泵与风机

泵与风机属通用的流体机械。它是将原动机的机械能传递给流体，使流体获得压力能和动能的机械。泵与风机的流量、扬程、全压与转速有关。转速越高，则输送的流量、扬程、全压亦越大。叶轮级数减少，轴变粗短。离心式：叶轮高速旋转时产生的离心力使流体获得能量，即流体通过叶轮后，压能和动能都得到提高，从而能够被输送到高处或远处。流体沿轴向流入叶轮并沿径向流出。轴流式：利用旋转叶轮、叶片对流体作用的升力来输送流体，并提高其压力。流体沿轴向流入叶轮并沿轴向流出。假设（1）泵与风机内流动的流体为无黏性流体。在推导方程时可不计能量损失。（2）叶轮上叶片厚度无限薄，叶片数无穷多，所以流道的宽度无限小，那么流体完全沿着叶片的弯曲形状流动。分析（1）当叶轮内流量减小到某一值时，即Wm降低到某一值时，会出现叶片工作面上的相对速度W=0。若流量再下降时，则在叶片的工作面上出现逆流。所以，对于每个叶轮都有一个临界的工作流量。泵与风机运转时，输送的流量低于这个临界流量时，会在叶片的工作面上产生逆流。（2）如果流道内的流量不变，则轴向漩涡与叶片数Z（即流道宽度B）有关，与泵与风机叶轮的旋转角速度W有关。目前，大容量的锅炉给水泵转速都较高，因此有可能在叶片的工作面上出现12mkBBR，产生逆流的速度区，造成扬程下降。为此，需要改变流道宽度B，或装置长短叶片。黏性流体在泵与风机中流动时，存在沿程阻力，局部阻力及冲击阻力损失，使扬程或全压下降。因为在推导公式时，曾作了两个假设，假设与实际情况并不相符，因而实际应用时，须进行修正。离心式叶轮叶片的型式：后弯式叶片、前弯式叶片、径向式叶片采用后弯式叶片原因：（1）后弯式叶片流动效率高（2）后弯式叶片流道效率高（3）后弯式叶片性能稳定离心泵主要部件：叶轮、吸入室、压出室、轴向力和径向力平衡装置及轴端密封装置。叶轮组成：前盖板、叶片、后盖板、轮毂。单吸与双吸之分。叶轮水力性能的优劣对泵的效率影响最大，因而叶轮在传递能量的过程中流动损失应该最小。前、后盖板中的叶片型式：圆柱形叶片、双曲率（扭曲）叶片。圆柱形叶片制造简单，但流动效率不高。目前，为了提高泵的效率，一般都采用双曲率叶片。叶片在叶轮进口处的布置有平行与延伸两种。吸入室作用：以最小的阻力损失引导液体平稳的进入叶轮，并使叶轮进口处的液体流速分布均匀。吸入室设计条件：（1）要在最小的阻力损失情况下，将液体引入叶轮。（2）叶轮进口处的液流速度分布要均匀，一般使液流在吸入室内有加速。（3）将吸入管路内的液流速度变为叶轮入口所需的速度。锥形管吸入室、圆环形吸入室、半螺旋形吸入室压出室作用：收集从叶轮流出的高速流体，然后以最小的阻力损失引入压水管或次级叶轮进口，同时还将液体的部分动能转变为压力能。轴向力产生原因：单级单吸式叶轮，由于泄漏的原因叶轮两侧充有液体，吸入口部分，左右两侧压力不等，所以产生轴向力。轴向力的平衡：（1）双吸式叶轮（2）叶轮对称布置（3）平衡孔（4）背叶片（5）平衡装置（平衡盘、平衡鼓、平衡盘与平衡鼓联合装置、双平衡装置）平衡径向力的三种方法：（1）采用双蜗壳。（2）大型单机泵在蜗壳内加装导叶。（3）多级蜗壳式泵，采用相邻两级蜗壳倒置布置。进气箱：气体进入集流器的两种方式（1）集流器直接从周围吸取气体（自由进气）（2）集流器从进气箱吸取气体有效功率：流体从泵或风机中实际所得到的功率称为有效功率。轴功率：原动机传到泵或风机轴端上的功率，亦称泵与风机的输入功率。一般说泵与风机的功率是指其轴功率。泵与风机在工作时会产生机械损失、容积损失和流动损失，这些损失的大小分别用机械效率、容积效率和流动效率来衡量。机械损失包括轴与轴承的摩擦损失、轴与轴端密封的摩擦损失及叶轮圆盘的摩擦损失。叶片进口边的布置：叶片进口边的位置主要影响泵的抗汽蚀性能，同时对泵的扬程、功率也有一定的影响。有平行与延伸两类，延伸布置一方面增大了叶片的做功面积，另一方面由于圆周速度的减小，对泵的汽蚀是有利的。叶轮出口宽度：叶轮出口宽度b2对流量的影响较大，当然随着出口宽度的改变，扬程、全压、功率、效率也都发生相应变化。当叶轮出口宽度增加时，流量、扬程、全压、功率、效率都是增加的。相似定律：利用相似原理将模型的试验结果换算到实型泵与风机上。相似条件：几何相似、运动相似、动力相似比转速：一个包含泵或风机的流量、扬程（全压）、转速等参数在内的综合的相似特征数。34343.65VVssnqnqnnHH，中国型式数：在无因次的比转速公式中乘以2π/60.汽蚀：液体从汽化产生气泡到气泡的破裂，过流部件受到腐蚀、损坏的过程称为汽蚀。汽蚀现象及汽蚀产生的原因：当泵内某点的压强低至液体饱和蒸汽压时部分液体将汽化，产生的汽泡被液流带入叶轮内压力较高处再凝聚、溃灭。由于凝聚点处产生瞬间真空，造成周围液体高速冲击该点，产生剧烈的水击。瞬间压力可高达数十个MPa，众多的水击点上水击频率可高达数十kHz，且水击能量瞬时转化为热量，水击点局部瞬时温度可达230℃以上。这种现象如发生在过流部件的固体壁上，则使过流部件损坏泵不发生汽蚀，其入口处允许的最低绝对压力(表示为真空度)，以液柱高度表示，称为泵的允许吸上真空高度。有效汽蚀余量：泵在吸入口处单位质量液体所具有的超过饱和蒸汽压力的富裕能量，即液体所具有的避免泵发生汽化的能量。必需汽蚀余量：单位重量液体从泵吸入口流至泵内压力最低点的压力降落量。提高泵抗蚀性能的措施：一、提高吸入系统装置的有效汽蚀余量减小吸入管路的流动损失合理确定泵的几何安装高度装置前置泵装置诱导轮采用双重翼叶轮采用超汽蚀泵二、降低必需汽蚀余量提高泵本身的抗汽蚀性能首级叶轮采用双吸式降低叶轮入口部分液体的流速选择适当的叶片数和冲角叶片在叶轮入口处延伸布置增加叶轮前盖板转弯处的曲率半径，减小局部阻力损失叶片进口边适当加长，向吸入方向延伸，并作成扭曲形首级叶轮采用抗汽蚀性能好的材料离心式泵与风机有哪几种叶片形式？各对性能有何影响？为什么离心泵均采用后弯式叶片？答：后弯式、径向式、前弯式02222222min2022222022222290cotcot=0=90cot=0=90cotcotaaaaTaTaaTaauTaaaaTaTaHHHuuHgHH后弯式：时，为正值，越小，越大，则越小。即随不断减小，亦不断下降。当减小到等于最小角时，径向式：时，，。前弯式：时，为负值，越大，越小，则越大。即随不断增大，亦不断增大。当增加到等于222max2=aTuHg最大角时，以上分析表明，随叶片出口安装角a2的增加，流体从叶轮获得的能量越大。因此，前弯式叶片所产生的扬程最大，径向式叶片次之，后弯式叶片最小。当三种不同的叶片在进、出口流道面积相等，叶片进口几何角相等时，后弯式叶片流道较长，弯曲度较小，且流体在叶轮出口绝对速度小。因此，当流体流经叶轮及转能装置(导叶或蜗壳)时，能量损失小，效率高，噪声低。但后弯式叶片产生的总扬程较低，所以在产生相同的扬程(风压)时，需要较大的叶轮外径或较高的转速。为了高效率的要求，离心泵均采用后弯式叶片，通常a2为20°～30°。离心式轴流式叶片式混流式旋涡泵离心式活塞式叶片式轴流式往复式柱塞式混流式隔膜式泵容积式风机往复式齿轮式叶氏风机容积式回转式螺杆式回转式罗茨风机滑片式罗杆风机真空泵其它类型射流泵水击泵液体的出流方向不同离心式：沿径向轴流式：沿轴向混流式：沿斜向1、火力发电厂中泵与风机是重要的辅助设备，需要许多泵与风机配合主机工作才能使电厂正常运转生产电能。请写出电厂中用到的二种泵的名称：给水泵和凝水泵，及二种风机的名称：送风机和引风机2、理想叶轮是指叶轮中叶片个数是无限多，叶片厚度是无限薄，理想流体是指：无粘性和不可压缩流体3、因工作原理和结构不同，可将泵与风机分为以下三类：叶片式容积式式和其他式的泵与风机4、泵与风机的性能曲线有三种类型：陡降型，平坦型和驼峰型5、3/43.65vsqnnH，式中sn的名称是比转速，H是单级叶轮的扬程，单位是m，vq是单吸叶轮的流量，单位是m3/s，n是泵叶轮转速，单位是r/minsn值大的泵与风机，其n值不一定大；相似的泵与风机其sn值相等6、泵与风机有以下几种效率：机械效率m，容积效率v流动效率h和总效率，其间的关系是：7、流体无旋地进入叶轮，是指叶片进口处液体的绝对速度速度的方向角1=90度8、发生汽蚀的条件是：液体中某点处的压力p等于该液体温下的饱和蒸汽的压力9、串联运行的泵与风机的台数越多，其扬程或全压增加的百分比越少，所以不宜采用2台以上泵与风机的串联运行二、问答题1、何为泵与风机？答：是将原动机的能量传递给流体并输送流体的机械2、指出叶片式泵与风机与容积式泵与风机的工作原理？答：叶片式泵与风机的工作原理是带叶片的旋转的工作轮对流体作功从而实现将原动机的能量传递给流体，而容积式泵与风机的工作原理是通过周期地改变工作室的容积实现将原动机的能量传递给流体3、何为充水，为何要充水？答：充水是指将进水管，叶轮、泵壳灌满水，如不充水，刚叶轮内为空气，而空气的密度是水密度的千分之一，使得叶轮进出口处产生的压差不足以将下液面的水吸上来，所以不充水则泵将打不出水来4、何为速度三角形？指出基本方程式2211()Tuupuvuv中各符号的含义及其单位？指出TH，TH，H符号的含义及其关系？答：速度三角形是指由圆周速度，相对速度与绝对速度的向量组成的三角形。Tp是单位体积的理想气体通过理想叶轮的风机所获得的能量，称为风机的全压，单位是ap，是气体的密度3/kgm，u2是叶轮出口处气体的圆周速度，m/su1是叶轮进口处气体的圆周速度，m/s1uv是叶轮进口处气体的绝对速度在圆周速度上的分量，m/s2uv是叶轮出口处气体的绝对速度在圆周速度上的分量，m/sTH是单位重量的理想液体通过理想叶轮的泵所获得的能量，mTH是单位重量的理想液体通过实际叶轮的泵所获得的能量，mH是单位重量的实际液体通过实际叶轮的泵所获得的能量，m其关系是：ThTHkHkH5、指出以什么参数区分不同型式叶片的工作轮，以及分为哪几种不同型式叶片工作轮及其名称？答：以叶片出口安装角22g即是叶片出口相对速度的流动角区分不同型式叶片的工作轮，分为三种，290g为后弯式工作轮；290g为径向式工作轮，290g为前弯式工作轮6、何为泵与风机的性能曲线，何为管路性能曲线，何为泵与风机的工作点，又如何确定工作点又有什么能量意义，何为泵与风机的调节？答：泵与风机的性能曲线是指以曲线形式反映一定几何尺寸，一定转速下的泵与风机(),,HpN随vq的变化规律；管路性能曲线是指以曲线形式反映H或p随管中输送vq的变化规律；泵与风机的工作点是指泵与风机在管道中运行的工况点，泵与风机工作点确定方法是：将管道性能曲线按同样的比例尺绘在泵与风机性能曲线图上，其交点即是工作点所在位置，工作点的能量意义是：在管路中输送流量vq所需要的能量正好等于泵与风机所能提供的能量，即能量的供求平衡点；泵与风机的调节是指用人为的方法改变泵与风机工作点的位置7、何为泵与风机相似定律，比例定律，切割定律？答：相似定律是指相似的泵与风机，其性能参数间的变化规律比例定律是指仅仅因转速的变化引起性能参数与转速的变化规律切割定律是指离心式泵与风机的叶轮外径D2在允许范围内进行切割或加长，从而引起性能参数随D2变化规律的表达式8、汽蚀有何危害，指出gH，[]gH及发生汽蚀的条件？答：汽蚀的危害是：缩短叶片及工作轮的寿命；产生振动与噪声，严重时要引发事故；使泵性能下降，严重时打不出水来gH是泵的安装高度，[]gH是指不发生汽蚀条件下的最大安装高度，发生汽蚀的条件是[]ggHH，[]gH又称允许安装高度不发生汽蚀的条件是：[]gg