流体输配管网(第5章)ppt课件.ppt

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1、第5章泵与风机的理论基础泵与风机是利用外加能量输送流体的流体机械建筑环境与设备专业使用最广泛的动力设备15.1离心式泵与风机的基本结构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2前盘、叶片3叶片结构形式示意图β－安装角4叶片形状示意图5进风口形式示意图6离心式泵的基本结构（1）叶轮（2）泵壳（3）泵座（4）轴封装置78离心泵的叶轮形式95.2离心式泵与风机的工作原理及性能参数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

2、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。工作原理轴旋转离心力真空流体流体机械做功流体10实质－能量的传递和转化过程：流体吸入、流出机械能能量转换动能势能能量损失电动机高速旋转的机械能→被输送流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。11离心式泵与风机的性能参数流量Q，(m3/s)－单位时间内泵与风机所输送的流体量泵的扬程H，(mH2O)/风机的全压P，(

3、Pa)单位重量流体流经泵所获得的总能量，称为泵的扬程；单位体积流体通过风机时获得的总能量，称为风机的全压。功率，(kW)有效功率Ne=γQH=QP－单位时间内流体所获得的总能量轴功率N－原动机传到泵与风机转轴上的功率→输入功率效率η，(%)－有效功率与轴功率之比为总功率η=Ne/N转速n，(r/min)－叶轮每分钟的转数125.3离心式泵与风机的基本方程—欧拉方程135.3.1绝对速度v与相对速度w、牵连速度u绝对速度v－运动物体相对于静止参照系的速度；相对速度w－运动物体相对于运动参照系的速度；

4、牵连速度u－运动参照系相对于静止参照系的速度。145.3.2流体在叶轮中的运动与速度三角形工作角α径向分速vr切向分速vu叶片排挤系数ε155.3.3欧拉方程基本假定（1）流动为恒定流（2）流体不可压缩流（3）叶片数目无限多，厚度无限薄（4）理想流动（无能量损失）实际情况与上述假设有较大的差别，但根据这些假设得出的结果，可以了解主要参数对性能的影响，有重要意义。16欧拉方程根据动量矩定理可以得到（见P153）：下标：“T”－理想流动过程“∞”－叶片为无限多的结果17理论扬程HT∞，仅与流体在叶片进

5、、出口处的速度三角形有关，与流动过程无关；流体所获得的理论扬程HT∞与被输送流体的种类无关；HT∞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。欧拉方程分析185.3.4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。对离心式泵与风机来说，K值一般在0.78－0.85之间。19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：当进口切向分速vu1＝v1cos1＝0时，理论扬程HT将

6、达到最大值。因此，设计时总是使工作角1＝90，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：205.3.5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力能增量。第二项是由于叶片间流道展宽、相对速度降低而获得的压力能增量，它代表叶轮中动能转化为压力能的份额。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，可取得一部分静压。将欧拉方程变换为：215.4泵与风机的损失与效率推导欧拉方程时，曾假定：泵与风机工作时没有任

7、何能量损失，原动机的能量全部传递给了流体。实际上流体从进口→出口排出过程中必然产生各种能量损失，需要修正。主要的损失为：流动损失－降低泵的扬程或风机的全压泄漏损失－使流量减少轮阻损失－耗功增加机械损失－耗功增加225.4.1流动损失与流动效率流动损失产生的原因：流体的粘性具体表现：预旋现象、与叶片的撞击损失、局部阻力损失计算公式235.4.2泄漏损失与泄漏效率泄漏损失的形式外泄漏－静止部件与转动部件存在着间隙，流体从转轴与蜗壳之间的间隙处泄漏；内泄漏－叶轮工作时，机内存在高压区与低压区，流体从高压

8、区流向低压区。泄漏量q的估算：泄漏效率：245.4.3轮阻损失与轮阻效率轮阻损失流体具有粘性，叶轮旋转时会引起流体与叶轮前、后盘外侧面和轮缘与周围流体的摩擦损失。圆盘轮阻损失耗功率轮阻效率Ni－内功率（实际消耗于流体的功率）255.4.4泵与风机的功率与效率消耗功率有效功率内功率轴功率26效率内效率机械传动效率全效率静压效率静压总效率静压内效率27泵与风机的功率K－电动机容量储备系数，见表5-4-1。28课堂思考：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