第四章 泵与风机的复习要点及例题

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1、第五章轴流式泵与风机第四章轴流式泵与风机轴流泵广泛地用于热力发电厂的循环水泵，随着热力发电机组容量的不断增大，轴流风机用作锅炉送风机、引风机日益广泛，因此有必要掌握轴流式泵与风机的工作原理、特点和性能。一、重点、难点提示1．重点（1）速度三角形（2）基本方程式（3）性能曲线2．难点（1）四种基本型式的特点（2）轴流式泵与风机性能曲线的特点与分析3．考核目标（1）能简述轴流式泵与风机的工作原理及特点。（2）能正确画出叶轮进、出口处的速度三角形，并能对其进行正确标示。（3）掌握轴流式泵与风机的叶轮基本方程式，并能进行分析。（4）知道轴流

2、式泵与风机的四种基本型式及其特点。（5）熟记轴流式泵与风机主要性能曲线的形状特征，理解运行中应注意哪些问题，分析比较与离心式有何区别。（6）知道热力发电厂哪些泵与风机可采用轴流式。二、知识点精析1．轴流式泵与风机的工作原理（1）工作原理轴流式泵与风机的工作原理可简述为：原动机带动叶轮旋转，流体在旋转叶轮中叶片的推动作用下产生流动并获得能量，流体是轴向流入叶轮，轴向流出叶轮。（2）轴流式泵与风机的特点轴流式泵与风机与其它类型的相比，具有以下特点：1）流量大、扬程（或全压）低；2）结构简单、体积小、重量轻；3）其动叶片可以设计成可调式的

3、，这样，轴流式泵与风机在很大的流量范围内能保持较高的效率；4）轴流式风机的耐磨性较差，噪音较高；5）立式轴流泵电动机位置较高，没有被水淹没的危险，这样其叶轮可以布置得更低，淹没到水中，启动时可无需灌水或抽真空吸水。（3）流体在叶轮内的流动—速度三角形流体在轴流式叶轮内的流动是一个复杂的三维空间运动，为了简化分析，常忽略流体的径向分速度，这样流体质点在流经轴流式叶轮时，它始终在同一个圆柱面上，即它所在的半径保持不变，三维空间运动简化为二维运动。图5－1所示的是一个轴流式叶轮示意图，如果沿着半径为r和半径为r+dr的两个圆周，来切取一个

4、厚度为dr的环形切片，再将该切片拉直且使dr趋近于零，则会形成如图5－2所示的平面直列叶栅，图中u为圆周速度，t为叶栅的栅距，也就是两相邻叶片各对应点在半径为r上的圆周距离，设叶片数为z，则，b为翼弦长，6第五章轴流式泵与风机为叶片安装角，即翼弦长方向与圆周速度反方向的夹角。每个叶片的截面形状宛如飞机的机翼端面，称为翼型，有关翼型的名词术语见教材图5－2。图5－1轴流式叶轮示意图（教材P115图5－3注：（a）图中加A、B，（b）图中加t）图5－2平面直列叶栅（见《泵与风机》（第二版）重庆大学郭立君主编中国电力出版社1997.5P5

5、7图2－18）同离心式叶轮一样，轴流式叶轮中流体的绝对运动是圆周运动和相对运动的合成，是一种复合运动。描述圆周运动的速度称为圆周速度，符号为，其大小为，方向为所在圆周的切线方向（指向旋转方）；描述相对运动的速度称为相对速度，符号为，在叶片为无限多且叶片厚度为无限薄的假设条件下，相对速度的方向为所在处的叶片切线方向（指向叶轮出口），同一半径处相对速度大小相等，与叶轮流量和流道形状有关；描述绝对运动的速度称为绝对速度，符号为，其大小、方向是由圆周速度和相对速度的大小、方向共同决定。由这三个速度向量组成的向量图称为速度三角形，对于图5－2

6、所示的平面直列叶栅，其进、出口速度三角形如图5－3所示，这两个速度三角形也就是轴流式叶轮在半径为r处的进、出口速度三角形。图5－3平面直列叶栅进出口速度三角形（见《泵与风机》（第二版）重庆大学郭立君主编中国电力出版社1997.5P57图2－19注：两三角形底边标出方向，两个下标加e）图中速度的下标1、2分别表示叶轮进口和出口，下标a表示轴向，下标u仍表示圆周方向。这两个速度三角形有下列两个特点：1）由于进出口所在的半径相同，均为r，所以，两个圆周速度相等；2）由于轴流式叶轮进出口通流面积相等，如忽略进出口处流体的密度差别，则流进叶轮

7、的体积流量等于流出叶轮的体积流量，而体积流量等于轴向速度乘以通流面积，所以，这两个速度三角形的轴向速度相等。简单形象地说，这两个速度三角形等底等高，即有：，。由于轴流式叶轮的速度三角形有上述特点，所以，这两个速度三角形可合并画在一起，而且可把进、出口速度相等的速度下标取消，这样就形成了教材图5－5所示的速度三角形图。（4）轴流式泵与风机的基本方程式与离心式泵与风机基本方程式的含义相同，轴流式泵与风机的基本方程式也是反映流体在叶轮中得到的能量与叶轮进出口流体速度的关系式，它可以根据动量矩定理推导得到，其推导过程可以不掌握。对基本方程式

8、有如下说明：1）它主要有两种表示形式：对于泵：（m）（5－1a）（m）（5－2）6第五章轴流式泵与风机对于风机：（Pa）（5－3a）（Pa）（5－4）2）当流体轴向流入叶轮时，即进口处流体绝对速度没有圆周分速度，则，叶轮扬程（或全压）