5第五章 泵与风机的理论基础(讲稿).doc

第五章 泵与风机的理论基础 §5-1 离心式泵与风机的基本结构 一、离心式风机的基本结构1．叶轮：（叶片一般为6～64个） ①组成：前盘：分为平前盘、锥形前盘、弧形前盘（4－72，4－73风机用弧形前盘） 后盘 叶片（结构：焊接和铆接两种形式） 轴盘②叶片： 根据叶片形状的不同可分为： 平板形、圆弧形、中空机翼形（具有优良的空气动力特性、强度高、效率高，4-72，4-73离心风机多采用）2．机壳 离心式风机的机壳由进风口进气箱前导器蜗壳和扩散器等组成。 ①进风口（集风箱）：作用：保证气流能均匀地充满叶轮进口，使气流流动损失最小。形状：圆筒形、圆锥形、弧形、锥筒形、弧筒形、锥弧形等。 ②进气箱：是一个安装于进气口的均压箱体，其主要作用可使轴承装于风机机壳外边，改善轴承工作条件。另外，风机进口有90°弯头时，安装进气箱，可减少因气流不均匀而产生的流动损失。 ③前导器：一种具有调节导流作用的装置。通常置于大型风机的进风口，或进口的流道内可以通过改变前导器叶片的角度，改变风机性能和使用范围。前导器分为轴向式和径向式。 ④蜗壳：由具有对数螺旋线的蜗板和两块侧板焊接或咬口而成。 ⑤扩散器：是置于风机出口处的扩散装置（断面增大）其作用是降低出口流体速度，使部分动压转变为静压，扩散器分为圆形截面和方形截面。 离心式风机可做成左旋或右旋： 站在电动机一侧，叶轮顺时针方向为“右”、 逆时针方向为“左”二、离心式泵的基本结构 主要由叶轮、泵壳、泵座、密封环和轴封装置组成。 1．叶轮：单吸叶轮（叶轮多采用铸铁、铸钢和青铜制成） 双吸叶轮 根据其盖板情况可分为 封闭式叶轮：具有前后两个盖板，如单吸式、双吸式叶轮，叶片6～12个 半开式叶轮：只有后盖板，没有前盖板，如污水泵 敞开式叶轮：前后都没有盖板，叶轮少，一般2～5片 2．泵壳：一般是铸成蜗壳式，水泵设计时应使蜗壳渐扩段面流动的水流速度是一常数，壳顶设有充水和放气的螺孔。 3．泵座：水泵的支承，有与底板和基础固定的法兰孔。 4．轴封装置：防止泄漏及进气的密封装置，设置在轴与泵的间隙处。 §5-2 离心式泵与风机的工作原理及性能参数 工作原理 从流程看：电动机→轴承转动→叶轮转动→流体流动 从能量角度：电能→机械能→流体的动能和势能 这中间一定会有损失，损失越小，效率越高，损失越大，效率越低。 性能参数 1．流量：单位时间内泵与风机输送流体的量用Q表示有：体积流量、）和质量流量kg/h、t/h2．泵的扬程和风机的全压 ①泵的扬程：单位重量流体流经泵的入口与出口所得到的总能量之差用“H”表示。 ②风机的全压：单位体积流体流经风机进口和出口所具有的总能量之差用“P”表示。 ——相对压力 ——绝对压力 ③关系： 其中：γ——流体的容重， 3．功率 ①有效功率：单位时间流体从泵或风机中所获得的总能量用Ne”表示。 （W或kW） ②轴功率：单位时间传递到泵与风机轴上的输入功率用“N”表示。 4．效率：泵与风机的有效功率与轴功率之比。 效率既反映了损失的大小，也反映了输入功率被流体利用的程度，效率高则损失小，输入功率被流体利用的程度就高。 5．转速：泵或风机的叶轮每分钟的转数即，一般用“n” 表示§5-3 离心式泵与风机的基本方程——欧拉方程 一、流体在叶轮中的运动与速度三角形 1．速度三角形：流体随叶轮旋转的圆周速度（牵连速度） 流体沿叶轮方向作相对运动（相对速度） 流体实际运动速度（绝对速度） 2．两个概念 叶片工作角： v和u之间的夹角 角： w与u的夹角通常还将分解为径向速度和切向速度。 3．圆周速度和转速的关系： 其中：w——旋转速度 r——叶轮半径 n——转速 4．流体的流量： 其中：b——叶轮宽度； ε——叶轮排挤系数，反映了叶轮厚度对流面积的遮挡程度。 二、泵和风机的基本方程——欧拉方程 目的：找出泵和风机的扬程或全压与流速的关系 1．基本假定 恒定流：流体不随时间变化）； 不压缩流体）； 叶片无限多，厚度无限薄）； 流动过程为理想过程。 2．依据定理动量矩定理，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M。 3．推导 （） 得： 得： 欧拉方程： 4．分析：欧拉方程的特点： （1）流体所获得的扬程仅与流体在叶片进、出口处的速度三角形有关，与流动过程无关。 （2）H和P与流体种类无关，只要进、出口的速度三角形相同就可获得相同的扬程。 三、欧拉方程的修正 推导欧拉方程的四前提假设流体为恒定流（只要电机转速不变就可保证） 不可压缩流体（液体适用，气体可近似认为适用） 叶片无限多，无限薄（实际上不