第一章-泵与风机的分类与构造yc汇总

1、1流体机械流体机械的学习内容流体机械的学习内容p泵与风机、压缩机的分类与构造泵与风机、压缩机的分类与构造p泵与风机、压缩机理论泵与风机、压缩机理论p排水设备排水设备p通风设备通风设备p压气设备压气设备主要参考书主要参考书p流体机械流体机械 白铭声白铭声p泵与风机郭立君泵与风机郭立君p通风机手册商景泰通风机手册商景泰p现代泵技术手册关醒凡现代泵技术手册关醒凡p容积式压缩机技术手册郁永章容积式压缩机技术手册郁永章2第一章泵与风机的分类及工作原理第一节泵与风机的分类第一节泵与风机的分类第二节泵与风机的工作原理及特性参数第二节泵与风机的工作原理及特性参数3一、泵的分类p按工作原理：按工作原理：容积泵、

2、叶片泵、其他类型的泵；容积泵、叶片泵、其他类型的泵；p根据叶轮数：根据叶轮数：单级和多级；单级和多级；p根据叶轮入口数目：根据叶轮入口数目：单吸式和双吸式；单吸式和双吸式；p根据主轴的布置位置：根据主轴的布置位置：立式和卧式；立式和卧式；p根据外壳接缝形式：根据外壳接缝形式：中开式和分段式。中开式和分段式。4泵形式示意图56泵形式示意图78910二、风机的分类p按气体在叶轮内流动方向：按气体在叶轮内流动方向：离心式和轴流式；离心式和轴流式；p根据叶轮数目：根据叶轮数目：单级和两级；单级和两级；p按风机产生的压力大小：按风机产生的压力大小：低压风机（全压小于低压风机（全压小于1000 Pa）中压

3、风机（全压为中压风机（全压为 10003000 Pa）高压风机（全压为高压风机（全压为3000 5000 Pa）。）。11风机形式示意图12第二节 泵与风机的工作原理及特性参数一、离心式泵与风机的工作原理一、离心式泵与风机的工作原理13二、轴流式风机的工作原理14三、其他水泵的工作原理 1水环式真空水环式真空15162射流泵17四、特性参数 1泵的特性参数泵的特性参数 （1）流量）流量Q 单位时间内通过泵的液体体积叫泵单位时间内通过泵的液体体积叫泵的流量，又称排量，单位为的流量，又称排量，单位为m3min。 （2）扬程）扬程H 单位重量的液体在泵内所获得的总单位重量的液体在泵内所获得的总能量叫

4、泵的扬程，单位为能量叫泵的扬程，单位为m。 （3）转速）转速n 泵叶轮每分钟旋转周数叫转速，单泵叶轮每分钟旋转周数叫转速，单位为位为rmin。 （4）功率）功率 泵功率有轴功率和有效功率之分。泵功率有轴功率和有效功率之分。 轴功率轴功率N 原动机传给泵轴上的功率，单原动机传给泵轴上的功率，单位为位为W或或kw。 181泵的特性参数有效功率有效功率Na 单位时间内液体自单位时间内液体自泵所获得的实际能量叫泵的有效功率，单位泵所获得的实际能量叫泵的有效功率，单位为为W或或kw，其表达式为：，其表达式为：（5）效率）效率 泵的有效功率与轴功率之比称为泵的有效功率与轴功率之比称为效率，其表达式为：效率

5、，其表达式为：（6）允许吸上真空度）允许吸上真空度 这个参数表示泵的吸这个参数表示泵的吸液能力，单位为液能力，单位为m。192风机的特性参数（1）流量）流量Q 单位时间内通过风机的气体体积叫风机的单位时间内通过风机的气体体积叫风机的流量，又称风量，单位为流量，又称风量，单位为m3/min。 （2）压力）压力P 压力有全压和静压。单位体积的气体在通压力有全压和静压。单位体积的气体在通风机内所获得的总能量叫通风机全压风机内所获得的总能量叫通风机全压P，单位为，单位为Pa；风机的；风机的全压减风机出口的动压称为风机的静压全压减风机出口的动压称为风机的静压Pst，单位为，单位为Pa 。 （3）转速）转

6、速n 风机叶轮每分钟旋转周数叫转速，单位为风机叶轮每分钟旋转周数叫转速，单位为rmin。 （4）功率）功率 通风机功率有：轴功率和有效功率。通风机功率有：轴功率和有效功率。 轴功率轴功率N 原动机传给通风机轴上的功率，单位为原动机传给通风机轴上的功率，单位为W或或KW。 有效功率有效功率Na 单位时间内气体自风机所获得的实单位时间内气体自风机所获得的实际能量，单位为际能量，单位为W或或kw。202风机的特性参数（5）效率）效率 风机的有效功率与轴功率之比称风机的有效功率与轴功率之比称为风机的效率。为风机的效率。NPQNNaNQPNNststast,全压效率全压效率静压效率静压效率21风机风机入

7、口入口1-1风机风机出口出口2-2例 题某风机流量是某风机流量是125m3/s，入口处的静压是，入口处的静压是-2500Pa，速度是，速度是15m/s,出口处的静压是出口处的静压是500Pa，速度是，速度是25m/s，气体密度取，气体密度取1.2kg/m3,设轴功率是设轴功率是460kW，求风机的全压和静压、动压、全压效率、静，求风机的全压和静压、动压、全压效率、静压效率。压效率。解：列风机进出口的能量方程解：列风机进出口的能量方程 wTapvppgzzvp222212211122222221112)(2vpppvpwT2222211122vppvpPavpvpp3240)2365(875)1

8、522 . 12500()2522 . 1500()2()2(2221112222Pavpppppdst28653753240)1522 . 12500(500)2(221112Pavpd3752522 . 1222出22风机风机入口入口1-1风机风机出口出口2-2例 题某风机流量是某风机流量是125m3/s，入口处的静压是，入口处的静压是-2500Pa，速度，速度是是15m/s,出口处的静压是出口处的静压是500Pa，速度是，速度是25m/s，气体密度取，气体密度取1.2kg/m3，设轴功率是，设轴功率是460kW，求风机的全压和静压、动压、，求风机的全压和静压、动压、全压效率、静压效率。全

9、压效率、静压效率。解：解：Pap3240Papst286588. 010004601253240NPQ78. 010004601252865NQPstst23第二章 泵与风机的基本理论第一节离心式泵与风机的基本理论第一节离心式泵与风机的基本理论第二节轴流风机的基本理论第二节轴流风机的基本理论第三节泵与风机的相似理论第三节泵与风机的相似理论24第一节离心式泵与风机的基本理论一、速度三角形一、速度三角形25一、速度三角形222111wucwucurururccccccccc222111wuc22221111ctgcucctgcucctgcucrururu111222121222222222cos2

10、cos2cucuwcucuw26二、离心式泵与风机的基本方程式1.理论流量：不考虑泄漏时的流量。理论流量：不考虑泄漏时的流量。叶片排挤系数，表示叶轮出口处叶片排挤系数，表示叶轮出口处实际出口截面积与不计叶片厚度的出口实际出口截面积与不计叶片厚度的出口截面积之比值；截面积之比值；D2叶轮外径；叶轮外径；b2叶片出口宽度；叶片出口宽度；C2r叶轮出口处的径向速度。叶轮出口处的径向速度。c2r272叶片无限多时的理论压头基本方程假设：）流过叶轮的流体是理想流体，不考虑假设：）流过叶轮的流体是理想流体，不考虑能量损失；能量损失；2）叶轮是理想叶轮，即叶轮的叶片数为无）叶轮是理想叶轮，即叶轮的叶片数为无

11、限多，叶片无限薄；限多，叶片无限薄；3）流体不可压缩且流动是定常的。）流体不可压缩且流动是定常的。)(1122uuTcRcRQTTTQgHN1)(11122uuTcucugHTN 1282叶片无限多时的理论压头基本方程)(11122uuTcucugHu流体所获得的压头，仅与流体在叶片进口及出口处的速流体所获得的压头，仅与流体在叶片进口及出口处的速度有关，而与流动过程无关。度有关，而与流动过程无关。u流体所获得的压头与被输送流体的种类无关。也就是说，流体所获得的压头与被输送流体的种类无关。也就是说，无论是被输送的流体是液体还是气体，只要叶片进口和出无论是被输送的流体是液体还是气体，只要叶片进口和

12、出口处的速度三角形相同，都可以得到相同的压头。口处的速度三角形相同，都可以得到相同的压头。u压头与叶轮外缘圆周速度压头与叶轮外缘圆周速度u2成正比，而成正比，而u2=nD2/60。所。所以，当其他条件相同时，叶轮外径以，当其他条件相同时，叶轮外径D2越大，转速越大，转速n越高，越高，压头就越高。压头就越高。单位重量流单位重量流体获得能量体获得能量293基本方程的分析和讨论21212111222222222121wcucuwcucuuugwwguugccHT222222121222122)(11122uuTcucugH111212121222222222cos2cos2cucuwcucuw303

13、基本方程的分析和讨论gwwguugccHT222222121222122gwwguuHgccHTjTd222222121222122动能动能压力能压力能314.叶片出口安装角对压头分配的影响为了讨论方便，令进口切向速度为零（以后均按此条件进为了讨论方便，令进口切向速度为零（以后均按此条件进行讨论）即行讨论）即0cos111ccu22221111ctgcucctgcucctgcucrururu222221122cot11ruuTcuugcucugH324. 叶片出口安装角对压头分配的影响222221122cot11ruuTcuugcucugHguHT2202,90guHT2202,90guHT2

14、202,90334叶片出口安装角对压头分配的影响在离心式在离心式泵和风机的设泵和风机的设计中，叶轮进计中，叶轮进口截面积与出口截面积与出口截面积通常口截面积通常设计成相等，设计成相等，则由连续方程则由连续方程知：知：rrcc21344叶片出口安装角对压头分配的影响22222221/2/ucgcugcHHuuuTTd355无限多叶片时的理论压头特性无限多叶片的理论压头与理论流量的关系式称无限多叶片的理论压头与理论流量的关系式称为理论压头特性方程式，即为理论压头特性方程式，即HT=f(QT)。而对应的。而对应的曲线称理论压头特性曲线。现仍令曲线称理论压头特性曲线。现仍令c1u=0来讨论。来讨论。2

15、222bDQcTr22221111ctgcucctgcucctgcucrururu365无限多叶片时的理论压头特性TTBQAHguA22222222cotbDguB376叶片无限多时的理论功率特性在没有能量损失的情况下，流体获得的理论功在没有能量损失的情况下，流体获得的理论功率为：率为：2TTTTTTTTDQCQNQBQAgQgHN387叶片数目有限多时的修正397叶片数目有限多时的修正设设K=HT/HT11K2222uuuucccc对于离心式水泵有2212222sin6 . 068. 055. 0RRRZ211K）（，对于离心式风机有2122cot1Zsin1Kurcc40例例21某离心式水

16、泵的转速n1450 rmin，通过叶轮的理论流量 QT180 m3/h。叶轮外径 D2= 329mm，叶片入口直径 D1120 mm。叶片出口宽度b215 mm，叶片出口排挤系数0.93。叶片的出口安装角222.5，叶片数Z7。试计算理论压头HT，并绘出叶轮出口速度三角形。假定液体无旋转地径向进入叶片（即c1u=0).2=22.50D2=320mmD1=180mmb2=15mmTuTHczhmQrpmn求0793. 0/1801450123412=22.50D2=320mmD1=180mmb2=15mmTuTHczhmQrpmn求0793. 0/180145012342smKccuu/26.1

17、266.15783. 0222=22.50D2=320mmD1=180mmb2=15mmTuTHczhmQrpmn求0793. 0/180145012343例例212=22.50u2c2uc2w2c2rw2c2smcsmcsmuur/28.24/57. 3/28.2422244 8离心式泵与风机的能量损失和效率离心式泵或风机工作时有各种损失。按其产生原因不离心式泵或风机工作时有各种损失。按其产生原因不同可分为水力损失、容积损失和机械损失三种。同可分为水力损失、容积损失和机械损失三种。（1）水力损失：）水力损失：摩擦损失摩擦损失Hf冲击损失冲击损失Hd45 8离心式泵与风机的能量损失和效率离心式

18、泵或风机工作时离心式泵或风机工作时有各种损失。按其产生原因有各种损失。按其产生原因不同可分为水力损失、容积不同可分为水力损失、容积损失和机械损失三种。损失和机械损失三种。（1）水力损失：）水力损失：摩擦损失摩擦损失Hf冲击损失冲击损失Hd（2）容积损失）容积损失 部分回流部分回流到低压区（或大气）的流到低压区（或大气）的流体在流经叶轮时，显然也已体在流经叶轮时，显然也已从叶轮中获得能量，但未能从叶轮中获得能量，但未能有效利用。因此，把这部分有效利用。因此，把这部分回流的流体称为回流的流体称为容积损失。容积损失。TTvTQqQQQQq1468离心式泵与风机的能量损失和效率（3）机械损失）机械损失

19、 泵或风机的机械损失包括轴泵或风机的机械损失包括轴承和轴封的摩擦损失以及叶轮转动时其外表与机壳承和轴封的摩擦损失以及叶轮转动时其外表与机壳内流体之间发生的所谓圆盘摩擦损失。内流体之间发生的所谓圆盘摩擦损失。 （4）泵与风机的效率）泵与风机的效率mvhmTTTaaHQQHNNNNNNTmvhmTTTaaQPPQNNNNNNTmvhstmTTstTaastHQQPNNNNNNT479泵与风机的实际特性曲线48第二节 轴流风机的基本理论柱面流动假设柱面流动假设平面直列叶栅平面直列叶栅柱柱坐坐标标系系4950,ruaccccwuc一、速度三角形51一、速度三角形52一、速度三角形53,aucccwuc

20、AQccTaa2121uu 22cotaucuc11cotaucuc一、速度三角形54二、轴流风机的基本方程式轴流风机的基本方程式的推导仍采用与离心式轴流风机的基本方程式的推导仍采用与离心式机械一样的方法，假定流体为不可压缩且流动是定机械一样的方法，假定流体为不可压缩且流动是定常的；流过叶轮的流体是理想流体，即旋转叶片的常的；流过叶轮的流体是理想流体，即旋转叶片的机械能将毫无保留地传给流体。机械能将毫无保留地传给流体。22cotaucuc11cotaucuc21cotcotguPT55二、轴流风机的基本方程式轴流轴流56三、轴流通风机的特性曲线1全压与流量（全压与流量（PQ）的特性曲线）的特性

21、曲线572功率与流量（NQ）特性曲线58第三节 泵与风机的相似理论 根据模型实验的结果，进行新型泵或风机的设计，根据模型实验的结果，进行新型泵或风机的设计，或者利用已有泵和风机的参数作为设计的依据，扩展系列；或者利用已有泵和风机的参数作为设计的依据，扩展系列；根据已知泵或风机的实验性能曲线推算与该泵或风根据已知泵或风机的实验性能曲线推算与该泵或风机相似的泵或风机的性能曲线；机相似的泵或风机的性能曲线；根据一台泵或风机在某一状态下的工作参数，换算根据一台泵或风机在某一状态下的工作参数，换算成其他工作状态的工作参数（如改变转速）。成其他工作状态的工作参数（如改变转速）。 一、相似条件和相似定律一、

22、相似条件和相似定律 根据相似原理，要使泵或风机中的流动相似，应满足几根据相似原理，要使泵或风机中的流动相似，应满足几何相似和动力相似三个相似条件。何相似和动力相似三个相似条件。 591几何相似几何相似是指几何相似是指相似的泵或风机的相似的泵或风机的各种通流部件对应各种通流部件对应的线性尺寸间的比的线性尺寸间的比值为一常数，对应值为一常数，对应的角度相等。的角度相等。lmmmmK22112211bbbbDDDDmm2211221lKAA602运动相似运动相似指两相似的泵或风机对应点上流体的运动相似指两相似的泵或风机对应点上流体的同名速度大小比值为一常数，方向相同。也就是说，同名速度大小比值为一常

23、数，方向相同。也就是说，每一对应点上的速度三角形相似。每一对应点上的速度三角形相似。613动力相似动力相似指两几何相似的泵或风机运转时对应点动力相似指两几何相似的泵或风机运转时对应点的同名力大小比值为一常数，方向相同。的同名力大小比值为一常数，方向相同。综上所述，泵或风机的相似条件是：综上所述，泵或风机的相似条件是：模型和实模型和实物几何相似；物几何相似；速度场相似；速度场相似；Re105。6222m22m22m222h22hm)/()/(DDnnuugcuKgcuKHHmuu4相似定律（1）压头）压头uhTuhThcguKPPcuKHKH2222g2222mmmmmmmDDnnPPnDnnH

24、HnDuuuccKKmmuuhmhm，22,2263rvTvcbDQQ222mrvrvmcbDcbDQQ2222224相似定律（2）流量）流量nDuuuccbbDDmmrrmmmmvv，, 22,222222,3mmmDDnnQQ64（3）功率）功率5223mmmmDDnnNN4相似定律gHQPQNmmPQPQNN)/(/m655223mmmmDDnnNN4相似定律m3mmmDDnnQQ22mmmnDnnHH22mmmmDDnnPP3mmmDDnnQQ22,mmmmststDDnnPP5223mmmmDDnnNNmststm,，66例题67例题68二、比例定律5223mmmmDDnnNNm3m

25、mmDDnnQQ22mmmnDnnHH3mmnnNNmmmnnQQ2mmnnHHmmDD 69二、比例定律22mmmmDDnnPP3mmmDDnnQQ22,mmmmststDDnnPP5223mmmmDDnnNNmststm,，mmDD 2mmnnPPmmnnQQ2,mmststnnPP3mmnnNNmststm,，70例2-471三、比转数当输送介质相同时，当输送介质相同时，m，则：，则：2222mmmmmmmDDnnPPnDnnHH3mmmDDnnQQ22mmmmnDnnPPHHsmnHQnHQn4321432172三、比转数smnHQnHQn43214321432165. 3HQnns4321)54. 5(PQnnsn转速，转速，r/min。Q流量，流量，m3/s。H扬程，扬程，m。P 全压，全压，Pa(mmH2O)水水泵泵风风机机73三、比转数比转数实质上是个比例（即相似）常数，它的比转数实质上是个比例（即相似）常数，它的大小是由叶轮本身形状（也即性能参数）所决定的。