流体输配管网付祥钊第五章泵与风机的理论基础一

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1、第5章泵与风机的理论基础5.1离心式泵与风机的基本结构5.1.1离心式风机的基本结构（1）叶轮前盘、叶片（2）机壳蜗壳、进风口（3）进气箱（4）前导器（5）扩散器（6）电动机5.1.2离心式泵的基本结构（1）叶轮（2）泵壳（3）泵座（4）轴封装置5.2离心式泵与风机的工作原理及性能参数5.2.1离心式泵与风机的工作原理过程：流体受到离心力的作用——经叶片被甩出叶轮——挤入机（泵）壳——流体压强增高——排出——叶轮中心形成真空——外界的流体吸入叶轮——不断地输送流体。实质：能量的传递和转化过程。电动机高速旋转的机械能——被输送流

2、体的动能和势能。在这个能量的传递和转化过程中，必然伴随着诸多的能量损失，这种损失越大，该泵或风机的性能就越差，工作效率越低。5.2.2离心式泵与风机的性能参数（1）流量Q(m3/s,m3/h)（2）扬程H/全压P(mH2O,Pa)（3）功率：有效功率；轴功率(kW)（4）效率η(%)（5）转速n(r/min)5.3.1绝对速度与相对速度、圆周速度5.3离心式泵与风机的基本方程—欧拉方程5.3.2流体在叶轮中的运动与速度三角形流体在叶轮中运动的速度三角形已知流量和叶轮的转速，求速度三角形：5.3.3欧拉方程基本假定（1）恒定流（

3、2）不可压缩流（3）叶片数目无限多，厚度无限薄（4）理想流动（无能量损失）欧拉方程欧拉方程分析（1）理论扬程HT∞，单位是输送流体的“流体柱高度”。仅与流体的速度三角形有关，与流动过程无关。（2）流体所获得的理论扬程HT∞与被输送流体的种类无关。只要叶片进、出口处的速度三角形相同，都可以得到相同的液柱或气柱高度（扬程）。（3）代表的是单位重量流量获得的全部能量，包括压力能和动能。5.3.4欧拉方程的修正恒定流不可压缩叶片无限多，无限薄理想流动K称为环流系数。它说明轴向涡流的影响，有限多叶片比无限多叶片作功小，这并非粘性的缘故，

4、对离心式泵与风机来说，K值一般在0.78~0.85之间。1＝90时，进口切向分速vu1＝v1cos1＝0。理论扬程将达到最大值。这时流体按径向进入叶片的流道，理论扬程方程式就简化为：为简明起见，将流体运动诸量中用来表示理想条件的下角标“T”去掉：5.3.4欧拉方程的物理意义第一项是离心力作功，使流体自进口到出口产生一个向外的压能增量。第二项是由于叶片间流道展宽、相对速度降低而获得的压能增量，它代表叶轮中动能转化为压能的份额。由于相对速度变化不大，故其增量较小。第三项是单位重量流体的动能增量。利用导流器及蜗壳的扩压作用，

5、可取得一部分静压。5.4泵与风机的损失与效率5.4.1流动损失与流动效率流体在进口前预旋；相对速度并非沿叶片切向；叶轮进口——出口的摩擦损失；边界层分离及涡流损失等。5.4泵与风机的损失与效率5.4.2泄漏损失与泄漏效率5.4泵与风机的损失与效率5.4.3轮阻损失与轮阻效率5.4.4泵与风机的功率与效率有效功率：流体经过泵与风机后单位时间获得的能量内功率：消耗于流体的功率。轴功率：泵与风机轴上的输入功率。课堂思考题：离心水泵有轴封装置，而离心风机没有，为什么？水泵启动时，为什么要求灌满水？离心风机的基本机构叶轮结构形式示意图叶

6、片结构形式示意图叶片形状示意图进风口形式示意图离心泵的基本机构离心泵叶轮形式示意图轴向涡流实验示意图轴向涡流对流速分布的影响轴向涡流对流速分布的影响