泵与风机的性能资料重点
第5讲泵与风机第2章性能11-35页PPT文档资料
机械损失：
与叶轮转动相关，机械运动过程中克服摩擦所 造成的能量损失。
机械损失功率
机械效率：
mPPPm
Ph P
输入流动功率
轴功率去掉机械损失功率的剩余功率， 用于对通过叶轮的流体做功
1. 功率、损失与效率
机械损失功率
机械损失功率：
PmPPdf
（1）轴与轴承及轴与轴端密封的摩擦损失∆P
1. 功率、损失与效率
流动损失与流动效率
流动损失:
流体在泵与风机主流道（包括入口、叶轮、导叶、出 口）中流动时，由于流动阻力而产生的机械能损失。
流动损失的分类：
（1）流体和各部分流道壁面摩擦所产生的摩擦阻力损失； （2）流道断面变化、转弯等会使边界层分离、产生漩涡二
次流和尾迹等而引起的涡流损失； （3）由于工况改变，流量偏离设计流量时，叶轮入口流动
三角皮带传动（滚 动轴承）
0.95
1. 功率、损失与效率
功率
原 g tm g
P te m g 1p 0V g H t0 m q g0Pgi,n10q0 Vp0 tmg
原动机效率 g
电动机 功率kW
K
0.5以下 1.5
HT KHT
HhHT
H T
HT
H
H H d H V H S T h
谢谢各位！
欢迎同学讨论！
谢谢！
Pv3 Pv1; Pv3 Pv2
1. 功率、损失与效率
容积损失与容积效率
方式4：多级泵级间间隙中的泄露（圆盘摩擦损失）
1. 功率、损失与效率
容积损失与容积效率
总容积损失：
P v P v 1 P v 2 P v3
(电厂培训泵与风机)专题三泵与风机的性能
1 1 0.68 n
2 3 s
随着比转数减少（叶轮直 径增加），叶轮间隙两侧 压差增加，容积损失增加， 容积效率减小。
3、流动损失
是指流体在主流道 (入口、叶轮、导叶、出口等）中流动时，由 于流动阻力而产生的机械能损失。 流体与各部分流道壁面摩擦所产生的摩擦阻力损失 边界层分离、二次涡流所产生的漩涡损失 流量改变，流动角不等于安装角时，产生的冲击损失
Pg K P
Pe
kW
tm
34.42 1.15 1.15 35.13 40.39 0.98
kW
例题
有 一 台 可 把 15℃ 冷 空 气 加 热 到 170℃ 的 空 气 预 热 器 ， 当 其 流 量 qm=2.957×103kg/h时，预热器及管道系统的全部阻力损失为 150kPa，如果在
另一方面，对给定的能头，n↑不一定→ΔPm2↑，相反有可能
→ΔPm2↓→↑。这也是目前逐渐提高转速以提高能头的原因之一。
例题
1、有一离心泵，当转速为1450r/min时，qv.=1.24m3/s，H=70m，
此时轴功率P=1100kw， v=93%， m=94%，水的密度 =1000kg/m3，求h？
概念：泵与风机的总效率等于有效功率与轴功率之比。
Pe Pe P Pm Pv P Pm hvm P P Pm Pv P Pm P
结论：泵与风机的总效率等于机械效率m 、容积效率 v 、流 动效率 h三者的乘积。 目前泵与风机效率范围：
流量、冲角
与冲击损失的关系：
当qv<qvd 时，1 < 1a， = 1a- 1 >0 为正冲角，损失较小。
当qv=qvd 时，1 = 1a， = 1a- 1 =0 为零冲角，损失为零。 当qv>qvd 时，1 > 1a， = 1a- 1 < 0 为负冲角，损失较大。 实践证明：正冲角时，由于涡流发生在吸力边，能量损 失比负冲角（涡流发生在压力边）时为小。因此，设计时， 一般取正冲角=3~5。
《泵与风机》第二章—泵与风机的性能
1）摩擦损失：沿程阻力损失； h f K q
2）涡流损失： 摩擦损失+涡流损失：
2 h j K2qV
2 1 V
hf hj K q4 (qV qVd )
2
总流动损失：
hh h f h j hs
最 小 流 动 损 失
无 冲 击 损 失 hh hf+hj hs
P
qV p PM K K tm g 1000 tm g P
K: 原动机的容量富裕系数
二. 损失和效率
机械损失ΔPm
与叶轮转动相关
容积损失ΔPV
经过叶轮与流体泄露 量相关
流动损失ΔPh
经过叶轮与流体流量 相关
Pe P Pm P Ph V
（一）机械损失ΔPm和机械效率ηm
qV p 对风机而言， P 1000
η: 泵和风机的总效率
kW
一. 功率
3)原动机功率Pg 对泵而言，
原动机的输出功率。
对风机而言,
ηtm: 传动效率
gqV H Pg 1000tm qV p Pg 1000tm
传动效率 1.00 0.98 0.95
kW
kW
传动方式 电动机直连传动 联轴器直连传动 三角皮带传动（滚动轴承
( P Pm ) P V V ( P Pm ) qV g (qV q) H T qV q
q: 泄露流量，m3/s ≈4%～10%qVT
gqV H T
1) 叶轮入口与外壳密封环之间间隙中的泄露
泄漏量的计算
μ1－流量系数； △H1－间隙两侧的能头差，m； A1=πDwb－间隙的环形面积，m2；
'
u22 u2 cot 2 K( qV ,T ) g g D2b2
第十二章泵与风机
第十二章泵与风机第一节泵与风机的主要性能参数和分类一、泵与风机的主要性能参数泵与风机的基本性能参数主要有：流量q V、能头（扬程H或全压p）、轴功率P sh、有效功率P e、效率和转速n等。
1、流量泵与风机在单位时间内所输送的流体量，通常用体积流量q V表示，单位为m3/s，m3/h。
质量流量与体积流量的关系：M=Qρ2 、能头单位重力或单位体积流体通过泵或风机所获得的机械能。
对于泵：通常用扬程H表示，单位为m；h=Hg对于风机：通常用全压p表示，单位为Pa。
P=hρ其中，下标“1”、“2”分别为泵与风机的进口和出口截面。
3、功率和效率泵或风机的功率通常是指输入功率，即原动机传递到转轴上的轴功率，以符号Ne表示。
泵或风机的输出功率，即流体单位时间内获得的能量，称为有效功率N 。
N=Mh=ρgQH=PQ有效功率和轴功率之比为泵与风机的效率。
л=N/N e4、转速泵与风机轴每分钟的转数，通常用n表示，单位为r/min。
5、其它基本性能参数是一个和泵与风机的几何尺寸和工作性能相联系的相似判别数（或称特征数），可以表示泵与风机的结构特点及工作性能。
二、泵与风机的分类根据泵与风机的工作原理，通常可以将它们分类如下：(一)容积式容积式泵与风机在运转时，机械内部的工作容积不断发生变化，从而吸入或排出流体。
按其结构不同，又可再分为；1．往复式这种机械借活塞在汽缸内的往复作用使缸内容积反复变化，以吸入和排出流体，如活塞泵2．回转式机壳内的转子或转动部件旋转时，转子与机壳之间的工作容积发生变化，借以吸入和排出流体，如齿轮泵(gear pump)、螺杆泵(screw pump)等。
(二)叶片式叶片式泵与风机的主要结构是可旋转的、带叶片的叶轮和固定的机壳。
通过叶轮的旋转对流体作功，从而使流体获得能量。
根据流体的流动情况，可将它们再分为下列数种：1．离心式泵与风机；2．轴流式泵与风机；3．混流式泵与风机，这种风机是前两种的混合体。
第4章泵与风机的性能
泵与风机的各种损失按其性质可分为三类： 机械损失、容积损失和水力损失。
轴功率、损失功率和有效功率之间的能量平衡关系如图：
一、机械损失及机械效率
1.机械损失:包括
第一节 泵与风机内的损失和效率
轴端密封、轴承的摩擦损失△Pm1
与轴承的结构形式、轴封的结构形式、填料种类、轴颈的加工工 艺以及流体的密度有关。 一般△Pm1=（0.01~0.03）%P
第一节 泵与风机内的损失和效率
二、容积损失及容积效率
1.容积损失
转动部件与静止部件存在间隙，出现泄漏及回流，
因流体的回流和泄露所产生的能量损失。
• 离心式的容积损失主要有：密封环回流损失、平衡装
置的回流损失及轴封的向外泄漏所产生的损失。 • 轴流式的容积损失主要是通过叶片顶部与外壳之间 的间隙的回流所产生。
叶轮前后盖板外表面与流体间的圆盘摩擦损失△Pm2等。
叶轮在充满流体的涡壳内旋转时，泵腔内靠近叶轮前后盖板的流 体，将随叶轮一起旋转，此时，流体和旋转的叶轮发生摩擦而产 生能量损失。 一般：Pm2=kρn3D25×10-6kW，占（2%~3%）P。 圆盘损失在机械损失中占重要成分，在低比转数离心泵中尤为显 著，高比转数泵与风机，如轴流式泵与风机，则不考虑此项损失。
b
c.驼峰型：其扬程随流量的变化是先增加后减小，在k点左边为不 稳定工作段，在该区域工作，会影响泵与风机的稳定工作。因此， 不希望使用具有驼峰形曲线的泵与风机。
第三节 叶片式泵与风机的性能分析
二、轴流式泵与风机性能曲线的分析
形状：
特点 ： 1.在小流量区域内出现驼峰形状，驼峰左边，为不稳定工作区。 2.空转时，功率最大，因此，启动时出口阀门应全开。 3.高效区窄。采用动叶调节，可使之在很大流量变化范围内保持
泵与风机 考试重点
1.离心泵与风机，轴流泵与风机的叶片型式及其特点离心式：1、径向式叶片：叶片的弯曲方向沿叶轮的径向展开，叶片出口几何角为90°2、后弯式叶片：叶片的弯曲方向与叶轮的旋转方向相反，叶片出口几何角小于90°3、前弯式叶片：叶片的弯曲方向与叶轮的旋转方向相同，叶片出口几何角大雨90°特点：（1）在其他条件相同的前提下，扬程随出口叶片安装角的增加而增大；（2）前弯式叶片的扬程最大，径向叶片次之，后弯式叶片的扬程最小；1、后弯式叶片风机应用最广；对于后弯式风机，风机流量增大，风机的轴功率也增大，增大至最大值后便不再增加，这种性能使电动机不会超载。
2、前弯式叶片风机主要用于低压、中小风量的场合，且要求输送的气体中不存在固体小颗粒。
小颗粒会在叶片中积存。
前弯式风机有一不稳定工作区，风机工作时要避开该不稳定区，因此安全工作区域较窄前弯式风机的轴功率随风量的增大而增大，并且持续全过程，可能导致电机过载。
3、径向式风机适用于输送的气体中含有大量的固体颗粒。
在产生相同全压情况下，径向式风机的转速除了前弯式以外是最低的，因此固体颗粒在叶片表面上的运动速度较低。
径向式风机的性能比较稳定。
轴流式：2.离心·轴流泵与风机的基本结构型式及适应场合轴流式：五种常见结构形式1.单个叶轮。
这种形式泵与风机效率不高，一般为百分之70—80。
适用于小型低压轴流泵和低压轴流通风机2.单个叶轮后设置导叶。
这种效率优于单个叶轮形式，一般为百分之80—88。
在轴流泵和轴流通风机中普遍应用，目前，火力发电厂的轴流送引风机大都采用这种型式3.单个叶轮前设置导叶。
这种型式的轴流风机结构尺寸较小，占地面积较小，其效率可达78％--82％。
在火力发电厂中子午加速轴流风机常采用这种型式。
由于考虑泵气蚀的缘故，轴流泵一般不能有这种型式。
4.单个叶轮前，后均设置导叶。
其效率为82％--85％这种型式如果前置导叶可调，则流风机在变工况状况下工作有较好的效果。
课题五泵与风机性能
2、选型时泵与风机扬 程（ 全压）的确定： H=hd+hw+(p3-p0)/gρ
三、离心式泵分析： 1）工况点、工作点、最佳工况点和设计工况点：
2）泵的高效曲段:
3）离心式泵与风机采用“闭闸启动” 离心式泵采用关闭出口阀门启动; 离心式风机采用关闭进口挡板启动.
2、功率与损失
1)机械损失 机械损失包括轴承和轴封的摩擦损失及叶轮前后盖板 外表面和梳体的摩擦而引起的圆盘摩擦损失两部分。
2)容积损失 因流体的回流和泄漏所产生的能量损失。
3）水力损失 由于流动阻力存在，流体在泵与风机内流动时造 成的能量损失。 3、效率：
二 、泵与风机扬程 （ 全压）的确定： 1、运行时泵与风机扬 程（ 全压）的确定： H=e2-e1 = (p2-p1)/ρg
2)比转数：
课题五
泵与风机的性能
一、功率、损失和效率 二、泵与风机扬程（全压）的确定 三、泵与风机性能曲线
一、功率、损失和效率
１、功率 1）有效功率Pe： 通过泵与风机的流体所实际获得的功率。 泵 Pe=ρgqVH/1000 风机 Pe= qVp/1000 2．轴功率P: 原动机传递给泵与风机轴上的功率。如果泵与风机 的效率为η，即 泵 P=Pe/η=ρgqVH/1000η 风机 P=Pe/η= qVp/1000η
轴流式泵与风机采用“开闸启动”
3、qV-H曲线形式： 1）平坦形： 2）陡降形： 3）驼峰形： 易出现不稳定工况。
4、相似定律： 反应相似工况性能参数间的对应关系。 1）比例定律： qV/qV1=n/n1; H/H1=(n/n1)2 ; ［p/p1= =(n/n1)2 ］; P/P1=(n/n1)3
3)原动机功率Pg 因考虑泵与风机工况变化，可能导致过载或传动方式 的影响，应Pg>P，即
泵与风机总资料
绪论一、重点、难点提示1．重点（1）泵与风机在热力发电厂中的地位与作用（2）泵与风机的主要性能参数（3）叶片式泵与风机的分类2．难点（1）泵扬程的定义（2）风机全压的定义与组成3．考核目标（1）知道泵、风机的定义。
（2）能在“热力发电厂生产过程示意图”中正确标示出各主要泵与风机，知道其名称和所起的作用。
（3）熟知泵与风机的主要性能参数（流量、扬程、全压、功率、效率和转速）的定义、符号和常用单位。
（4）知道泵按产生压力大小的分类以及各类泵的压力范围。
（5）知道风机按产生全压大小的分类。
（6）能简述叶片式泵与风机的分类。
（7）能简述容积式泵与风机的分类。
泵与风机是将原动机的机械能转换为被输送流体能量的一种机械。
输送液体的称为泵；输送气体的称为风机。
泵与风机的工作介质是流体，所以它们属于流体机械类。
第一章泵与风机的基本理论重点、难点提示1．重点（1）速度三角形（2）基本方程式（3）泵扬程的计算（4）风机全压的计算（5）不同叶片型式的特点与应用2．难点（1）基本方程式计算（2）泵与风机扬程和全压的计算（3）不同叶片型式的特点分析3．考核目标（1）能简述离心式泵与风机的工作原理。
（2）理解离心式叶轮中流体的绝对运动是圆周运动和相对运动的合成，能正确表述这三种运动，以及相应速度（圆周速度、相对速度和绝对速度）的大小、方向与哪些因素有关，能熟练画出叶轮中某一处（特别是叶片进、出口处）流体速度三角形，并能对其进行正确标示，能熟练、正确地计算速度三角形中的各个参数，在计算中知道泵与风机的理论流量与实际流量的关系、理解排挤系数的含义。
（3）知道推导叶轮基本方程式的假设条件，熟记基本方程式的两种表达形式，并能根据题目的具体条件进行熟练计算，知道叶轮扬程（或全压）由静能头和动能头组成以及各组成的计算式，能利用基本方程式进行简单分析，知道提高叶轮扬程（或全压）的主要方法以及特点。
（4）大体知道叶轮进口预旋的产生原因，以及对叶轮工作的影响。
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二、机械损失和机械效率
3、减小机械损失的一些措施
（1）合理地压紧填料压盖，对于泵采用机械密封。 （2）对给定的能头，增加转速，相应减小叶轮直径。 （3）将铸铁壳腔内表面涂漆，效率可 以提高2%～3%，叶轮盖板和壳腔粗糙面 用砂轮磨光，效率可提高2%～4%。风机 的盖板和壳腔较泵光滑，风机的效率要比 水泵高。 （4）适当选取叶轮和壳体的间隙，可以降低圆盘摩擦损失， 一般取B/D2=2%～5%。
二、机械损失和机械效率
4、机械效率
机械损失功率的大小，用机械效率m来衡量。机械效率
等于轴功率克服机械损失后所剩余的功率与轴功率P之比：
m
P Pm P
机械效率和比转速有关，表1-3可用来粗略估算泵的机械效率。
表1-3
ηm与ns的关系（泵）
比转速 ns
50
60
70
80
90
100
机械效率ηm（%） 84
90
100
qV＜90m3/h qV＞145m3/h
0.80 0.835 0.86 0.875 0.890 0.90 0.90 0.920 0.94 0.950 0.955 0.96
An example: Blood Regurgitation through Mitral Valve
Healing Techniques
（三） 容积效率
容积损失的大小用容积效率V 来衡量。容积效率为考虑
容积损失后的功率与未考虑容积损失前的功率之比：
V
P Ph
gqV H T gqVT H T
qV qVT
qV qV q
容积效率V 与比转速有关，对给水泵，表1-4可供参考。
表1-4
给水泵的容积效率
V 流量
比转速 ns=50
60
70
80
V V V p 2V
t
四、流动损失和流动效率
1、什么是流动损失 流动损失是指：泵与风机工作时，由于流体和流道壁面 发生摩擦、流道几何形状改变使流速变化而产生旋涡、以及 偏离设计工况时产生的冲击等所造成的损失。
中间带一小室 曲径式密封环 的密封环
平面式密封环
曲径式密封环
直角式密封环 锐角式密封环
曲径式密封环
检修中应将密封间隙严格控制在规定的范围内，密封间
隙过大q1；密封间隙过小Pm1；
（二）通风机的容积损失
通风机的容积损失发生在以下部位
气体通过通风机的轴或轴套与 机壳之间的间隙Δ向外泄漏。由于 轴或轴套的直径较小，由此产生的 外泄漏可忽略不计。
87
89
91
92
93
§2 泵与风机的性能
三、容积损失和容积效率
当叶轮旋转时，在动、静部件间隙两侧压强差的作用下， 部分流体从高压侧通过间隙流向低压侧所造成的能量损失称 为容积（泄漏）损失，用功率PV 表示。
（一）泵的容积损失 （二）通风机的容积损失
（一）泵的容积损失
1、泵的容积损失主要发生在以下几个部位 叶轮入口与外壳之间的间隙处； 多级泵的级间间隙处； 平衡轴向力装置与外壳之间的间隙处以及轴封间隙处等。
§2 泵与风机的性能
一、功率
3、原动机功率Pg 原动机功率：原动机的输出功率。 原动机至泵与风机的轴效率为机械传动效率ηtm 则泵的原动机功率为：
Pg=P/ηm=ρgH qv/1000ηηtm
对风机原动机功率为 Pg=P/ηtm= p qv/1000 ηηtm
§2 泵与风机的性能
一、功率
3、原动机功率Pg 原动机功率：原动机的输出功率。 原动机输入功率
对风机而言，其能头用全压p表示，其有效功率为 Pe=p qv/1000 kW
一、功率
2、轴功率P 轴功率：原动机传给泵或风机轴端上的功率。 由于泵或风机内存在各种损失，所以有效功率小于轴功率， 若总效率η为已知，则泵的轴功率为：
P=Pe/η=ρgH qv/1000η
对风机轴功率为 P=Pe/η= p qv/1000 η
T
（一）泵的容积损失
2、轴向力的产生
离心泵的轴向力
（一）泵的容积损失
3、平衡轴向力装置
平衡孔 背叶片平衡轴向力原理
双吸式叶轮 对称排列的叶轮
§2 泵与风机的性能
用平衡盘平衡轴向力
平衡鼓、平衡盘和弹簧双向 止推轴承的平衡装置
（一）泵的容积损失
4、减小泵容积损失的措施 为了减小叶轮入口处的容积损失q1，一般在入口处都装 有密封环（承磨环或口环），如图下所示。
P
Ph
P
Pe
qVT
qV
qV
HT
HT
H
Pm
机械损失功率
Ph PV 流动损失功率
容积损失功率
§2 泵与风机的性能
一、功率
1、有效功率Pe 有效功率：流体从泵或风机中实际有效获得的功率。 对泵而言，设流过叶轮的流体体积流量为qv，扬程为H 流体的密度为ρ，则泵的有效功率为：
Pe=ρgH qv/1000 kW
第四章 泵与风机的性能
本章要点
各种损失与效率 性能曲线 性能曲线的应用
4.1 功率、损失和效率
引言 一、功率 二、机械损失和机械效率 三、容积损失和容积效率 四、流动损失和流动效率
引言
由于结构、工艺及流体粘性的影响，流体流经泵与风机时 不可避免地要产生各种能量损失。
哪些损失？在哪些部位？与那些因素有关？措施。
二、机械损失和机械效率
2、机械损失的定性分析 Pm1∝nD2，与轴承、轴封的结构形式、填料种类、轴
颈的加工工艺以及流体密度有关，约为1%～ 3%P。
Pm2∝n3D25，叶轮在壳腔 内转动时，因克服壳腔内流体 与盖板之间存在的摩擦阻力而 消耗的能量，称为圆盘摩擦损 失功率。
约为轴功率的2%～ 10%， 是机械损失的主要部分。
泵，原动机输入功率 Pg，in=ρgH qv/1000ηηmηg
对风机原动机输入功率为 Pg，in= p qv/1000 ηηmηg
二、机械损失和机械效率
1、什么是机械损失 在机械运动过程中克服摩擦所造成的能量损失。 机械损失与叶轮转动相关而与流体流量无直接关系---直 接损失功率。
机械损失（用功率Pm表示）包括：轴与轴封、轴与轴承 及叶轮圆盘摩擦所损失的功率，一般分别用Pm1和Pm2表示。
气体通过叶轮进口与进气口之
间的间隙δ流回到叶轮进口的低压区。
和泵的情况类似，容积损失q 的大小 和间隙形式有关。
通风机容积损失示意图
（二）通风机的容积损失
离心式通风机叶轮进口 与进气口间隙的形式可分为 对口和套口两种形式。
间隙尺寸对风机的性能 影响：
试验表明，r /D2从0.5%
ห้องสมุดไป่ตู้到 0.05% ， 可 使 效 率 提 高 3% ~4% 。 通 常 间 隙 的 取 值 范 围 为(0.0050.01)D2，D2大时取 小值，反之取大值。