流体输配管网第5章

流体输配管网主讲教师：夏国强上课之前要说的话！tel:[phone]QQ：6689770E-mail：[e-mail]课代表教材答疑：地点：建环办公室（学院楼104）本课程的要求1、课堂讲授及教学方法：（1）利用相关多媒体手段充分讲解；（2）结合实例讲解，并通过实例分析进一步掌握课程内容；（3）授课与自学相结合。根据学生情况可将少数章节做重点提示后，让学生自学，再通过课后作业或集体讨论、总结，检查自学情况。2、考试环节：本课程属闭卷考试科目，课程结束后统一考试。（占考核成绩的85%-90%）考试以笔试为主，题型有填空、名词解释、简答、计算等。本课程的要求3、实践环节实验内容根据现有实验室设备条件，进行“泵与风机性能测试”实验。本课程的要求流体输配管网流体输配管网思考题：从流体的流态来分，流体输配管网分哪几大类？你能举出一些流体输配管网的实际例子么？它们属于哪一类？流体输配管网都讲了什么？1.流体输配管网的型式与装置2.气体输配管网水力特征与水力计算3.液体输配管网水力特征与水力计算4.多相流管网水力特征与水力计算5.泵与风机的理论基础6.泵、风机与管网系统的匹配7.枝状管网水力工况分析与调节8.环状管网水力计算与水力工况分析可以说流体输配管网将建筑环境与设备工程专业的有关管道计算的内容都涵盖进去了！有一个疑问可能会产生！管道计算都有什么东西？1.泵与风机：原理、结构、分类、特点计算、选择、安装、工况分析2.管网的类型、特点3.各种管网的水力计算4.各种管网的工况分析水力计算的举例：供热管网设计中的水力计算：前期的准备：热负荷计算，确定散热器的片数水力计算：根据负荷计算流量，根据相关的计算方法确定各管道的管径由管径来计算整个管路的阻力，确定水泵的扬程水力计算的主要任务和方法1.已知各管道的流量和循环压力，确定各管段管径2.已知各管道的流量和管径，确定循环压力3.已知各管道的管径和允许压力，确定该管道的流量为什么要学流体输配管网？各种水力计算的要求学习这门课是为了避免大量的重复学习。流体输配管网是链接基础课与专业课的一门专业基础课，但是比较偏重于专业课考研众多院校的复试科目，个别学校的初试科目。其各种计算方法是毕业之后工作中能够实际应用的！怎么学好流体输配管网？1.上课认真听讲2.有疑问请及时解决3.各种课上课下作业要弄清楚课堂要求手机改为振动有问题及时提出，没有问题请不要讲话课堂的出勤睡觉不要影响他人最后希望我们共同努力愉快的结束这门课程！泵与风机是利用外加能量输送流体的流体机械根据泵与风机的工作原理，通常分为以下几类：（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的发生变化，从而吸入或排出流体。按其结构不同，又分：1往复式这种机械借活塞在气缸内的往复作用使缸内容积反复变化，以吸入和排出流体，如蒸汽活塞泵。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，如罗茨鼓风机、齿轮泵等。泵与风机是利用外加能量输送流体的流体机械根据泵与风机的工作原理，通常分为以下几类：（一）容积式1往复式2回转式（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做功，从而使流体获得能量。通过流体的流动情况，可分以下几种：1离心式泵与风机；2轴流式泵与风机；3混流式泵与风机；4贯流式泵与风机。（三）其它类型的泵与风机如引射器、漩涡泵、真空泵等。第五章泵与风机的理论基础第一节离心式泵与风机的基本结构第二节离心式泵与风机的工作原理及性能参数第三节离心式泵与风机的基本方程—欧拉方程第四节泵与风机的损失与效应第五节性能曲线及叶型对性能的影响第六节相似率与比转数第七章其他常用泵与风机流体输配管网第一节离心式泵与风机的基本结构离心式风机的基本结构机壳叶轮第一节离心式泵与风机的结构演示第一节离心式泵与风机的基本结构离心式风机的基本结构扩散器前导器第一节离心式泵与风机的结构叶轮机壳进气箱轴联轴器转子部分静子部分蜗舌第一节离心式泵与风机的基本结构离心式风机的基本结构进气口叶轮出风口机壳第一节离心式泵与风机的结构叶轮封闭式叶轮由叶片、前盖、后盘和轮毅组成。前、后盘与页片用普通钢板或耐磨锰钢板焊接成一个整体，高效离心风机前盘采用弧形形式。需加强耐磨性时，可在叶片上堆焊或加衬板，或熔焊合金耐磨层。离心式风机的基本结构叶轮第一节离心式泵与风机的结构离心式风机的基本结构叶轮第一节离心式泵与风机的结构课堂讨论对于3种不同的出风角度的叶轮应用不同的叶片（2种：平板、圆弧）会有什么样的特点？可以从受力，使用寿命，风压，风量等方面讨论。1.平板径向叶片叶轮：制造工艺简单，适用于双向旋转，气流进入叶片流道时有较大的冲击，流动损失较大，风机效率低，噪音较大。适用于低压风机2.圆弧形径向叶片叶轮：额定工况时可使叶片进口方向与气流方向一致，故进口气流损失小，但是气流出口的风速较高，所以风机效率不太高，适用于要求尺寸较小的低压和中压通风机3.平板形后弯叶片叶轮：进口气流冲击损失较小，但是流道中的流动损失较大，制造工艺简单，适用于中压风机4.圆弧形后弯叶片叶轮：流动损失小效率高，噪音低，适用于中压和高压通风机5.圆弧形前弯叶片叶轮：空气动力学性能较差，效率低，适用于风量大但是风压低的通风机。轴离心风机的轴有实心和空心两种。叶轮悬臂支承风机采用实心轴，双支承大型引风机趋向于采用空心轴，以减少材料消耗，减轻启动载荷及轴承径向载荷。叶轮与轴的连接采用轮毂与轴直接配合、法兰连接或空心轴直接焊接的方式。离心式风机的基本结构机壳进风口蜗壳进气箱前导器扩散器第一节离心式泵与风机的结构蜗壳蜗壳的作用是用来收集从叶轮中出来的气体并引至风机出口处，同时将气流中部分动能转变为压人能、一般由螺旋室、蜗舌和扩压器组成，用钢板制造，蜗壳的外形，采用阿基米德螺旋线或对数螺旋线，效率最高。蜗壳的截断形状为矩形，宽度不变扩压器作用：降低出口风速，使部分的动压转变为静压。蜗舌蜗壳出口附近的“舌状”结构，称为蜗舌，如图其作用是尽量减少气流在蜗壳内循环流动，提高风机的效率。蜗舌有平舌、浅行和深舌三种。蜗舌附近流动相当复杂．其形状以及与叶轮圆周的最小间距，对风机件能尤其是效率和噪声影响很大。离心式风机的基本结构进气口（保证气流均匀）第一节离心式泵与风机的结构进气箱进气箱是把气流从它的进口经过转弯引向出口。进气箱的出口与集风器入口相连结。离心式风机的基本结构前导器离心式风机的基本结构进气口前导器第一节离心式泵与风机的结构演示离心式水泵按结构分类1.单级单吸悬臂式离心泵2.单级双吸中开式离心泵3.多级单吸分段式离心泵离心式泵的基本结构第一节离心式泵与风机的结构第一节离心式泵与风机的基本结构离心式泵的基本结构密封环密封装置泵座叶轮泵壳第一节离心式泵与风机的结构离心式泵的基本结构第一节离心式泵与风机的结构演示封闭式叶轮：泄露量小，效率高，扬程大，输送清水，油，其他无杂质液体的泵。建环专业中绝大多数的泵都属于此类.6-8(6-12)敞开式叶轮：泄露量大，效率低，应用输送粘性很大的液体，应用较少.2-5半开式叶轮：适用于输送含纤维悬浮物等杂质的液体，如火力发电厂中的灰渣泵。2-5离心式风机的基本结构4.轴封装置→填料装置第一节离心式泵与风机的结构密封装置作用：防止在轴与机壳之间出现泄露（轴封）。离心式风机的基本结构5.密封环→减漏环第一节离心式泵与风机的结构为了减少机内高压区泄露到低压区的液体量，通常在泵体和叶轮上分别安装密封环。离心式风机的基本结构密封环→减漏环第一节离心式泵与风机的结构第一节学习要点1.离心式风机的组成，应掌握各部件形式和作用；根据叶片出口角的不同，叶轮的叶片有前向、后向、径向三种。2.离心式泵的主要组成3.注意离心式水泵和风机的基本构造的共同点和不同点第二节离心式泵与风机的工作原理及性能参数第二节离心式泵与风机的工作原理、性能参数第二节离心式泵与风机的工作原理及性能参数工作原理轴旋转离心力真空流体吸入、流出机械能能量转换动能势能机械做功能量损失第二节离心式泵与风机的工作原理、性能参数离心式泵与风机的性能参数流量◆单位时间内泵与风机所输送的流体量Q,单位为m3/s或m3/h.当采用重量流量时单位为t/h.泵的扬程与风机的全压◆单位重量或体积的流体流经泵与风机时所获得的总能泵的扬程:流经泵的出口断面与进口断面单位重量流体所具有的总能量之差。HmH2o第二节离心式泵与风机的工作原理、性能参数离心式泵与风机的性能参数流量◆单位时间内泵与风机所输送的流体量Q,单位为m3/s或m3/h.当采用重量流量时单位为t/h.泵的扬程与风机的全压◆单位重量或体积的流体流经泵与风机时所获得的总能风机的全压：流经风机出口断面与进口断面单位体积流体所具有的总能量之差。P单位：pa或mmH2o第二节离心式泵与风机的工作原理、性能参数离心式泵与风机的性能参数功率◆有效功率Ne：单位时间内流体从离心式泵与风机中所获得的总能量Ne=γQH(w)——泵Ne=Qp(w)——风机◆轴功率N：原动机传到泵与风机转轴上的功率→输入功率第二节离心式泵与风机的工作原理、性能参数离心式泵与风机的性能参数效率：有效功率与轴功率之比为总功率η=Ne/N转速：叶轮每分钟的转数nr/min第二节离心式泵与风机的工作原理、性能参数第二节学习要点掌握离心式泵与风机的工作原理工程中常用的离心式泵与风机的性能参数主要有：流量、泵的扬程或风机的全压、有效功率、轴功率、效率、转速。注意个参数的物理意义、单位及英文字母表示方法。第三节离心式泵与风机的基本方程—欧拉方程绝对速度与相对速度流体在叶轮中的运动与速度三角形第三节离心泵、风机的基本方程已知角标T表示理想状态tnQ、、602TTrrdnurQvFvrbrnuQv可根据三角关系求出其它的值欧拉方程◆基本假定：流体为恒定流体为不可压缩流体叶轮的叶片数目为无限多，叶片厚度为无限薄流体在整个叶轮中的流动过程为——理想过程◆欧拉方程：第三节离心式泵与风机的基本方程—欧拉方程)(TuTTuTTuugH11221物理意义修正第三节离心泵、风机的基本方程动量矩定理：质点系对某一转轴的动量矩对时间的变化率等于作用于该质点系的所有外力对该轴的合力矩M22112211()1()TuTuTTTTuTuTuTuTMQrvrvNMQHrugHuvuvg◆欧拉方程的特点：HT∞仅与速度三角形有关，与流动工程无关；流体获得的HT∞与被输送流体的种类无关.欧拉方程修正：1.2.项假设基本成立欧拉方程的物理意义222222212121222TuuwwvvHggg222122212221222uugwwgvvg是单位重量流体在叶轮旋转时产生的离心力所做的功。代表着叶轮中动能转化为压能的份额。是单位重量流体的动能增量，也叫动压水头增量。第三节学习要点欧拉方程表达的理想条件下单位重量流体的能量增量与流体在叶轮中运动的关系。流体在叶轮中运动的速度三角形。重点掌握叶片进口和出口处的速度三角形。在绘制速度三角形时还常用到圆周速度u和转速n、景象速度vr、叶轮流量QT之间的关系。欧拉方程的4个假设欧拉方程表达式欧拉方程的特点推导欧拉方程的后两个假设应作修正，风别用环流系数和效率修正。理解欧拉方程的物理意义第四节泵与风机的损失与效应原动机能量损失结构图流动损失流动效率泄漏损失泄漏效率轮阻损失轮阻效率泵、风机的功率与效率流体获得的能量原动机输出总能量第四节泵与风机的损失与效应损失与效率流动损失与流动效率→水力损失与水力效率流动损失：流动效率：第四节泵与风机的损失与效应2222iihiihpgH或ThTThThTThPpPPP