第二章 泵与风机的性能(2)

泵与风机主讲人：张春梅第二章泵与风机的性能2020/2/16第二章泵与风机的性能3•2、某锅炉给水泵进口压力表读数为0.7MPa，该压力表的安装高度为1m；出口压力表读数为17.7MPa，该压力表的安装高度为9m，给水的密度取950kg/m³。试计算给水泵的扬程。•提示：本题可以忽略泵进、出口的高度差、给水密度差和速度差，但应考虑进出口压力表的表位差。)m(18321981.9950107.07.17612zgppHapap1z2z3z9310)(g212212212mhppgvvzzHw解：根据能量方程：因为v2=v1=0该给水泵的扬程为：2020/2/16第二章泵与风机的性能第4页引言1、泵与风机的性能及性能曲线3、性能曲线的绘制方法（试验方法及借助比例定律）2、性能曲线的作用能直观地反映泵与风机的总体性能，对其所在系统的安全和经济运行意义重大；作为设计及修改新、老产品的依据；相似设计的基础；工作状态——工况（运行、设计、最佳）n=const.主要的H-qV或p-qVP-qV-qV[NPSH]-qVn=const.其次[Hs]-qV2020/2/16第二章泵与风机的性能第5页下图为14SA－10型离心泵的性能曲线（实际）14SA－10n＝1450r/min20406080H（m）048HS（m）200406080100η（％）0200400（kW）Pq080160240320400（L/s）2020/2/16第二章泵与风机的性能第6页§2-2叶片式泵与风机性能曲线一、能头与流量性能曲线二、功率与流量性能曲线三、效率与流量性能曲线四、离心式泵与风机性能曲线的比较引言以离心式叶轮为例五、轴流式泵与风机性能曲线（自学）2020/2/16第二章泵与风机的性能第7页2r22TvbDq＝ε为叶片排挤系数；b2为叶轮出口前盘与后盘之间的轮宽22T2rbDqv＝222T2222r2222TctgbDQguguctgvuug1H－）＝β－（＝T2TqBctgAH－＝一、能头与流量性能曲线理论的流量—扬程曲线1、理论流量qT2、HT－qT关系就大小一定的泵与风机来说，转速不变时，上式中的u2、g、ε、D2、及b2均为定值，所以上式可改写为：2020/2/16第二章泵与风机的性能第8页理论的流量—扬程曲线3、HT－qT曲线说明，泵与风机理论上的扬程与流量的关系是线性的。当qT＝0时，HT＝A＝u22/g。下图为三种不同叶型的泵与风机流量上的HT－qT曲线。三条曲线的斜率为：Bctgβ2，所以结构不同叶型不同，“曲线”的斜率也不同。T2TqBctgAH－＝均为常数，以及＝、＝式中：222222ctgbD1guBguA前向叶型，β290°径向叶型，β2＝90°后向叶型，β290°HTgu22QT一、能头与流量性能曲线2020/2/16第二章泵与风机的性能第9页①、建立坐标系；②、绘制：“曲线Ⅰ”、“曲线Ⅱ”；③、扣除水力损失之“摩擦损失”得“曲线Ⅲ”④、扣除水力损失之“撞击损失”得“曲线Ⅳ”⑤、扣除容积损失，得“曲线Ⅴ”即q－H曲线η、H、Nqgu22gu22Ⅰ（qT∞—HT∞）Ⅱ（qT—HT）ⅢⅣqq-HⅤ（q－H）均是直线2020/2/16第二章泵与风机的性能第10页①、建立坐标系；②、绘制：“曲线Ⅰ”、“曲线Ⅱ”；③、绘制：“曲线Ⅲ”④、绘制：“曲线Ⅳ”⑤、绘制：“曲线Ⅴ”⑥、P＝PT＋ΔPm＝γqTHT＋ΔPm据此，得“曲线Ⅵ”q－P曲线⑦、η＝γqH/N，得“曲线Ⅶ”q－η曲线η、H、Nqgu22gu22Ⅰ（qT∞—HT∞）Ⅱ（qT—HT）ⅢⅣqq-HⅤ（q－H）Ⅵ（q－P）Ⅶ（q－η）2020/2/16第二章泵与风机的性能第11页η％2004060001234q（l/s）rpm2900n6BA211＝型泵－H（m）80412161820（kW）P0.40.81.2mm128D＝2020/2/16第二章泵与风机的性能第12页1、理论的流量—功率曲线⑴PT－qT关系当无损失时，流量上的有效功率就是轴功率。即：Pe＝PT＝γqTHT。所以：可见，对于不同的β2，有三种不同的曲线。当qT＝0时，PT＝0。三条曲线交于原点。⑵PT－qT曲线当具有径向型叶轮时，β2＝90°，ctgβ2＝0，功率曲线为一条直线；）－（＝＝T2TTTTqBctgAqHqP二、功率与流量性能曲线（P-qV）2020/2/16第二章泵与风机的性能第13页1、理论的流量—功率曲线⑵PT－qT曲线当具有前向型叶轮时，β290°，ctgβ20，功率曲线为一条向上凹的二次曲线；当具有后向型叶轮时，β290°，ctgβ20，功率曲线为一条向下凹的二次曲线。⑶分析①变化倾向，指导意义。②前向型qT↑PT↑，不稳定；后向型qT↑PT不变，原动机不易超载。③）－（＝T2TTqBctgAqP前向叶型，β290°径向叶型，β2＝90°后向叶型，β290°PTqT实际曲线理论曲线扣除损失二、功率与流量性能曲线（P-qV）2020/2/16第二章泵与风机的性能第14页qVPOPh-qVT二、功率与流量性能曲线（P-qV）2TTTTTThmmh1000/)(g1000/gVVVVVqBqABqAKqHqPPPPP与流量无关，且空载功率P0=Pm+PV，若现场的凝结泵和给水泵闭阀启动，则这部分功率将导致泵内水温有较大的温升，易产生泵内汽蚀，故凝结泵和给水泵不允许空载运行。后向式qP-qVTPmPV实际的P-qV曲线2、流量—功率实际曲线2020/2/16第二章泵与风机的性能第15页三、效率与流量性能曲线（-qV）PpqPHqPPVV10001000ge泵与风机的-qV性能曲线由下式计算可得，即并随性能表一起附于制造厂家的产品说明书或产品样本中。右图为与300MW、600MW机组配套用的锅炉给水泵的性能曲线。2020/2/16第二章泵与风机的性能第16页四、离心式泵与风机性能曲线的比较离心式通风机三种不同型式叶轮的性能曲线对前向式和径向式叶轮，能头性能曲线为一具有驼峰的或呈∽型的曲线，且随2a曲线弯曲程度。K点左侧为不稳定工作区。对后向式叶轮，能头曲线总的趋势一般是随着流量的增加能头逐渐降低，不会出现∽型。1、H-qV性能曲线的比较2020/2/16第二章泵与风机的性能第17页结构参数后向式叶轮的性能曲线存在不同程度的差异。常见的有陡降型、平坦型和驼峰型三种基本类型。不同型式的性能曲线，其工程应用场合不同。应重点给予关注。qVHOabc四、离心式泵与风机性能曲线的比较2020/2/16第二章泵与风机的性能第18页1、陡降型曲线（Kp=25%~30%）其特点是：当流量变化很小时能头变化很大。例如火力发电厂自江河、水库取水的循环水泵，就希望有这样的工作性能。因为，随着季节的变化，江河、水库的水位涨落差非常大，同时水的清洁度也发生变化；但是，由于凝汽器内真空度的要求，其流量变化不能太大。qVHOa四、离心式泵与风机性能曲线的比较2020/2/16第二章泵与风机的性能第19页2、平坦型曲线（Kp=8%～12%）其特点是：当流量变化较大时，能头变化很小。例如火力发电厂的给水泵、凝结水泵就希望有这样的性能。因为，汽轮发电机在运行时负荷变化是不可避免的，特别是对调峰机组，负荷变化更大。但是，由于主机安全经济性的要求，汽包、除氧器以及凝汽器内的压强变化不能太大。qVHOab四、离心式泵与风机性能曲线的比较2020/2/16第二章泵与风机的性能第20页3、有驼峰的性能曲线（驼峰曲线不能用斜度表示）其特点是：在峰值点k左侧出现不稳定工作区，故设计时应尽量避免这种情况，或尽量减小不稳定区。qVHOabcqVkk四、离心式泵与风机性能曲线的比较2020/2/16第二章泵与风机的性能第21页五、轴流式泵与风机性能曲线(自学)1、性能曲线的趋势分析①冲角增加，曲线上升；③叶顶和叶根分别出现二次回流，曲线回升。②边界层分离，叶根出现回流，曲线下降，但趋势较缓；2、性能曲线的特点①存在不稳定工作区，曲线形状呈∽型；②空载易过载；③高效区窄。2020/2/16第二章泵与风机的性能第22页1、为了减小原动机容量和避免启动电流过大，轴流式泵与风机和离心式泵与风机则应在何种情况下启动？为什么。2、泵与风机空载时，功率为什么不为零？2020/2/16第二章泵与风机的性能第23页2020/2/16第二章泵与风机的性能第24页2020/2/16第二章泵与风机的性能第25页2020/2/16第二章泵与风机的性能第26页2020/2/16第二章泵与风机的性能第27页2020/2/16第二章泵与风机的性能第28页