泵与风机的性能-泵与风机的损失

泵与风机的性能泵与风机的损失与效率contents目录泵与风机的损失（一）01机械损失和机械效率泵与风机的损失与效率机械损失容积损失流动损失=ΔPm+ΔPv+ΔPh损失功率ΔP机械损失功率（ΔPm）容积损失功率（ΔPv）流动损失功率（ΔPh）在泵与风机的运行中,存在着多种能量损失,按损失的性质不同,可分为：泵与风机的损失与效率PP-ΔPmP-ΔPm-ΔPvPe机械损失功率（ΔPm）流动损失功率（ΔPh）容积损失功率（ΔPv）图

泵与风机内的能量平衡图轴功率：P有效功率：Pe损失功率ΔP=ΔPm+ΔPv+ΔPhPe=P-ΔP泵与风机的损失与效率

通常用总效率η反映泵与风机的能量有效利用程度,即能量损失的大小可用效率η来衡量。机械损失容积损失流动损失机械效率（ηm）容积效率（ηv）流动效率（ηh）1.机械损失

泵与风机的机械损失是指由于机械摩擦和圆盘摩擦所造成的能量损失。（1）轴与轴承以及轴与轴端密封的机械摩擦损失,损失功率（ΔPm1）；（2）前后盖板外表面与机壳内流体之间的圆盘摩擦损失,损失功率（ΔPm2）。总机械损失：ΔPm=ΔPm1+ΔPm21.机械损失（1）机械摩擦损失（ΔPm1）轴与轴承以及轴与轴端密封的摩擦损失ΔPm1=(1-5)%P填料密封机械密封浮动环密封1.机械损失（2）圆盘摩擦损失（ΔPm2）叶轮前后盖板外表面与流体之间的圆盘摩擦损失。D2——叶轮出口直径,m;n——叶轮转速,r/min;ρ

——流体密度,kg/m3;k’——为圆盘摩擦系数,可以由实验测定。ΔPm2=k’ρn3D25×10-6(kw)闭式泵腔开式泵腔ΔPm2≈(2~10)%P2.机械效率泵与风机的机械效率ηm与比转数有关,一般情况下：机械效率

离心泵：ηm=0.90~0.97；离心风机：ηm=0.92~0.98；轴流式泵与风机：ηm≈0.97。3.减小机械损失的措施

（2）减小圆盘摩擦损失:01降低叶轮外表面和机壳内表面的粗糙度；02选择合理的相对侧壁的间隙B/D2,使之处于2%~5%之间；03采用开式泵腔,使随叶轮一起旋转获得能量的流体流出机壳,从而回收能量；04采用提高叶轮转速，适当减小叶轮外径的方法来提高能头。（1）减小机械摩擦损失:01保证轴承有良好的润滑;02选择摩擦损失小的轴封，可选用机械密封或浮动环密封，如用填料密封，则填料压盖不可压得过紧。泵与风机的损失机械损失机械摩擦损失圆盘摩擦损失容积损失流动损失泵与风机的性能泵与风机的损失与效率contents目录泵与风机的损失（二）01容积损失和容积效率1.容积损失

泵与风机由于转动部件与静止部件之间存在间隙，当叶轮转动时，在间隙两侧产生压强差,因而获得能量的流体从高压侧通过间隙向低压侧泄漏,造成的工质和能量损失称为容积损失或泄漏损失。ADBC级间回流损失平衡装置的回流损失轴封的向外泄漏损失密封环处的回流损失离心式泵的容积损失01密封环处和级间回流

如图中的A线所示,经叶轮获得能量的流体,其压强较高,而叶轮入口处压强较低，流体在压强差的作用下,通过叶轮与外壳密封环之间的间隙流向叶轮入口。

这部分回流虽然没有工质损失,但在叶轮中获得的能量并没有被有效利用,而是无偿地消耗在循环流动中。同时,回流对主流的扰动,造成更大的能量损失。密封环处的回流损失A容积损失和容积效率密封环处和级间回流

如图中的B线所示,在多级泵中,由于导叶扩散段的减速增压作用,使导叶出口压强较高，而在叶轮与导叶的侧隙处,由于流体随叶轮一起旋转,形成低压区,在压强差的作用下,本应进入下一级或压出室的部分流体通过导叶与轮毂的径向间隙,产生回流,造成能量损失。级间回流损失B容积损失和容积效率C平衡装置的回流损失容积损失和容积效率

平衡孔平衡管平衡盘

平衡孔、平衡管和平衡盘等平衡装置均有流向泵进口处的部分回流，并对主流产生扰动,造成能量损失。

D轴封的向外泄漏损失容积损失和容积效率轴封——机械密封

在高压侧流体,由于压强差的作用，经轴和轴封间的径向间隙向外泄漏，造成工质和能量损失。轴封——填料密封02离心式风机的容积损失

主要发生叶轮前盘和集流器之间的间隙以及蜗壳与密封处的间隙。03轴流式泵与风机的容积损失

主要是由于叶片顶端与外壳之间的间隙回流所致。2.容积效率离心泵：ηv=0.92~0.98；离心风机：略低；轴流式泵与风机：ηv=0.96~0.99。

q——泄漏流量;qV——实际流量;qVT——理论流量;qV=qVT-q。

3.减小容积损失的措施01应尽可能地减小动、静间隙02增大泄漏间隙的阻力

如密封环可以采用多齿迷宫型、锯齿型、螺旋槽型,轴封采用机械密封、浮动环密封等,都可有效地减小泄漏量。

容积损失均是由动、静间隙所致。

但过小的动、静间隙,又会使泵与风机在运行中发生动、静碰磨,造成机械损失增大,甚至会危及泵与风机的寿命。泵与风机的损失机械损失容积损失密封环处回流损失级间回流损失轴封泄漏损失平衡装置回流损失流动损失泵与风机的性能泵与风机的损失与效率contents目录泵与风机的损失（三）01流动损失和流动效率1.流动损失在所有损失中,流动损失最大。冲击损失2流动阻力损失1流动阻力损失（hw）01由流体力学知,hw=ᵩqV2流动阻力损失由沿程阻力损失和局部阻力损失组成。

流体在流经吸人室、叶轮流道、导叶和壳体时,由于流体和各部分流道壁面摩擦会产生摩擦阻力损失,即沿程阻力损失。

流体在流经截面变化的流道、转弯等会使边界层分离、产生旋涡和二次回流等而引起局部阻力损失。冲击损失（hs）02

泵与风机在运行中，由于工况的改变,使叶轮中的流量qV偏离设计流量qVd时,入口流动角β1与叶片安装角β1a不一致会引起冲击损失。hs=ᵩs(qV-qVd)2hs=ᵩs(qV-qVd)2hw=ᵩqV2

为减小流动损失,泵与风机应避免在大于设计流量工况下工作。2.流动效率（ηh）离心泵：ηh=0.8-0.95；离心风机：ηh=0.7-0.85；轴流式泵与风机：ηv=0.8-0.93。

流动效率3.减小流动损失的措施01提高流道表面的光洁度,消除流道中的污垢,保证流道通畅,以减少沿程损失;02合理设计叶片和通流部件的形状,保证流体在流道中速度变化平缓,避免死角和旋涡区,以减少局部损失;03尽量使泵与风机在设计工况或在设计工况附近运行,以减少冲击损失；04提高检修质量,保证叶轮与导叶的中心对准。泵与风机的总效率等于有效功率与轴功率之比,即：离心泵：η=0.60~0.90；离心风机：η=0.70~0.90；轴流式泵：η=0.7~0.89；轴流式风