋对泵与风机性能曲线的影响强制预旋的机理较易理解；自由预旋的机理【美国强制预旋的机理较易理解；自由预旋的机理【美国AJ斯捷潘诺夫，最小阻力原理】。斯捷潘诺夫，最小阻力原理】。 华北电力大学华北电力大学流体力学及泵与风机课程组流体力学及泵与风机课程组泵与风机泵与风机 Pumps and FansPumps and Fans六、预旋对泵与风机性能曲线的影响六、预旋对泵与风机性能曲线的影响通常用预旋系数通常用预旋系数来表示，它等于进口处

19、流体绝对速度来表示，它等于进口处流体绝对速度的周向分量的周向分量1u 与叶轮进口的圆周速度与叶轮进口的圆周速度u1 之比，即：之比，即： 1u1u在设计阶段一般取：在设计阶段一般取：通风机通风机 =0.300.50；离心泵次级叶轮离心泵次级叶轮 =0.250.40。华北电力大学华北电力大学流体力学及泵与风机课程组流体力学及泵与风机课程组泵与风机泵与风机 Pumps and FansPumps and Fans六、预旋对泵与风机性能曲线的影响六、预旋对泵与风机性能曲线的影响5、预旋对泵与风机性能的影响、预旋对泵与风机性能的影响 （以正预旋为例） （如下图所示）。它可能造成（如下图所示）。它可能造

20、成H-qV 曲线的不连续，并曲线的不连续，并在某一小流量区内往往造成不稳定的运行。在某一小流量区内往往造成不稳定的运行。华北电力大学华北电力大学流体力学及泵与风机课程组流体力学及泵与风机课程组泵与风机泵与风机 Pumps and FansPumps and Fans六、预旋对泵与风机性能曲线的影响六、预旋对泵与风机性能曲线的影响5、预旋对泵与风机性能的影响、预旋对泵与风机性能的影响 （以正预旋为例） 因此，为了改善小流量下泵与风机的性能，往往在因此，为了改善小流量下泵与风机的性能，往往在设计时采用某些手段改善叶轮的吸入条件以控制预旋。设计时采用某些手段改善叶轮的吸入条件以控制预旋。 例如，对于

21、泵可根据例如，对于泵可根据不同型式的吸入室，装设不同型式的吸入室，装设相应形状的挡板或肋；对相应形状的挡板或肋；对于风机，在入口装设可调于风机，在入口装设可调叶片等。右图是装设挡板叶片等。右图是装设挡板（肋）前后的性能比较。（肋）前后的性能比较。 华北电力大学华北电力大学流体力学及泵与风机课程组流体力学及泵与风机课程组泵与风机泵与风机 Pumps and FansPumps and Fans六、预旋对泵与风机性能曲线的影响六、预旋对泵与风机性能曲线的影响5、预旋对泵与风机性能的影响、预旋对泵与风机性能的影响 （以正预旋为例） 。由于强制预。由于强制预旋是由吸入室或背导叶所造成的，并不消耗叶轮的

22、能量，因旋是由吸入室或背导叶所造成的，并不消耗叶轮的能量，因而也就不消耗叶轮的功率；而自由预旋总是伴随着流量的改而也就不消耗叶轮的功率；而自由预旋总是伴随着流量的改变而存在的，当流量小到某一临界值时，要产生反向流，此变而存在的，当流量小到某一临界值时，要产生反向流，此时，自由预旋要消耗叶轮的一部分能量，因而也就消耗叶轮时，自由预旋要消耗叶轮的一部分能量，因而也就消耗叶轮的一部分功率。的一部分功率。 华北电力大学华北电力大学流体力学及泵与风机课程组流体力学及泵与风机课程组泵与风机泵与风机 Pumps and FansPumps and Fans六、预旋对泵与风机性能曲线的影响六、预旋对泵与风机性

23、能曲线的影响5、预旋对泵与风机性能的影响、预旋对泵与风机性能的影响 （以正预旋为例）因为预旋使得入口相因为预旋使得入口相对速度对速度w1减小，从而使泵的必减小，从而使泵的必须汽蚀余量降低，改善了汽蚀须汽蚀余量降低，改善了汽蚀性能。鉴于此，对于高速、高性能。鉴于此，对于高速、高 当流量减小时，如果没有预旋，则冲角为当流量减小时，如果没有预旋，则冲角为1 ，而预旋的存在，而预旋的存在使得冲角为使得冲角为2，冲角减小了，冲角减小了 ，从而减小了冲击损失。，从而减小了冲击损失。 抗汽蚀性能的泵在设计时都考虑一定的预旋系数。抗汽蚀性能的泵在设计时都考虑一定的预旋系数。 华北电力大学华北电力大学流体力学及

24、泵与风机课程组流体力学及泵与风机课程组泵与风机泵与风机 Pumps and FansPumps and Fans一、管路系统性能曲线一、管路系统性能曲线 1-7 1-7 泵与风机的运行工况点泵与风机的运行工况点 三、泵风运行工况点的稳定性三、泵风运行工况点的稳定性二、泵与风机的运行工况点二、泵与风机的运行工况点 四、泵与风机运行工况点变化的影响因素四、泵与风机运行工况点变化的影响因素华北电力大学华北电力大学流体力学及泵与风机课程组流体力学及泵与风机课程组泵与风机泵与风机 Pumps and FansPumps and Fans管路系统能头与通过管路中流体流量的关系曲线。管路系统能头与通过管路中

25、流体流量的关系曲线。 其中，其中，Hst称为管路系统的静能头；称为管路系统的静能头；即，管路系统的静能头为零。即，管路系统的静能头为零。 一、管路系统性能曲线一、管路系统性能曲线 流量计流量计调阀调阀阀门阀门真空计真空计p”pHZ压强表压强表泵泵泵的系统装置泵的系统装置对于泵对于泵对于风机对于风机wzhgppHH c2stVqH2cVqp华北电力大学华北电力大学流体力学及泵与风机课程组流体力学及泵与风机课程组泵与风机泵与风机 Pumps and FansPumps and Fans二、泵与风机的运行工况点二、泵与风机的运行工况点 2 2、关系：反映了两者的能量供与求的平衡关系。、关系：反映了两

26、者的能量供与求的平衡关系。 管管路路系系统统泵泵或或风风机机1 1、同比例、同比例三、泵与风机运行工况点的稳定性三、泵与风机运行工况点的稳定性泵运行工况点的稳定性泵运行工况点的稳定性KOqVH1 1、稳定工况点条件是：、稳定工况点条件是： 2 2、不稳定工况点条件是：、不稳定工况点条件是： 3 3、有驼峰、有驼峰不稳定工作区不稳定工作区喘振。喘振。VVqHqHddddcVVqHqHddddcM的性能曲线的交点；的性能曲线的交点；Hc-qVH-qV华北电力大学华北电力大学流体力学及泵与风机课程组流体力学及泵与风机课程组泵与风机泵与风机 Pumps and FansPumps and Fans.

27、.不影响泵与风机本身性能；不影响泵与风机本身性能；四、泵与风机运行工况点变化的影响因素四、泵与风机运行工况点变化的影响因素吸水池液面吸水池液面（压水池液面（压水池液面）HstgppHHz st这是因为：这是因为：. .影响管路系统性能。影响管路系统性能。压水池压强压水池压强（吸水池压强（吸水池压强）华北电力大学华北电力大学流体力学及泵与风机课程组流体力学及泵与风机课程组泵与风机泵与风机 Pumps and FansPumps and Fans四、泵与风机运行工况点变化的影响因素四、泵与风机运行工况点变化的影响因素，而，而 ，其工况点变化如，其工况点变化如左下图所示；左下图所示；gppHHz s

28、t，（p、pc均均），其工况点变化如右），其工况点变化如右下图所示。下图所示。华北电力大学华北电力大学流体力学及泵与风机课程组流体力学及泵与风机课程组泵与风机泵与风机 Pumps and FansPumps and Fans当流体含有固体杂质时，会当流体含有固体杂质时，会；固体杂质固体杂质，产生颗粒间，产生颗粒间碰撞以及颗粒与管壁、流道间的碰撞与摩碰撞以及颗粒与管壁、流道间的碰撞与摩擦，擦，。当输送的流体杂。当输送的流体杂质颗粒很小且分布均匀时，流动阻力损失质颗粒很小且分布均匀时，流动阻力损失则相对增加较小。则相对增加较小。3 3四、泵与风机运行工况点变化的影响因素四、泵与风机运行工况点变化的

29、影响因素此外，流体的粘性变化，管路的积垢、积灰、结焦、泄此外，流体的粘性变化，管路的积垢、积灰、结焦、泄漏、堵塞等都会影响泵与风机的运行工况点。漏、堵塞等都会影响泵与风机的运行工况点。华北电力大学华北电力大学流体力学及泵与风机课程组流体力学及泵与风机课程组泵与风机泵与风机 Pumps and FansPumps and Fans 【例【例 1-3】某电厂循环水泵的某电厂循环水泵的H-qV、-qV曲线，如右图中曲线，如右图中的实线所示。试根据下列已知条件绘制循环水管道系统的性的实线所示。试根据下列已知条件绘制循环水管道系统的性能曲线，并求出循环水泵向管道系统输水时所需的轴功率。能曲线，并求出循环

30、水泵向管道系统输水时所需的轴功率。已知：管道的直径已知：管道的直径d =600mm，管长管长l=250m，局部阻力的等值长度，局部阻力的等值长度le=350m，管道的沿程阻力系数，管道的沿程阻力系数=0.03，水泵房进水池水面至循环，水泵房进水池水面至循环水 管 出 口 水 池 水 面 的 位 置 高 差水 管 出 口 水 池 水 面 的 位 置 高 差Hz= 2 4 m （ 设 输 送 流 体 的 密 度（ 设 输 送 流 体 的 密 度=998.23kg/m3，进水池水面压强，进水池水面压强和循环水管出口水池水面压强均为大气压）。和循环水管出口水池水面压强均为大气压）。 华北电力大学华北电

31、力大学流体力学及泵与风机课程组流体力学及泵与风机课程组泵与风机泵与风机 Pumps and FansPumps and Fans 【解】【解】 由已知，泵的有效功率为：由已知，泵的有效功率为：由流体力学知道，当考虑了局部阻力的等值长度后，管由流体力学知道，当考虑了局部阻力的等值长度后，管道系统的计算长度道系统的计算长度l0为：为： l0=l+le=250+350=600（m）所以，为克服流动阻力而损失的能量为：所以，为克服流动阻力而损失的能量为：225250220w16.196 . 014. 3806. 9600803. 0g8g24/VVVVqqqdldqdlh由于吸水池液面压强和循环水管出口处水池液面压强均由于吸水池液面压强和循环水管出口处水池液面压强均为大气压，即为大气压，即0g pp。则管路系统性能曲线方程为：。则管路系统性能曲线方程为：2wc16.1924VzqhHH华北电力大学华北电力大学流体力学及泵与风机课程组流体力学及泵与风机课程组泵与风机泵与风机 Pumps and FansPumps and Fans上式中流量的单位是上式中流量的单位是m3/s，而，而