热能与动力机械基础第2版 教学课件 作者 王中铮 主编 1 第九章 泵与风机.ppt

第九章 热能与动力系统辅助机械 第九章 热能与动力系统辅助机械 在动力机械和热能利用装置中，为了实现连续的能量传递与转换，必须有一套辅助装置来输送工作流体、燃料、冷却水、润滑油等，如内燃机中的输油泵、机油泵、水泵、汽轮机装置中的凝结水泵、锅炉机组中的引风机等。此外．动力机械输出的机械能在不同场合要转变为流体的动能或压力势能，以方便各种机械作功。在辅助装置中，泵与风机是最常用、最主要的设备。泵与风机是用来抽汲、输送和提高流体能量的机械，广泛应用于国民经济的各个领域，属于通用机械范畴。本章将着重阐述泵与风机的基本知识和特点。 9.1 概 述 一、泵与风机的分类 泵与风机的种类繁多，根据工作机理可分为下列三类： (1)叶片式 这是利用旋转叶轮产生离心力或升力来输送流体并提高其压力的一种机械。按其能量的获得方式，又可分为离心式、轴流式和旋涡式几种。 (2)容积式 按其结构和机理又分为活塞式和回转式两种。活塞式是利用活塞在缸体内作往复运动，使缸内容积变化，从而吸人或排出流体，并能提高其能量。回转式是利用一对或几个特殊形状的回转体(如齿轮、螺杆、刮板等)在壳内作旋转运动而完成流体的输送，并能提高其压力。 (3)喷射式 此类机械利用工作流体的能量使被输送的流体增加能量，达到输送流体的目的。 二、泵与风机的主要参数 泵与风机的性能是用其特性参数表示的，这些参数包括额定工况下的流量 和 、扬程 或风压 、转速n、功率 和效率 。 (1)流量 泵或风机在单位时间内所输送的流体体积称为体积流量 ( 、 或 )，简称流量。泵或风机在单位时间内所输送的流体质量称为质量流量 (t/h、t/s 或 kg/s)。 体积流量与质量流量之间的关系为 式中， 为流体的密度( 或 )。 通风机的流量，是指标准工况(温度t＝20 ，压力p＝101.3 kPa，相对湿度 ＝50％)下单位时间内流过风机入口的气体体积流量 。若实测的流量和密度为 和 ，则标准工况下的流量为 (2)扬程(风压) 流体在泵或风机内所增加的能量，即单位质量的流体经过泵所获得的能量增加值除以重力加速度（或单位体积的流体经过风机所获得的能量增加值），称为泵的扬程 H(m)[或风机的风压p(Pa)]。 (3)转速 泵或风机的转速n (r/min)。 (4)功率与效率 原动机传给泵成风机的功率称为轴功率 (kW)，单位时间内流体经过风机所获得的能量称为有效功率 (kW)， 对于泵 对于风机 式中， 为泵或风机的流量( )；H为泵的扬程(m)；p为风机的风压（Pa）； 为流体密度（ ）。 有效功率与轴功率之比称为泵或风机的效率，即 是泵与风机的重要性能指标，效率越高，技术经济件越好。 9.2 泵 泵是将原动机的机械能转变成液体的动能和压力势能的机械，是输送液体的机械。泵的种类很多，有离心泵、轴流泵、齿轮泵、往复式活塞泵、喷射泵等。工程上应用最多的是离心泵。 一、离心泵的工作原理 离心泵的主要过流部件有吸入室、叶轮、泵壳和扩压管，如图9－1所示。 离心泵在起动前其吸入室、叶轮和泵壳中都必须充满液体。当原动机带动泵的叶轮高速旋转时，叶轮中的液体受到离心力的作用被甩向叶轮四周，经螺旋形泵壳流向扩压管。叶轮中的液体向外流，必使叶轮中心处产生真空，吸入室的液体就会连续地流入旋转的叶轮并被叶轮甩出去。叶轮的叶片对液体作功，使其获得动能。液体经过螺旋形泵壳和渐扩形扩压管时，把液体的大部分动能变成压力势能。由于此类泵是靠离心力原理工作的，所以叫离心泵。 当叶轮以角速度 旋转时，某一流体质点一方面和叶轮一起作旋转运动，另一方面在离心力的作用下将产生相对于叶轮的运动。设叶轮的旋转运动速度为u ，流体质点相对叶轮运动的速度为 w ，则流体的绝对速度c应为两者的矢量和，即 c = w + u 这三个速度矢量组成一个速度三角形，如图9－2a所示，也可将其单独画在平