华北电力大学泵与风机精品课程1

华北电力大学流体力学及泵与风机课程组泵与风机PumpsandFans§0绪论初识泵与风机1、学科角度：是流体力学的应用和发展。2、能量角度：原动机的机械能流体的机械能。泵:输送液体风机：输送气体华北电力大学流体力学及泵与风机课程组泵与风机PumpsandFans一、泵与风机在国民经济建设中的地位§0-1泵与风机在国民经济建设和火力发电厂中的地位二、泵与风机在火力发电厂中的地位三、泵与风机现状及其发展趋势四、学习本课程的目的与任务、学习方法华北电力大学流体力学及泵与风机课程组泵与风机PumpsandFans一、泵与风机在国民经济建设中的地位1、泵与风机属通用机械的范畴。农业方面：排涝、灌溉；采矿工业：坑道通风及排水；冶金工业：冶炼炉鼓风、流体输送；石油工业：输油和注水；化学工业：高温、腐蚀性气体排送；一般工业：厂房、车间空调、原子防护设备通风。2、定量分析：耗电约占全国总用电量30%~40%。华北电力大学流体力学及泵与风机课程组泵与风机PumpsandFans汽轮机系统循环水泵凝结水泵疏水泵补给水泵锅炉给水泵锅炉系统送风机一次风机排粉机引风机灰渣泵冲灰水泵二、泵与风机在火力发电厂中的地位华北电力大学流体力学及泵与风机课程组泵与风机PumpsandFans增加安全可靠性和提高效率相比，有着同等的甚至更大的经济效益。二、泵与风机在火力发电厂中的地位实现动力循环的重要辅机。比喻“心脏，呼吸、消化和排泄系统”。耗电量70~80%厂用电5~10%机组容量，其中：泵约占50%，风机约占30%。1、从应用角度看：3、从安全角度看：2、从经济角度看：华北电力大学流体力学及泵与风机课程组泵与风机PumpsandFans三、泵与风机现状及其发展趋势设备陈旧；现状：一般：余量过大；环保：余量过小；调节方式相对落后。大容量；发展趋势：高效率；自动化。华北电力大学流体力学及泵与风机课程组泵与风机PumpsandFans1、目的与任务掌握泵与风机的基本原理、性能、结构及运行调节等方面的知识和性能试验技术；提高运行操作技术和管理水平。四、学习本课程的目的与任务、学习方法①．及时复习有关知识；2、学习方法②．培养良好的作题习惯，学会题后分层次思考；③．树立工程概念和节能理念，注重分析和解决问题的方法。【节能理念教学实验】两种调节方式风机年耗电量的计算。结果：没有一名同学得出那种调节方式更经济的结论。华北电力大学流体力学及泵与风机课程组泵与风机PumpsandFans§0-2泵与风机的基本性能参数泵与风机的基本性能参数主要有：流量qV、能头（扬程H或全压p）、轴功率Psh、有效功率Pe、效率和转速n等。一、流量二、能头三、功率和效率四、转速五、其它基本性能参数华北电力大学流体力学及泵与风机课程组泵与风机PumpsandFans一、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qV表示，单位为m3/s，m3/h。测量时,泵以出口流量计算，而风机则以进口流量计算。对于非常温水或其它液体也可以用质量流量qm表示，单位为kg/s，kg/h。qm和qV的换算关系为：qm=qV华北电力大学流体力学及泵与风机课程组泵与风机PumpsandFans二、能头单位重力（体积）流体通过泵（风机）所获得的机械能。g2gg2g2111222212VpZVpZEEH对于泵：通常用扬程H表示，单位为m；2112222121VpVpp说明：下标“1、2”表示泵与风机进口和出口截面；和泵比较略去了gZ。对于风机：通常用全压p表示，单位为Pa。华北电力大学流体力学及泵与风机课程组泵与风机PumpsandFans三、功率和效率原动机传动装置泵与风机原动机配套功率：Pgr=KPg，K为容量安全系数（额定条件下）。效率：传动效率：tm原动机输出功率：轴功率：传到泵与风机轴上的功率四、转速泵与风机轴每分钟的转数，通常用n表示，单位为r/min。有效功率：（kW）10001000eVVpqHgqP/eshPP（kW）tmshg/PP（kW）华北电力大学流体力学及泵与风机课程组泵与风机PumpsandFans五、其它基本性能参数3、内功率实际消耗于流体的功率称为泵与风机的内功率，用Pi表示。它等于有效功率加上除轴承、轴封外在泵与风机内损失掉的功率。即：Pi=Pe+P（kW）2、风机的静压有效功率用Pest表示，其计算式如下：1000stestVqpP（kW）1、风机的静压风机的全压减去风机出口截面处的动压pd2（亦称风机的动压）称为风机的静压。用pst表示，即：2112d2st21Vppppp（Pa）华北电力大学流体力学及泵与风机课程组泵与风机PumpsandFans五、其它基本性能参数%100iePPi4、内效率泵与风机的有效功率与内功率之比称为泵与风机的内效率（风机称为全压内效率）。用i表示，即：5、静压效率和静压内效率静压效率是指风机的静压有效功率和轴功率之比，用st表示，即：%100sheststPP%100iestistPP同理，静压内效率等于静压有效功率与内功率之比，用ist表示，即：华北电力大学流体力学及泵与风机课程组泵与风机PumpsandFans一、分类1、按泵与风机所产生的全压高低分类：§0-3泵与风机的分类及工作原理高压大于6MPa中压处于2~6MPa低压小于2MPa泵风机鼓风机：压气机：低压小于1kPa中压处于1~3kPa高压高于3kPa通风机：处于10~15kPa大于290-340kPa华北电力大学流体力学及泵与风机课程组泵与风机PumpsandFans一、分类2、按泵与风机工作原理分类：叶片式容积式离心式轴流式混流式往复式回转式其它真空泵射流泵水击泵泵叶氏风机罗茨风机罗杆风机离心式轴流式混流式风机叶片式容积式往复式回转式华北电力大学流体力学及泵与风机课程组泵与风机PumpsandFans离心泵示意图轴流泵示意图混流泵示意图叶轮叶轮叶轮压出室吸入室扩散管导叶导叶泵壳工作原理：工作叶轮旋转时叶轮上的叶片将能量连续地传给流体，从而将流体输送到高压、高位处或远处。二、工作原理（一）叶片式泵与风机离心式：沿径向轴流式：沿轴向混流式：沿斜向流体的出流方向不同流体流动特点:华北电力大学流体力学及泵与风机课程组泵与风机PumpsandFans二、工作原理（一）叶片式泵与风机1、离心式泵与风机的工作原理叶轮旋转，叶片迫使流体旋转对流体沿它的运动方向作功；叶轮连续地旋转，流体也就连续地排出、吸入，形成离心式泵与风机的连续工作。流体在惯性力的作用下，从叶轮中心流入，并进入压出室；在叶轮中心形成低压区，在吸入端压强的作用下，流体经吸入室进入叶轮；华北电力大学流体力学及泵与风机课程组泵与风机PumpsandFans风机叶轮离心泵模型离心泵剖面图二、工作原理（一）叶片式泵与风机1、离心式泵与风机的工作原理华北电力大学流体力学及泵与风机课程组泵与风机PumpsandFans流体沿轴向流入叶片通道，当叶轮在原动机驱动下旋转时，旋转着的叶片给绕流流体一个轴向的推力，此叶片的推力对流体作功，使流体的能量增加并沿轴向排出。叶轮连续旋转即形成轴流式泵与风机的连续工作。FLV启动涡附着涡ΓVFL大小：方向：FL二、工作原理（一）叶片式泵与风机2、轴流式泵与风机的工作原理华北电力大学流体力学及泵与风机课程组泵与风机PumpsandFans入口静叶动叶出口静叶入口静叶调节机构轴流泵二、工作原理（一）叶片式泵与风机2、轴流式泵与风机的工作原理华北电力大学流体力学及泵与风机课程组泵与风机PumpsandFans混流式泵与风机的叶轮形状介于离心式和轴流式之间，故其工作原理兼有两者的特点。叶轮导叶二、工作原理（一）叶片式泵与风机3、混流式泵与风机的工作原理华北电力大学流体力学及泵与风机课程组泵与风机PumpsandFans（二）容积式泵与风机（又称定排量式）1、往复式活塞泵原理图活塞泵模型通过工作室容积周期性变化而实现输送流体的泵与风机。根据机械运动方式的不同还可分为往复式和回转式。二、工作原理华北电力大学流体力学及泵与风机课程组泵与风机PumpsandFans2、回转式悬片式真空泵（二）容积式泵与风机（又称定排量式）二、工作原理华北电力大学流体力学及泵与风机课程组泵与风机PumpsandFans齿轮泵双螺杆泵2、回转式（二）容积式泵与风机（又称定排量式）二、工作原理华北电力大学流体力学及泵与风机课程组泵与风机PumpsandFans双螺杆泵萝次风机2、回转式（二）容积式泵与风机（又称定排量式）二、工作原理华北电力大学流体力学及泵与风机课程组泵与风机PumpsandFans（三）其它类型的泵与风机液环泵射流泵无法归入前面两大类的泵与风机。这类泵与风机主要特点是利用具有较高能量的工作流体来输送能量较低的流体。二、工作原理华北电力大学流体力学及泵与风机课程组泵与风机PumpsandFans【例0-1】水泵在如图0-5所示的管路系统中工作时，若吸水池液面的压强为pe1，压水池液面的压强为pe2，且两水池液面的高度差为HZ，吸水管和压水管的流动损失之和为hw，试推导在这种情况下，泵扬程的表达式。图0-5例0-1附图【解】设泵的扬程为H，在如图0-5所示的1-1、2-2截面上，应用粘性流体总流的伯努利方程得：华北电力大学流体力学及泵与风机课程组泵与风机PumpsandFansweeeeeehVpZHVpZg2gg2g22222111由已知可得：(Ze2－Ze1)=HZ，Ve1≈0，Ve2≈0。将其代入上式，即可得该情况下泵扬程的表达式为：weehppHHg12Z上式表明：泵的扬程可由它的实际工作参数求出。此时，扬程H不一定是额定参数，其值会随着工作条件的改变而变化。华北电力大学流体力学及泵与风机课程组泵与风机PumpsandFans花絮：汲水和鼓风设备发展简史汲水和鼓风设备时间国别发明者尖底、小口、大腹的陶罐公元前4千年中国不详单动式单活塞唧筒公元前3世纪希腊与罗马特斯贝斯龙骨车公元1世纪中国毕岚与杜诗辘轳和水井不详不详不详双动式单活塞风箱公元12世纪前后中国不详水车公元15世纪末意大利达芬奇鼓风机公元1689年法国巴本华北电力大学流体力学及泵与风机课程组泵与风机PumpsandFans离心式风机的吸入风道及压出风道直径均为500mm，送风量qV=18500m3/h。试求风机产生的全压及风机入口、出口处的静压。设吸入风道的总阻力损失为700Pa，压出风道的总阻力损失为400Pa，（未计压出风道出口的阻力损失），空气的密度=1.2kg/m3。华北电力大学流体力学及泵与风机课程组泵与风机PumpsandFans华北电力大学流体力学及泵与风机课程组泵与风机PumpsandFans1、为什么要学习泵与风机这门课程？2、泵与风机有那些基本性能参数，它们的关系如何？3、离心式和轴流式泵与风机是基于什么原理工作的？4、你平时是否作“题后思考”，你认为你的“节能观念”树立起来了吗？举例说说！华北电力大学流体力学及泵与风机课程组泵与风机PumpsandFans1、试求输水量qV=50m3/h时离心泵所需的轴功率。设泵出口压力表读数为255000Pa，泵入口真空表读数为33340Pa，表位差为0.6m，吸水管与压水管管径相同，离心泵的总效率=0.62。2、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150Pa，如果在该系统中装一台离心风机，问把它装在预热器前，还是装在预热器后（设风机效率=70%）？本章作业