泵與風(fēng)機(jī)講義 第二章泵與風(fēng)機(jī)的性能

1、泵與風(fēng)機(jī)的性能泵與風(fēng)機(jī)的性能高明山東大學(xué)第二章第二章 泵與風(fēng)機(jī)的性能泵與風(fēng)機(jī)的性能 n功率、損失、效率功率、損失、效率 n泵與風(fēng)機(jī)性能曲線泵與風(fēng)機(jī)性能曲線 功率：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)所做的功。功率：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)所做的功。n有效功率：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)流體通過(guò)泵或風(fēng)機(jī)實(shí)際獲得的能量。n泵：n風(fēng)機(jī)：全壓功率,kw1000vegq HP,1000veq pPkw,1000vste stq pPkw靜壓功率原動(dòng)機(jī)傳遞到泵或風(fēng)機(jī)軸上的功率 ,1000evPgq HPkw,1000vq pPkw原動(dòng)機(jī)的輸出功率 tmvtmgHgqPP1000tmvgpqP1000tm傳動(dòng)效率：電動(dòng)機(jī)直聯(lián)1.0，聯(lián)軸器直聯(lián)0.98，皮帶傳動(dòng)0

2、.95。 MtmgPPK安全系數(shù)安全系數(shù)K一般電廠中取一般電廠中取1.15 損失、效率損失、效率n機(jī)械損失機(jī)械損失與與有關(guān)的損失有關(guān)的損失機(jī)械效率機(jī)械效率n容積損失（泄露損失）容積損失（泄露損失）與與有關(guān)的損失有關(guān)的損失容積效率容積效率n流動(dòng)損失流動(dòng)損失與與有關(guān)的損失有關(guān)的損失流動(dòng)效率流動(dòng)效率 流動(dòng)損失流動(dòng)損失Ph機(jī)械損失機(jī)械損失Pm 容積損失容積損失Pv P- Pm PP- Pm- PvPe為盡量減為盡量減少損失提少損失提高效率高效率 功率功率損失損失效率效率 需研究產(chǎn)生損失的原因原因程度程度需討論 及相互間關(guān)系。n軸封、軸承的機(jī)械摩擦損失 ；葉輪前、后蓋板與流體摩擦產(chǎn)生的圓盤摩擦損失 。：

3、與軸封、軸承的結(jié)構(gòu)形式、潤(rùn)滑狀況、流體密度等有關(guān)。：圓盤與流體相對(duì)運(yùn)動(dòng)，以及葉輪兩側(cè)流體的渦流。n圓盤摩擦損失大?。杭磁c葉輪外徑的五次方成正比，與葉輪轉(zhuǎn)速的三次方成正比，與流體即與葉輪外徑的五次方成正比，與葉輪轉(zhuǎn)速的三次方成正比，與流體密度成正比。圓盤摩擦系數(shù)密度成正比。圓盤摩擦系數(shù)K=f(ReK=f(Re、B/DB/D2 2 、粗糙度、粗糙度）（）（其中其中B B為間為間隙），一般可取隙），一般可取K=0.85K=0.85。6223210DuKPdfPdfn3D25n采用合理的葉輪，對(duì)高壓泵與風(fēng)機(jī)，采用多級(jí)葉輪，而非增大葉輪直徑來(lái)提高能頭。必要時(shí)提高轉(zhuǎn)速，減小葉輪直徑。n提高比轉(zhuǎn)數(shù)，P57n

4、保持接觸面光滑，減少摩擦。dfmPPPPHgqPPPTvTmm67100107. 01smnn流體從高壓區(qū)側(cè)通過(guò)運(yùn)動(dòng)部件與靜止部件之間的間隙泄漏到低壓流體從高壓區(qū)側(cè)通過(guò)運(yùn)動(dòng)部件與靜止部件之間的間隙泄漏到低壓區(qū)，從而使流量有一定的損失，使區(qū)，從而使流量有一定的損失，使qqT， q叫容積損失。它只叫容積損失。它只與流量有關(guān)，也叫流量損失。與流量有關(guān)，也叫流量損失。 葉輪入口與外殼密封環(huán)之間的間隙（A線） PV1；平衡軸向力裝置泄漏 PV2；軸封泄露 PV3（相對(duì)較小）;多級(jí)泵前后級(jí)之間隔板、軸套間隙；圖中 B線，此部分泄露又回到回路中，不影響 流量。 PV= PV1+ PV2+ PV3(1) 葉輪

5、入口與外殼密封環(huán)之間的間隙（A線） PV1；(2) 平衡軸向力裝置泄漏 PV2；(3) 軸封泄露 PV3（相對(duì)較?。?(4) 多級(jí)泵前后級(jí)之間隔板、軸套間隙；圖中B線，此部分泄露又回到回路中，不影響流量。Home PV= PV1+ PV2+ PV3容積效率：容積效率：.mvvvmvTPPPqPPq回憶：容積效率的概念在前面提到過(guò)回憶：容積效率的概念在前面提到過(guò)n維持動(dòng)靜部件間的最佳間隙，隨著運(yùn)行時(shí)間延長(zhǎng)，間隙增大，效率會(huì)降低。n增大間隙中的流阻q增加密封的軸向長(zhǎng)度，可增大間隙內(nèi)沿程阻力q在間隙入口和出口采取節(jié)流措施，增大間隙內(nèi)流動(dòng)的局部阻力q采取不同形式的密封環(huán)（課本P60）泄漏量：泄漏量：2

6、qAg H容積效率：容積效率：mvvTvvmvTTvTPPPgq HqPPgq Hq3268. 011svn與比轉(zhuǎn)數(shù)的關(guān)系與比轉(zhuǎn)數(shù)的關(guān)系：隨著比轉(zhuǎn)數(shù)減少（葉輪隨著比轉(zhuǎn)數(shù)減少（葉輪直徑增加），葉輪間隙直徑增加），葉輪間隙兩側(cè)壓差增加，容積損兩側(cè)壓差增加，容積損失增加失增加，容積效率減小。，容積效率減小。P57P57圖圖2-32-3n是指流體在流道中流動(dòng)時(shí)，由于流動(dòng)阻力而產(chǎn)生的機(jī)械能損失。是指流體在流道中流動(dòng)時(shí)，由于流動(dòng)阻力而產(chǎn)生的機(jī)械能損失。21224vfqKgvRlh22vjqKh 24)(vdvsqqKh 不僅與流體輸送量有關(guān)，還與該流量與不僅與流體輸送量有關(guān)，還與該流量與設(shè)計(jì)流量的偏差有關(guān)

7、設(shè)計(jì)流量的偏差有關(guān)流量、沖角與沖擊損失的關(guān)系流量、沖角與沖擊損失的關(guān)系 沖角：沖角：相對(duì)速度方向與相對(duì)速度方向與間的夾間的夾 角稱為沖角角稱為沖角 。流量、沖角流量、沖角 與沖擊損失的關(guān)系與沖擊損失的關(guān)系： 當(dāng)當(dāng)qvqvd 時(shí)，時(shí)， 1 0 為正沖角，損失較小。為正沖角，損失較小。 當(dāng)當(dāng)qv=qvd 時(shí)，時(shí)， 1 = 1a， = 1a- 1 =0 為零沖角，損失為零。為零沖角，損失為零。 當(dāng)當(dāng)qvqvd 時(shí)，時(shí)， 1 1a， = 1a- 1 0222222cotaTvTuuHqgg D bvTTBqAHH隨流量增加而線性減少；隨流量增加而線性減少； 隨安裝角增加，隨安裝角增加，B減小，減小，H

8、減少趨勢(shì)減緩。減少趨勢(shì)減緩。qvT AHT2 a900 A/B 0290a2cot0a前彎式葉輪前彎式葉輪B0H隨流量增加而線性增大；隨流量增加而線性增大；隨安裝角增加，直線斜率增大，隨安裝角增加，直線斜率增大，H增加趨勢(shì)加快。增加趨勢(shì)加快。qvT A cHT2 a900222222cotaTvTuuHqgg D bvTTBqAHn葉片有限時(shí)，環(huán)流系數(shù)葉片有限時(shí)，環(huán)流系數(shù)K1，是結(jié)構(gòu)參數(shù)的函數(shù)，是結(jié)構(gòu)參數(shù)的函數(shù)，與葉片數(shù)、與葉片數(shù)、r1/r2有關(guān)，與流量有關(guān)，與流量無(wú)關(guān)。使曲線下移無(wú)關(guān)。使曲線下移n由于摩擦損失、渦流損失、沖擊損失，使由于摩擦損失、渦流損失、沖擊損失，使H qvk 區(qū)域工作。區(qū)

9、域工作。hvTTPgq HTTHKH222222cotaTvTuuHqgg D bmvTTPPgq HvTTmPgq HP假設(shè)：假設(shè)：hTPH222222cotaTvTvTuuHKKqgg D bAB q2()hvTvTPg A qB q2222cotauBg D b0290a2cot0a徑向式葉輪徑向式葉輪 這是一條過(guò)原點(diǎn)的直線，隨流量增加，流動(dòng)功率直線增加這是一條過(guò)原點(diǎn)的直線，隨流量增加，流動(dòng)功率直線增加 理想工況下理想工況下22hvTPK u q2()hvTvTPg A qB q2222cotauBg D b0290a2cot0avTAqB后彎式葉輪后彎式葉輪Ph曲線為一條過(guò)原點(diǎn)的拋物線

10、，與曲線為一條過(guò)原點(diǎn)的拋物線，與qvT有兩個(gè)交點(diǎn)，一有兩個(gè)交點(diǎn)，一個(gè)是個(gè)是qvT0，另一個(gè)是另一個(gè)是B02()hvTvTPg A qB q2222cotauBg D b0290a2cot0a前彎式葉輪前彎式葉輪Ph曲線為一條過(guò)原點(diǎn)的上升曲線，隨曲線為一條過(guò)原點(diǎn)的上升曲線，隨qvT增加而急劇增大增加而急劇增大B02()hvTvTPg A qB q2222cotauBg D b實(shí)際狀況下實(shí)際狀況下（以后彎式為例以后彎式為例）n在在q vT Ph性能曲線上加一等值的性能曲線上加一等值的Pm 即得即得q vT P曲線；曲線；n從從q vT P曲線上對(duì)應(yīng)曲線上對(duì)應(yīng)q vT 減泄漏損失減泄漏損失q即得即得

11、q v P曲線。曲線。n在空載狀態(tài)（在空載狀態(tài)（q qvTvT0）下，軸功率由兩部分組成：）下，軸功率由兩部分組成： vmPPh導(dǎo)致溫度升高導(dǎo)致溫度升高vThvTvhqPqPqP圖中藍(lán)色曲線圖中粉色曲線圖中紅色曲線 PHgqPPve1000p當(dāng)當(dāng)qv0和和H0時(shí)，時(shí)，0 0，因因此，理論上，效率曲線是一條過(guò)此，理論上，效率曲線是一條過(guò)原點(diǎn)的拋物線。原點(diǎn)的拋物線。p實(shí)際上，效率曲線不可能出現(xiàn)第實(shí)際上，效率曲線不可能出現(xiàn)第二個(gè)零點(diǎn)。二個(gè)零點(diǎn)。p但存在一個(gè)最高效率點(diǎn)。但存在一個(gè)最高效率點(diǎn)。離心式葉輪性能曲線分析離心式葉輪性能曲線分析 n一定流量下，對(duì)應(yīng)一個(gè)揚(yáng)程，功率和效率，稱為一個(gè)工況點(diǎn)；最高效率對(duì)

12、應(yīng)最佳工況點(diǎn)；最高效率左右（8590區(qū)域）稱為高效工作區(qū)；要求泵與風(fēng)機(jī)在高效工作區(qū)工作。 nqvT0時(shí)（閥門全關(guān)），為空轉(zhuǎn)狀態(tài)，消耗功率，這部分功率轉(zhuǎn)化為水的內(nèi)能，使水溫升高，可能產(chǎn)生汽化，因此，泵運(yùn)行有一個(gè)最小流量要求；。 從功率曲線看，離心式葉輪空轉(zhuǎn)時(shí)，軸功率最?。ㄔO(shè)計(jì)軸功率的30%左右），應(yīng)在空載狀態(tài)啟動(dòng)；而軸流式葉輪空轉(zhuǎn)時(shí)，軸功率最大，應(yīng)打開(kāi)閥門啟動(dòng)。 ：一般泵葉輪，采用后彎式葉片，其揚(yáng)程曲線總體上隨流量增加而下降；但其形狀與安裝角有關(guān)，隨安裝角增加，曲線由陡直下降趨于平坦，最后可能出現(xiàn)“駝峰”形式（圖2-17）。n平坦的曲線適用于鍋爐給水泵，在流量大范圍波動(dòng)時(shí)，揚(yáng)程保持穩(wěn)定；陡直的曲

13、線適用于循環(huán)水泵，在系統(tǒng)阻力波動(dòng)（導(dǎo)致?lián)P程波動(dòng)）時(shí)，流量變化較??；對(duì)“駝峰”形曲線，駝峰點(diǎn)（K）左側(cè)（即零流量到駝峰流量之間）為不穩(wěn)定區(qū)域，禁止在此范圍運(yùn)行。 Hqv曲線一般為“駝峰”形曲線；軸功率增加很快，電機(jī)容易超載，應(yīng)取較大安全系數(shù)；而后彎式葉片功率曲線增加緩慢，且有一最大功率點(diǎn)，電機(jī)不易超載。n前彎式葉輪風(fēng)機(jī)效率遠(yuǎn)低于后彎式前彎式葉輪風(fēng)機(jī)效率遠(yuǎn)低于后彎式。 離心式葉輪的性能曲線？n隨流量的變化帶有拐點(diǎn)，即隨流量的減少揚(yáng)程首先增大，然后再降低，最后又上升到零流量(關(guān)死點(diǎn))下的最大值。n關(guān)死點(diǎn)揚(yáng)程可達(dá)設(shè)計(jì)工況下?lián)P程的2倍左右，關(guān)死點(diǎn)功率也相應(yīng)最大。n(1)qvH(qvp)性能曲線，在小流量區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)駝峰形狀，一般不允許泵與風(fēng)機(jī)在此區(qū)域工作。n(2)功率P在空轉(zhuǎn)狀態(tài)(qv0)時(shí)最大，隨流量的增加而減小，為避免原動(dòng)機(jī)過(guò)載，。如果葉片安裝角是可調(diào)的，在葉片安裝角小時(shí)軸功率也小，所以對(duì)可調(diào)葉片的軸流式泵與風(fēng)機(jī)可在小安裝角時(shí)啟動(dòng)。n(3)軸流式泵與風(fēng)機(jī)高效區(qū)窄，但如果采用可調(diào)葉片，則可使之在很大的流量變化范圍內(nèi)保持高效率，這就是可調(diào)葉片軸流式泵與風(fēng)機(jī)較為突出的優(yōu)點(diǎn)。FAF30-13-1軸流風(fēng)機(jī)性能曲線軸流風(fēng)機(jī)性能曲線(660MW送風(fēng)機(jī)送風(fēng)機(jī))動(dòng)葉片的安