节能率：表示种调速方式与阀门（挡板）节流调节方式相比较节能效果的大小。
节流调节：它是通过改变管路系统调节阀的开度，使管路曲线形状发生变化来实现工作位置点的改变。可以分为出口端节流调节和入口端节流调节。
变频调速：在管路曲线保持不变的情况下，使工作点改变，这种调节方式称为变速调节。利用变频器改变输入异步电动机的电源频率，以达到变速调节的目的称为变频调速。 泵效率：是衡量泵经济性的指标，指有效功率与轴功率之比。%100?=P
P e η 泵与风机的性能曲线：在转速一定的情况下，通常以输送流量v q 作为自变量，泵风的而其他的参数如扬程)(p H 、所需功率P 及效率η等随流量变化的曲线称为泵与风机的性能曲线。
机械损失：是指在机械运动过程中克服摩擦所造成的能量损失。
容积损失：泵与风机的转动部件与静止部件之间存在间隙，当叶轮转动时，在间隙两侧产生压力差使部分由叶轮获得能量的流体从高压侧通过间隙向低压侧泄漏，这种损失称为容积损失或泄漏损失。
流动损失：指流体在泵与风机主流道（包括入口、叶轮、导叶、出口等）中流动时，由于流动阻力而产生的机械损失。
二、
泵与风机是国民经济各部门都广泛应用的通用机械，有着重要的作用。同时也是耗能最多的通用机械之一。泵与风机的耗能量占全国总耗能量的三分之一，工业用电量的40%。因此开展泵与风机的节能研究，提高泵与风机的运行效率，对国民经济的各部门都很重要。提高泵与风机的效率，降低泵与风机的耗电量。也是减少发电厂用电、提高发电厂供电能力，降低成本的一个重要途径。
三、
目前在我国火力发电厂中泵与风机的耗能量占很大比重。造成耗能过大的主要因素有以下几点：1、泵与风机内效率低；2、泵与风机系列型号不全；3、泵与风机选型不合理；4、管路系统设计不合理增加了管网阻力，5、运行时能量损失很大，6、降低了泵与风机使用的效率；
7、泵与风机的调节效率低；8、管理不善等。
通常采取的管理措施如下：1、新产品的设计；2、正确选型；3、改造老设备；4、切割叶轮；
5、加导流器；
6、管路合理布置减少局部阻力；
7、变速节能；
8、运行维护等。 四、
优点：1、无级调速，调速精度高2、启动电流小，起动转矩大3、易实现自动化控制4、效率高5、噪音明显降低，改善了运行环境
缺点：1、成本高2、产生谐波污染电网3、输出的PWM 波会造成电机和电缆的额外发热4、共模电压的产生有可能会降低电机轴的寿命。
应用：变频器恒压供水系统；变频器风机调速系统；大容量风机变频调速
五、
常用的导流器有轴向导流器、简易导流器和径向导流器。轴向导流器的调节性能要比简易导流器好得多，调节效率高达12%左右，调节轴功率低10%左右，带来的实际经济效益高。从运行效率上看，95%以上风机负荷时，采用简易导流器效率高，轴向导流器效率低，相差最大值在3%左右，这是因为带简易导流器的风机的本身效率最大值比轴向导流器的风机要高3%所致。在95%以下负荷时则相反，采用轴向导流器效率高，耗电少并且随着调节深度
的增加其优越性更加明显。
六、
泵与风机系统的运行经济性和可靠性之间有着紧密的联系，有时是相互制约的，有时是相辅相成的。对于火力发电厂的主要泵与风机，其可靠性直接影响到主机的安全，经济运行，所以应该把可靠性放在首要地位，提高电厂泵与风机系统的运行可靠性即是主机安全生产的必要条件，也是泵与风机节能的主要方向，这是由于发电厂因泵与风机的故障而造成主机停机或少发电产生的损失，是一项极大地电能损失。
七、
节流调节：1出口端节流：优点是方法可靠，简单易行。缺点是调节方式不经济，而且只能在小于设计流量一方调节。广泛应用于中小型离心泵上。2入口端节流：同一流量下，入口端节流损失小于出口端节流损失，但由于入口端调节会使进口压力下降，对泵有汽蚀的危险只适用于风机。
入口导流器调节：优点节省功率。只适用于风机。
气蚀调节：优缺点：对通流部件损坏并不严重，可使泵自动调节流量，减少运行人员，降低水泵耗电。如果汽轮机负荷常变特别是长期的低负荷下时采用会大大降低寿命。只适用于泵。变速调节：优点是大大减少附加的节流损失，在很大变工况范围下保持较高的效率。缺点是投资昂贵。
变频调节：变频调速器主要作用于小型泵与风机的调节。在交流调速技术中，变频调速具有绝对优势，并且它的调速功能与可靠性不断完善，价格不断降低，特别是变频调速节能效果明显，且易于实现过程自动化，因而深受中小电动机调节的青睐。
可动叶片调节：泵与风机在低负荷时的效率大大提高，在交大的流量范围内几乎可以保持高效率，避免了采用阀门调节的节流损失。
能源与动力工程专业课程 教学大纲 能源动力系 2015.1
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泵与风机试题库 （课程代码 2252） 第一部分 选择题 一、单项选择题（本大题共20小题，每小题1分，共20分）在每小题列出的四个选项中只有一个选项是符合题目要求的，请将正确选项前的字母填在题后的括号内。 1. 泵与风机是将原动机的 的机械。（ ） A ．机械能转换成流体能量 B ．热能转换成流体能量 C ．机械能转换成流体内能 D ．机械能转换成流体动能 2. 按工作原理，叶片式泵与风机一般为轴流式、混流式和（ ）。 A.滑片式 B.螺杆式 C.往复式 D.离心式 3. 某台泵的转速由3000r/min 上升到3500r/min ，其比转速（ ） A ．增加 B ．降低 C ．不变 D ．有可能增加，也可能降低，不可能不变 4. 中、高比转速离心式泵与风机在推导车削定律时，对车削前后的参数关系作了如下假设（ ） A ．2 '22'22' 2D D b b ,b b == B ．e 2,'e 2,2 '22'2,D D b b ββ==，出口速度三角形相似 C ．,b b 2' 2=e 2,'e 2,ββ=，出口速度三角形相似 D ．叶轮在车削前后仍保持几何相似 5. 低比转速离心式泵与风机在推导车削定律时，对车削前后的参数关系作了如下假设（ ） A ．2'22'22'2 D D b b ,b b == B ．e 2,'e 2,2 ' 22'2,D D b b ββ==，出口速度三角形相似 C ．,b b 2' 2=e 2,'e 2,ββ=，出口速度三角形相似 D ．叶轮在车削前后仍保持几何相似 6. 下述哪一种蜗舌多用于高比转速、效率曲线较平坦、噪声较低的风机 ( ) A.平舌 B.短舌 C.深舌 D.尖舌 7. 某双吸风机，若进气密度ρ=1.2kg/m 3，计算该风机比转速的公式为( ) A.43 v y p q n n = B.43v y )p 2.1(2q n n =
《泵与风机》课程总结 引言： 2010年下半学年，我们热能专业学习了《泵与风机》这门专业课程，通过一学期的学习与认识，我初步掌握了泵与风机的专业常识及操作方面的知识。 泵与风机是一种利用外加能量输送流体的机械。通常将输送液体的机械称为泵，输送气体的机械称为风机。按其作用，泵与风机用于输送液体和气体，属于流体机械；按其工作性质，泵与风机是将原动机的机械能转化为流体的动能与压能，因此又属于能量转化机械。 泵与风机在生活中应用十分广泛，在农业中的排涝、灌溉；石油工业中的额输油和注水；化学工业中的高温、腐蚀性流体的排送；冶金工业中的鼓风机流体的输送等等都离不开泵与风机。 从我们专业角度来看，泵与风机在火力发电厂中的作用也不容小视。在火力发电厂中，泵与风机是最重要的辅助设备，担负着输送各种流体，以实现电力生产热力循环的任务。如：排粉机或一次风机、送风机、引风机、给水泵、循环水泵、主油泵等等一些辅助设备。总之，泵与风机在火电厂中应用极为广泛，起着极其重要的作用。其运行正常与否，直接影响火力发电厂的安全及经济运行。 随着科学的发展，泵与风机正向着大容量、高参数、高转速、高效率、高自动化、高性能和低噪音的方向发展。 课程学习： 第一章泵与风机的概述 第二节泵与风机的性能参数 泵与风机的性能参数有流量、扬程或全压、功率、效率、转速，水泵还有允许吸上真空高度或允许气蚀余量等。 第三节泵与风机的分类及工作原理 泵与风机按工作原理可分为三大类： （一）叶片式 （二）容积式 （三）其他形式（喷水泵、水击泵） 按产生的压头分： （一）低压泵、高压泵 （二）通风机、压气机（离心通风机、轴流通风机） 按产生的作用分： （一）给水泵、凝结水泵、循环水泵、主油泵等等 各种泵与风机的工作原理及特点： 1、离心式泵与风机1、 2、 3、 2、轴流式泵与风机 3、混流式泵与风机 4、往复式泵与风机 5、齿轮泵 6、螺杆泵 7、罗茨泵
泵与风机运行中的几个问题 泵与风机的运行状况对电厂的安全、经济运行十分重要。目前泵与风机在运行中还存在不少问题，如运行效率偏低、振动、磨损等问题。近几年来，低效产品已逐步被较高效率的新产品所取代，并随着各种新型、高效调节装置的使用，运行效率已得到了大大改善。现仅就启动、运行、故障分析，特别是振动、磨损等方面的问题讨论如下： 一、泵的启动、运行及故障分析 （一）泵的启动 水泵启动前应先进行充水、暖泵、及启动前的检查等准备工作，然后才能启动。 1、充水 水泵在启动前，泵壳和吸水管内必须先充满水，这是因为在有空气存在的情况下，泵吸入口不能形成和保持足够的真空。 例如，为了在循环水泵的泵壳和吸水管内形成真空，在中央水泵房一般要附设专门用来抽空气的电动真空泵。靠近汽轮机房就地安装的循环水泵除装有一台电动真空泵外，还设有射汽抽气器或射水抽气器；而与大型火力发电厂的循环水泵配套的真空泵则常采用液环泵，亦称水环式真空泵，以便将泵内的空气抽出，形成真空使水泵充水。 对于高压锅炉给水泵，在其吸入口管的最高点或前置泵连接管的最高点，均设有能自动排除空气和气体的装置，以便在启动之前（经过检修或长期停运后）逐步向给水泵充水，排出泵内的空气。 2、暖泵 随着机组容量的增加，锅炉给水泵启动前暖泵已成为最重要的启动程序之一。这是因为：一方面，处于冷态下的给水泵，其内部存水及泵本身的温度等级都很低；另一方面，对于处于热态下的给水泵，无论其采用什么型式的轴端密封，均会有一些低温冷却水漏入泵内，若此时其出水阀密封性较差，特别是其逆止阀漏水，也会使一些低温水流入泵内。不同温度的水在泵内形成分层，上层为热水而下层为冷水，使泵受热不均，造成泵体上下温差。如果启动前暖泵不充分，启动后，给水泵将受到高温水的直接热冲击，造成热胀不均，加剧泵体的上下温差，使泵体产生拱背变形、漏水、泵内动静部分磨损甚至抱轴等事故。因此，锅炉给水泵无论是在冷态或热态下启动，在启动前都必须进行暖泵。暖泵方式分为正暖（低压暖泵）和倒暖（高压暖泵）两种形式，现以双壳体泵为例简述如下： 所谓正暖，是指暖泵用水取自水温较低的除氧器，暖泵水从给水泵的进口流入泵内，流过末级之后又经过内外壳体间的隔层流出。正暖方式的缺点：一是它不利于缩小泵壳体上、下部的温差，特别是在高压侧下部容易形成不流通的死区，不易使泵壳体受热均匀；二是不经济，当泵处于热备用时，暖泵水不断地排向地沟，造成浪费。 所谓倒暖，是指暖泵用水取自水温较高的压力母管，引进给水泵内外壳体间的夹层，再从给水泵的末级流向首级，最后由泵的进口流回除氧器。给水泵处于热备用状态时，常采用
泵与风机课后思考题答案 Final approval draft on November 22, 2020
思考题答案 绪论 思考题 1．在火力发电厂中有那些主要的泵与风机其各自的作用是什么 答：给水泵：向锅炉连续供给具有一定压力和温度的给水。 循环水泵：从冷却水源取水后向汽轮机凝汽器、冷油器、发电机的空气冷却器供给冷却水。 凝结水泵：抽出汽轮机凝汽器中的凝结水，经低压加热器将水送往除氧器。 疏水泵：排送热力系统中各处疏水。 补给水泵：补充管路系统的汽水损失。 灰渣泵：将锅炉燃烧后排出的灰渣与水的混合物输送到贮灰场。 送风机：向锅炉炉膛输送燃料燃烧所必需的空气量。 引风机：把燃料燃烧后所生成的烟气从锅炉中抽出，并排入大气。 2．泵与风机可分为哪几大类发电厂主要采用哪种型式的泵与风机为什么 答：泵按产生压力的大小分：低压泵、中压泵、高压泵 风机按产生全压得大小分：通风机、鼓风机、压气机 泵按工作原理分：叶片式：离心泵、轴流泵、斜流泵、旋涡泵 容积式：往复泵、回转泵 其他类型：真空泵、喷射泵、水锤泵 风机按工作原理分：叶片式：离心式风机、轴流式风机 容积式：往复式风机、回转式风机 发电厂主要采用叶片式泵与风机。其中离心式泵与风机性能范围广、效率高、体积小、重量轻，能与高速原动机直联，所以应用最广泛。轴流式泵与风机与离心式相比，其流量大、压力小。故一般用于大流量低扬程的场合。目前，大容量机组多作为循环水泵及引送风机。 3．泵与风机有哪些主要的性能参数铭牌上标出的是指哪个工况下的参数 答：泵与风机的主要性能参数有：流量、扬程（全压）、功率、转速、效率和汽蚀余量。 在铭牌上标出的是：额定工况下的各参数 4．水泵的扬程和风机的全压二者有何区别和联系 答：单位重量液体通过泵时所获得的能量增加值称为扬程； 单位体积的气体通过风机时所获得的能量增加值称为全压 联系：二者都反映了能量的增加值。 区别：扬程是针对液体而言，以液柱高度表示能量，单位是m。 全压是针对气体而言，以压力的形式表示能量，单位是Pa。 5．离心式泵与风机有哪些主要部件各有何作用 答：离心泵 叶轮：将原动机的机械能传递给流体，使流体获得压力能和动能。 吸入室：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。
2-1试述离心泵与风机的工作原理。 通过入口管道将流体引入泵与风机叶轮入口，然后在叶轮旋转力的作用下， 流体随叶轮一同旋转，由此就产生了离心力，使流体沿着叶轮流道不断前进，同时使其压力能和动能均有所提高，到达叶轮出口以后，再由泵壳将液体汇集起来并接到压出管中，完成流体的输送，这就是离心泵与风机的工作原理。 2-2离心泵启动前为何一定要将液体先灌入泵内？ 离心泵是靠叶轮旋转产生离心力工作的，如启动前不向泵内灌满液体，则叶轮只能带动空气旋转。而空气的质量约是液体（水）质量的千分之一，它所形成的真空不足以吸入比它重700多倍的液体（水），所以，离心泵启动前一定要将液体先灌入泵内。 2-3提高锅炉给水泵的转速，有什么优缺点？ 泵与风机的转速越高： （1）它们所输送的流量、扬程、全压亦越大； （2）转速增高可使叶轮级数减少，泵轴长度缩短。 （3）泵转速的增加还可以使叶轮的直径相对地减小，能使泵的质量、体积大为降低。 所以国内、外普遍使用高转速的锅护给水泵。 但高转速受到材料强度、泵汽蚀、泵效率等因素的制约。 2-4如何绘制速度三角形？预旋与轴向旋涡对速度三角形有什么影响？ 1.如何绘制速度三角形？ 速度三角形一般只需已知三个条件即可画出： （1）圆周速度u （2）轴向速度v m （3）叶轮结构角βg角 即可按比例画出三角形。 （1）计算圆周速度u 在已知和叶轮转速n和叶轮直径D（计算出口圆周速度u2时，使用出口直径，反之，使用入口直径，以此类推）以后，即可以求出圆周速度u； （2）叶轮结构角βg 通常是已知的值，因为它是叶轮的结构角，分为入口和出口。 （3）轴向速度v m
因为过流断面面积(m2)与轴向速度v m（m/s）的乘积，就是从叶轮流过的流体的体积流量（m3/s），因此，只要已知体积流量，并计算出过流断面的面积，即可得出轴向速度v m(m/s),由此既可以绘制出速度三角形。 2.预旋与轴向旋涡对速度三角形有什么影响？ (1)预旋对速度三角形的影响？ 流体在实际流动中，由于在进入叶轮之前在吸入管中已经存在一个旋转运动，这个预先的旋转运动称为预旋。当流体进入叶轮前的绝对速度与圆周速度间的夹角是锐角，且绝对速度的圆周分速与圆周速度同向，此时的预旋称为正预旋；反之，流体进入叶轮前的绝对速度与圆周速度间的夹角是钝角，则绝对速度的圆周分速与圆周速度异向，此时的预旋称为负预旋。 由此可见，当无预旋时，流体流入角α1为90o，此时叶轮进口速度三角形为直角三角形，如图1所示；当正预旋时，流体流入角α1<90o，此时叶轮进口速度三角形为锐角三角形，如图2所示；当负预旋时，流体流入角α1>90o，此时叶轮进口速度三角形为钝角三角形，如图3所示。 (2)轴向漩涡对速度三角形的影响？ 如图4所示，叶轮内流体从进口流向出口、同时在流道内一产生一个与叶轮转向相反的轴向旋涡，当叶轮内流体从进口流向出口时，流道内均匀的相对速度受到轴向旋涡的破坏。在叶片，工作面附近，相对速度的方向与轴向旋涡形成的流动速度方向相反，两个速度叠加的结果，使合成的相对速度减小。而在叶片非工作面附近，两种速度的方向相同，速度叠加的结果使合成的相对流速增加。 叶片数有限多时,出流角度从β2g降低至β2后，v2u∞就减小成v2u了，如图5所示。这就是相对速度产生滑移，造成流体出口的旋转不足。 2-5 H T∞、H T及之间有何区别？为什么H 附录 一、水与蒸汽的物理性质1水的物理性质 2 水的饱和蒸气压(-20～100℃) 3 饱和水蒸气表(以温度为准) 4 饱和水蒸气表(以压强为准)(Ⅰ) 5 饱和水蒸气表(以压强为准)(Ⅱ) 二、干空气的物理性质(p=101325Pa) 四、液体及水溶液的物理性质 1 某些液体的重要物理性质 2 油类的相对密度 3 氢氧化钠水溶液相对密度 4 浓硫酸水溶液相对密度 5 稀硫酸及硝酸、盐酸水溶液相对密度 6 有机液体相对密度共线图 7 有机液体的表面张力共线图 8 某些无机物水溶液的表面张力/(dyn/cm) 9 液体在20℃的体积膨胀系数 10 液体黏度共线图 11 液体比热容共线图 12 某些液体的热导率λ×102/［kcal/(m·h·℃)］ 13 液体汽化潜热共线图 14 无机溶液在大气压（101 3kPa）下的沸点 15 液体的普朗特数(算图) 五、气体的重要物理性质 1 某些气体的重要物理性质 2 气体黏度共线图（常压下用） 3 气体比热容共线图（常压下用） 4 常用气体的热导率 5 某些气体的Pr数值 六、固体性质 1．常用固体材料的重要物理性质 2 某些固体材料的黑度(ε) 七、管子规格 1 水煤气输送钢管(摘自GB 3091—93，GB 3092—93) 2 无缝钢管规格简表 3 热交换器用HSn62 1，HSn70 1，H68拉制黄铜管(摘自YB 448—64) 4 承插式铸铁管规格 八、泵与风机 九、1 B型水泵性能表(摘录) 2 8 18、9 27离心通风机综合特性曲线图 九、换热器 1 热交换器系列标准(摘录) 2 冷凝器规格 十一、流体常用流速范围 参考文献 §2叶片式泵的性能及结构 §2-1泵内汽蚀 一、泵内汽蚀现象（水力机械的系统和设备，现象举例） 机械侵蚀（内向爆炸性冷凝冲击，微细射流）疲劳 化学腐蚀（汽泡溃灭→活性气体→凝结热） 2．什么是：汽泡形成，发展，溃灭，以致使过流壁面破坏的全过程。 3、分 类：移动汽蚀、固定汽蚀、旋涡汽蚀、振动汽蚀。 二、对泵运行的危害 1、缩短泵的使用寿命：粗糙多孔→显微裂纹→蜂窝状或海绵状侵蚀→呈空洞。 2、产生噪声和振动 ：若振动产生汽泡，汽蚀产生振动→互相激励→汽蚀共振。 3、影响泵的运行性能：断裂工况（汽泡堵塞流道）；潜伏性汽蚀（易被忽视）。 提出问题：既然泵内汽蚀对泵运行的危害有如此之大，那么泵内汽蚀的产生与那些因素有关？又如何防止呢？ 一般卧式离心泵，泵轴心线距液面的垂直距离称为泵的几何安装高度，或称几何吸上高度，用符号H g 表示，如图2-3所示。实践表明：汽蚀与泵的几何安装高度有关，它是影响泵工作性能的一个重要因素。当 增加泵的几何安装高度时，会在更小的流 量下发生汽蚀，如图2-4所示。由图可以 看出，对某一台水泵来说，尽管其全性能可以满足使用要求，但是，如果几何安装高度不合适，由于汽蚀的原因，会限制流量的增加，从而使性能达不到设计要求。因此，正确地确定泵的几何安装高度是保证泵不发生汽蚀的重要条件。那么，如何正确地确定泵的几何安装高度呢？ 1、形 成： 点蚀→蜂窝状。 图 2-3 离心泵的几何安装高度 图 2-4 n s =70的单级离心泵发生汽蚀的性能曲线 g 2/2s υ三、泵的几何安装高度与吸上真空高度的确定（H g 、H s ） 我们知道，泵内产生汽蚀的原因是因流道内某一部位的液流压强过低，而泵内液流压强最低的部位是在叶轮入口附近。因此，在使用泵时常常在泵吸入口安装一个压强指示仪表（真空计或压强计），以监测水泵的正常运行。泵吸入口的压强与吸入侧管路系统（几何安装高度，吸入管路中的能头损失）及吸水池液面压强等密切相关。现以图2-3为例写出吸水池液面e-e 及泵入口断面s-s 之间的能量方程式以建立它们之间的关系： 则 式（2-1s-s 受大气压p a 可写成： s 2 s s g g 2h H H ∑--=υ （2-2） 由上式可以看出，泵的几何安装高度与吸上真空高度、吸入管流速及能头损失有关。在标准大气压下，由于1atm=10.33mH 2O ，所以泵的几何安装高度H g 总是小于10.33mH 2O 的。通常，如果泵是在某一定流量下运行，则及∑h s 基本上是定值，所以泵的几何安装高度H g 将随泵的吸上真空高度H s 的增加而增加。如果吸上真空高度增加至某一最大值H smax 时，即泵内最低压强点接近液体的汽化压强p V 时，则泵内就会开始发生汽蚀。这时，H smax 称为最大吸上真空高度，亦称临界吸上真空高度，其值由制造厂用试验方法确定。为了保证泵不发生汽蚀，把最大吸上真空高度H smax 减去一个安全量（通常为0.3）作为允许吸上真空高度而载入泵的产品样本中，并用[H s ]表示，即： [H s ]=H smax ―0.3 （2-3） 显然，为使泵在运行时不产生汽蚀，依式（2-2），允许几何安装高度可按下式确定。即： [][]s 2 s s g g 2h H H ∑--=υ （2-4） 在计算[H g ]中必须注意以下三点： （1）通常[H s ]随流量增加而下降。用式（2-4）确定[H g ]时，必须以泵在运行中可能出现的最大流量所对应的[H s ]为准。而泵铭牌[H s ]值则是指最高效率点流量时的[H s ]值。 （2）在泵样本或说明书中所给出的[H s ]值，是制造厂在标准条件（大气压为10.13×104Pa ，温度为20℃的清水）下由试验得出的。当泵的使用条件与上述条件不符时， 泵与风机 单项选择题 1. 离心泵或风机叶轮内介质流动方向为。 A.径向进、轴向出 B.轴向进、斜向出 C.轴向进、轴向出 D.轴向进、径向出 答案：D [解答] 离心泵和风机的定义就是叶轮内流体轴向进、径向出。 2. 离心泵或风机叶轮内介质流动的主要动力是。 A.离心力 B.叶片升力 C.叶片摩擦力 D.螺旋推力 答案：A [解答] 离心泵或风机叶轮内介质流动的主要动力为离心力。 3. 离心泵属于。 A.叶片泵 B.容积泵 C.漩涡泵 D.其他类型 答案：A [解答] 离心泵属于叶片泵。 4. 离心泵要，阀门起动。 A.叶轮注满水，开 B.吸水管及叶轮注满水，开 C.叶轮注满水，关 D.吸水管及叶轮注满水，关 答案：C [解答] 离心泵要吸水管及叶轮注满水，因为不注水形不成足够的负压将低处水抽起；离心泵零流量功率最小，关阀门起动可以减小对电力系统的冲击，对自身电动机和机器本身的保护也有好处。 5. 离心清水泵流量qv=10L/s，扬程H=20m，其效率60%，轴功率为kw。 A.1.1 B.3.3 C.2.2 D.3.5 答案：B [解答] 有效功率Ne=ρgHqv，轴功率 ，则 。 6. 水泵扬程是的差值。 A.上下游几何高程 B.进出口压强 C.进出口总水头 D.A、C均正确 答案：C [解答] 水泵扬程是进出口总水头的差值，这是扬程定义。 7. 风机静压是。 答案：A [解答] 风机静压是全压减出口动压。 8. 由泵与风机的基本方程可知，扬程与有关。 A.进口绝对速度 B.出口绝对速度 C.进出口圆周速度 D.以上各项 答案：D [解答] 由泵与风机的基本方程可知，扬程与进出口圆周速度“及绝对速度的圆周分速度υu有关，所以也就和绝对速度有关。 9. 清水泵改抽送酒精，转速不变，则理论扬程。 A.加大 B.减小 C.不变 D.不确定 水泵与风机课程设计说明书 学院：大连水产学院系：土木工程学院 专业：给水排水工程 班级：给排水 学号： 学生姓名： 指导老师：高光智 一、设计任务 某市拟建一栋17层的综合性服务大楼，建筑面积14744m 2,建筑高度为72.34m ，地上17层，地下2层，负二层为设备用房，负一层为车库。该建筑以城市给水管网为水源，采用水泵水箱给水系统。屋顶水箱底标高71.00m 。城市管网常年资用水头为0.28mp ，不允许直接抽水，需在负二层设置加压泵站。负二层地面标高为-8.5m.预留面积为100m 2.该建筑的最大日用水量为4623600L. 二、计算及泵的参数、型号确定 1.水泵流量的确定 (1)在水泵后无流量调节装置时，水泵出水量应按设计秒流量确定。 (2)在水泵后有水箱等流量调节装置时，水泵出水量应按最大小时流量确定。在用水量较均匀，高位水箱容积允许适当放大，且在经济上合理时，可按平均小时流量确定. 对于重要建筑物，为提高供水的可靠性，也有按设计秒流量确定的. (3)水泵采用人工操作定时运行时，则应根据水泵运行时间计算确定： Q b =Q d /T b 式中 Q b ——水泵出水量(m 3 ／h)； Q d ——最高日用水量(m 3)； T b ——水泵每天运行时间( h) 据上述所给条件分析可知，水泵的最大日用水量为4623600L ，该建筑为综合性服务大楼，故其工作周期可确定为全天制，即24h ，则其最大日流量Q 为 Q=4623600/86400 L/s=54 L/s 安全系数取1.15，则其最大日流量范围为54～62 L/s ，选型时，最大日流量按60 L/s 选择。 2.水泵扬程的确定 当水泵单独供水时： H b ≥H y +H s +H c 式中 H y ——扬水高度(m)，即贮水池最低水位至最不利配水点或消火栓的几何高差； H s ——水泵吸水管和出水管(至最不利配水点或消火栓)的总水头损失(m); H c ——最不利配水点或消火栓要求的流出水头(m)。 当水泵直接从室外给水管网抽水时，水泵扬程计算应考虑利用室外管网的最小水压,并应以室外管网的最大水压来校核水泵和内部管网的压力工况。 一，填空（每空1分 共15分） 1.叶轮是离心泵的能量转换元件，它的结构形式有开式，闭式，半开半闭式 三种。 2.泵与风机中能量转换时的损失可分为机械损失，流动损失，容积损失 三种。 3.前向式叶轮的叶片弯曲方向与叶轮旋转方向相同。 4.我国水泵行业习惯使用的比转速表达式为 5.泵或风机的工作点是管网特性曲线与泵的特性曲线的交点。 6.当使用比例定律进行流体机械的变转速调节时，其流量和转速的一次方 成正比，压力和转速的二次方成正比，功率和转速的三次方成正比。 7.泵与风机的无因次特性曲线是以流量系数为横坐标；压力系数为纵坐标绘制的。 8.离心泵叶轮根据叶片出口相对流动角β2的不同可分为三种不同形式，当 β2<90 o时为后弯，β2=90 o时为径向，β2>90o时为前弯. 9、装置有效汽蚀余量越大，机械低压侧液体具有的能量超过液体汽化压力的余量越多，越不容易发生气蚀。 10反作用度表示静压能在总能量头中的比重。 11.通用特性曲线是以流量系数为横坐标；压力系数为纵坐标绘制的。 12、.泵与风机调节工况的方法有节流调节，导叶调节，动叶调节，气蚀调节，变速调节，改变台数调节。 二、选择（ 每题2分 共20分） 1．根据泵与风机的工作原理，离心式泵属于那种类型的泵。（ C ） A.容积式 B.往复式 C.叶片式 D.其它类型的泵 2．下面的哪一条曲线是泵的特性曲线？（ A ） A 泵所提供的流量与扬程之间的关系曲线 B 流量与沿程损失系数之间的关系曲线 C 管路的流量与扬程之间的关系曲线 D 管路的性能曲线 3．离心式叶轮有三种不同的形式，其叶轮形式取决于（ B ） A ． 叶片入口安装角B.叶片出口安装角 C.叶轮外径和宽度 D.叶轮内径和宽度 4．对径向式叶轮，其反作用度τ值的大小为（ D ） A ． 2 10＜ ＜τ B ．1 2 1 ＜＜τ C ．1＝τ D ． 2 1＝ τ 5．管路系统能头和流量的关系曲线是（ C ） A ． 斜率为?的直线，?为综合阻力系数 B ． 水平直线 C.二次抛物线 D.任意曲线 6．在离心式风机叶轮前的入口附近，设置一组可调节转角的静导叶，通过改变静导叶的角度以实现风机流量调节的方式称为（ B ）. H q n s 4 3 2 1 65 .3= 目录 1设计题目 (2) 2设计流量的计算 (2) 2.1 一级泵站流量和扬程计算 (2) 2.2 初选泵和泵机 (3) 2.3 机组基本尺寸的确定 (5) 2.4 吸水管路与压水管路计算 (6) 2.5 机组与管道布置 (6) 2.6 吸水管路和压水管路中水头损失的计算 (7) 2.7 泵的安装高度的确定和泵房简体高度计算 (9) 3泵站附属设备的选择 (10) 3.1 起重设备 (10) 3.2 引水设备 (10) 3.3 排水设备 (10) 3.4 通风设备 (10) 3.5 计量设备 (10) 4设备具体布置 (11) 4.1泵房建筑高度的确定 (11) 4.2 泵房平面尺寸的确定 (11) 5泵站内噪声的防治 (11) 1设计题目 某给水工程净水厂取水泵站设计（0801,0802班） 此为某新建给水厂的水源工程。 （1）水量：最高日用水量为（35000＋200×座号×班级）吨/天，由于该城市用电紧张，工业用电分时段定价，为了节省运行成本，取水泵房采用分时段供水，高电费时段（6~20时）供应总日用水量的40%，低电费时段（20~6时）供应日用水量的60%。 （2）水源资料：取水水源为地表水，洪水水位标高46.00m （1%频率），枯水位标高39.25m （97%频率） （3）泵站为岸边式取水构筑物，距离取水河道300m ，距离给水厂2000m 。 （4）给水厂反应池前配水井水面标高63.05m 。 （5）该城市不允许间断供水。 （6）地质资料：粘土，地下水水位-7m 。 （7）气候资料：年平均气温15℃，年最高气温36℃，年最低气温4℃，无霜期300天。 2 设计流量的计算 2.1 一级泵站流量和扬程计算： 1．设计流量： 一天总流量：3500020023244200/t d +??= 6-20时平均设计流量：1.054420040%141326/0.3683/t h t s ??÷== 20-6时平均设计流量： 1.054420060%102784.6/0.7735/t h t s ??÷== 考虑得到安全性，吸水管采用两条管道并联的方式。一条管的设计流量为：0.773575%0.5801/580.1/t s L s ?== 2.设计扬程H ： (1）选择管径： 由查表可选择设计流量Q=580.1L/s 可选用进水管为：800mm 的管径，流量为580.1L/s 时的流速为：1.15m/s ，1000i=1.92。水头损失为： 第八章叶片式泵与风机的理论 第一节离心式泵与风机的叶轮理论 离心式泵与风机是由原动机拖动叶轮旋转，叶轮上的叶片就对流体做功，从而使流体获得压能及动能。因此，叶轮是实现机械能转换为流体能量的主要部件。 一、离心式泵与风机的工作原理 泵与风机的工作过程可以用图2—l 来说明。先在叶轮内充满流体，并在叶轮不同方向 上取A、B、C、D 几块流体，当叶轮旋转时，各块流体也被叶轮带动一起旋转起来。这时每块流体必然受到离心力的作用，从而使流体的压能提高，这时流体从叶轮中心被甩向叶轮外缘，，于是叶轮中心O处就形成真空。界流体在大气压力作用下，源源不断地沿着吸人管 向O 处补充，而已从叶轮获得能量的流体则流人蜗壳内，并将一部分动能转变为压能，然后沿压出管道排出。由于叶轮连续转动，就形成了泵与风机的连续工作过程。 流体在封闭的叶轮中所获得的能（静压能）： 上式指出：流体在封闭的叶轮内作旋转运动时,叶轮 进出口的压力差与叶轮转动角速度的平方成正比关系变 化；与进出口直径有关，内径越小，外径越大则压力差 越大，但进出口直径均受一定条件的限制；且与密度成 正比关系变化，密度大的流体压力差也越大。 二、流体在叶轮内的运动及速度三角形 为讨论叶轮与流体相互作用的能量转换关系，首先 越大，但进出口直径均受一定条件的限制；且与密度成 正比关系变化，密度大的流体压力差也越大。 二、流体在叶轮内的运动及速度三角形 为讨论叶轮与流体相互作用的能量转换关系，首先 要了解流体在叶轮内的运动，由于流体在叶轮内的运动比较复杂，为此作如下假设：①叶轮中叶片数为无限多且无限薄，即流体质点严格地沿叶片型线流动，也就是流体质点的运动轨迹与叶片的外形曲线相重合；②为理想流体，即无粘性的流体，暂不考虑由粘性产生的能量损失；③流体作定常流动。 流体在叶轮中除作旋转运动外，同时还从叶轮进口向出口流动，因此流体在叶轮中的运动为复合运动。 当叶轮带动流体作旋转运动时，流体具有圆周运动(牵连运动)，如图2—3(a)所示。其运 动速度称为圆周速度，用符号u表示，其方向与圆周切线方向一致，大小与所在半径及转速有关。流体沿叶轮流道的运动，称相对运动，如图2—3(b)所示，其运动速度称相对速度，符号w表示，其方向为叶片的切线方向、大小与流量及流道形状有关。流体相对静止机壳的运动，称绝对运动，如图2—3(c)所示，其运动速度称绝对速度，用符号V表示，由这三个速度向量组成的向量图，称为速度三角形，如图2—4 所示。速度三角形是研究流体在叶轮中运动的重要工具。绝对速度u可以分解为两个相互垂直的分量：即绝对速度圆周方向的 分量和绝对速度在轴面(通过泵与风机轴心线所作的平面)上的分量。绝对速度v与圆周速度u之间的夹角用α表示，称绝对速度角；相对速度与圆周速度反方向的夹角用β表示，称为流动角。叶片切线与圆周速度反方向的夹角，称为叶片安装角用β表示。流体沿叶片型线运动时，流动角β等于安装角βa。用下标l 和 2 表示叶片进口和出口处的参数，∞表 泵与风机考试试题 一、简答题（每小题5分，共30分） 1、离心泵、轴流泵在启动时有何不同，为什么？ 2、试用公式说明为什么电厂中的凝结水泵要采用倒灌高度。 3、简述泵汽蚀的危害。 4、定性图示两台同性能泵串联时的工作点、串联时每台泵的工作点、仅有 一台泵运行时的工作点 5、泵是否可采用进口端节流调节，为什么？ 6、简述风机发生喘振的条件。 二、计算题（每小题15分，共60分） 1、已知离心式水泵叶轮的直径D2=400mm，叶轮出口宽度b2＝50mm，叶片 厚度占出口面积的8％，流动角β2＝20?，当转速n＝2135r/min时，理论 流量q VT＝240L/s，求作叶轮出口速度三角形。 2、某电厂水泵采用节流调节后流量为740t/h，阀门前后压强差为980700Pa, 此时泵运行效率η=75%，若水的密度ρ=1000kg/m3，每度电费0.4元，求：（1）节流损失的轴功率?P sh； （2）因节流调节每年多耗的电费(1年=365日) 3、20sh-13型离心泵，吸水管直径d1＝500mm，样本上给出的允许吸上真空 高度[H s]＝4m。吸水管的长度l1＝6m，局部阻力的当量长度l e＝4m，设 沿程阻力系数λ＝0.025，试问当泵的流量q v＝2000m3/h，泵的几何安装高 度H g＝3m时，该泵是否能正常工作。 （当地海拔高度为800m，大气压强p a＝9.21×104Pa；水温为30℃，对应饱 和蒸汽压强p v＝4.2365 kPa，密度ρ＝995.6 kg/m3） 4、火力发电厂中的DG520-230型锅炉给水泵，共有8级叶轮，当转速为n ＝5050r/min，扬程H＝2523m，流量q V＝576m3/h，试计算该泵的比转 速。 绪论 思考题 1．在火力发电厂中有那些主要的泵与风机？其各自的作用是什么？ 答：给水泵：向锅炉连续供给具有一定压力和温度的给水。 循环水泵：从冷却水源取水后向汽轮机凝汽器、冷油器、发电机的空气冷却器供给冷却水。 凝结水泵：抽出汽轮机凝汽器中的凝结水，经低压加热器将水送往除氧器。 疏水泵：排送热力系统中各处疏水。 补给水泵：补充管路系统的汽水损失。 灰渣泵：将锅炉燃烧后排出的灰渣与水的混合物输送到贮灰场。 送风机：向锅炉炉膛输送燃料燃烧所必需的空气量。 引风机：把燃料燃烧后所生成的烟气从锅炉中抽出，并排入大气。 2．泵与风机可分为哪几大类？发电厂主要采用哪种型式的泵与风机？为什么？ 答：泵按产生压力的大小分：低压泵、中压泵、高压泵 风机按产生全压得大小分：通风机、鼓风机、压气机 泵按工作原理分：叶片式：离心泵、轴流泵、斜流泵、旋涡泵 容积式：往复泵、回转泵 其他类型：真空泵、喷射泵、水锤泵 风机按工作原理分：叶片式：离心式风机、轴流式风机 容积式：往复式风机、回转式风机 发电厂主要采用叶片式泵与风机。其中离心式泵与风机性能范围广、效率高、体积小、重量轻，能与高速原动机直联，所以应用最广泛。轴流式泵与风机与离心式相比，其流量大、压力小。故一般用于大流量低扬程的场合。目前，大容量机组多作为循环水泵及引送风机。3．泵与风机有哪些主要的性能参数？铭牌上标出的是指哪个工况下的参数？ 答：泵与风机的主要性能参数有：流量、扬程（全压）、功率、转速、效率和汽蚀余量。 在铭牌上标出的是：额定工况下的各参数 4．水泵的扬程和风机的全压二者有何区别和联系？ 答：单位重量液体通过泵时所获得的能量增加值称为扬程； 单位体积的气体通过风机时所获得的能量增加值称为全压 联系：二者都反映了能量的增加值。 区别：扬程是针对液体而言，以液柱高度表示能量，单位是m。 全压是针对气体而言，以压力的形式表示能量，单位是Pa。 5．离心式泵与风机有哪些主要部件？各有何作用？ 答：离心泵 叶轮：将原动机的机械能传递给流体，使流体获得压力能和动能。 吸入室：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。 压出室：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。 导叶：汇集前一级叶轮流出的液体，并在损失最小的条件下引入次级叶轮的进口或压出室，同时在导叶内把部分动能转化为压力能。 密封装置：密封环：防止高压流体通过叶轮进口与泵壳之间的间隙泄露至吸入口。 轴端密封：防止高压流体从泵内通过转动部件与静止部件之间的间隙泄漏 《泵与风机》课程设计指导书 一、设计任务书 1、设计目的 掌握离心式叶轮和进、出水室水力设计的基本原理和基本方法，加深对课堂知识的理解，培养学生进行产品设计、水泵改造及科学研究等方面的工作能力。 2、设计参数及有关资料 （1）泵的设计参数（见表1） （2）工作条件：抽送常温清水 （3）配用动力：用电动机作为工作动力 3、设计内容及要求 （1）设计内容： ①离心泵结构方案的确定 ②离心泵水力过流部件（进水室、叶轮、压水室）主要几何参数的选择和计算 ③叶轮轴面投影图的绘制 ④螺旋形压水室水力设计 （2）要求： ①用速度系数法和解析计算法进行离心泵水力设计 ②用保角变换法绘制叶轮叶片木模图 ③绘出压水室设计图 ④编写设计计算说明书 4、设计成果要求 （1）计算说明书应做到字迹工整、书面整洁、层次分明、文理通顺。文中所引用的重要公式、论点及结论均应交待依据。 （2）设计说明书中应包括计算、表格和插图（图表统一编号）配以目录和参考文献目录等内容统一装订成册。 （3）设计图纸要图面整洁、尺寸准确、线条匀称。 （4）手绘一张离心泵的总装简图，标注出主要的零部件的名称。 表1 设计参数 二、设计步骤 设计者应根据设计任务书给定的设计参数，参考有关设计资料，在规定的时间内完成任务书中提出的具体要求。提出以下设计步骤，供设计者参考。 （1）计算泵的比转数s n ，确定泵的结构方案。 （2）确定泵的进出口直径。s D 、t D 要求按标准直径选取。 （3）计算泵的允许汽蚀余量[]h ?或允许吸上真空高度[]s H （4）泵转速n 的确定。按满足汽蚀要求校核转速。所用转速均应与电动机档次一致。 （5）估算设计泵的效率P ，确定配套电动机的型号及传动方式。配套功率为(1.1~1.2)P P '=（kW ） （6）估算设计泵的效率（v η、h η、m η、η），总效率η应符合国家标准的要求。 （7）计算泵轴的最小直径min d ，并圆整到标准直径。 （8）确定叶轮的穿孔直径B d 。 （9）确定轮毂直径h d 画出泵轴草图，校核轮毂强度。 （10）确定叶轮进口直径0D 。 （11）初定叶片出口安装角2β。 （12）确定叶轮出口宽度2b 。 （13）选定叶片数z 。 （14）确定叶片厚度δ。 （15）确定叶片包角?。 （16）精算叶轮外径2D 。 （17）绘制叶轮轴面流道投影图。参照同比转数泵，拟定叶轮前后盖板轮廓线（盖板倾角、转弯、半径等）。 （18）检查轴面流道过水断面的面积变化是否合理。 （19）计算和确定叶片进口安装角1β。用保角变换法进行叶片绘型。 （20）螺旋型压水室水力设计。 离心泵、往复泵和风机的检维修 定义: 离心泵(Centrifugal pump ):是利用叶轮旋转而使水发生离心运动来工作的。水泵在启动前,必须使泵壳和吸水管内充满水，然后启动电机，使泵轴带动叶轮和水做高速旋转运动，水发生离心运动，被甩向叶轮外缘，经蜗形泵壳的流道流入水泵的压水管路。 往复泵(rec ip rocati ng pump :依靠活塞、柱塞或隔膜在泵缸内往复运动使缸内工作容积交替增大和缩小来输送液体或使之增压的容积式泵。 风机(Draught Fan)：依靠输入的机械能，提高气体压力并排送气体的机械，它是一种从动的流体机械。是把旋转的机械能转换为气体压力能和动能，并将气体输送出去的机械. 基本组成: 离心泵：叶轮，泵体，泵轴，轴承，密封环，填料函等。 往复泵：泵缸、活塞，活塞杆及吸入阀、排岀阀等 风机：叶轮、机壳、进风口、支架、电机、皮带轮、联轴器、消音器、传动件（轴承）等 工作原理: 离心泵：依靠高速旋转的叶轮，液体在惯性离心力作用下获得了能量以提高了压强。离心泵在工作前，泵体和进口管线必须灌满液体介质，防止气蚀现象的发生。当叶轮快速转动时，叶片促使介质很快旋转，旋转着的介质在离心力作用下从叶轮中废除，泵内的水被甩出后，叶轮的中心部分形成真空区域。 液体，一面又不断地给予吸入的液体一定的能力，将液体排除。 5 ' iHSE 一面不断地吸入 往复泵：由电动机通过减速器、皮带传动或无级调速器，带动曲轴旋转，推动连杆经滑块〔十字头〕使柱塞作直线往复运动，在泵头进口阀的启闭作用下达到吸排液目的。 风机：风机叶片中的空气与叶轮一块旋转，由于空气有一定的质量而产生离心力.空气从入口沿着叶片流向出口，入口处形成真空，空气在大气压力的作用下进入风机，在叶轮中获得能量后源源不断地从风机出口排出. 离心泵: 故障判断： 泵运行出现故障时，应该从地角螺栓是否松动、六角垫是否损坏、联轴器同心度是否符合要求、电机运转是否正常、轴承温度是否符合要求、润滑油油位是否正常、润滑油中是否有金属屑、泵轴是否窜动或上下跳动等方面进行判断。 泵的拆卸： 1. 首先断电、断水（或其他物料），关闭进出口阀门，并且确认断电报告； 2. 电机和水泵脱开后应点动电机，判断电机是否正常，这一点非常重要； 3. 在将悬架内的油脂放尽前，确认油脂内是否有杂质或金属屑，这一点非常重要，它可以帮助我们分析轴承、悬架等是否损坏； 4. 注意在拆除泵体与泵盖连接螺丝时要留下2条螺丝不要拆除，避免因阀门损坏而 造成水或物料大量溢出； 5. 有些泵体螺栓孔滑扣，已经改变了螺栓规格，在拆除螺丝时尽量做好标记对号入座，电机处的垫片也要做好标记，这样可以帮助我们提高工作效率。 泵的分解： 1. 拆卸叶轮锁母时注意观察叶轮锁母是否松动（如果松动可以造成机封泄露），然后 取下叶轮，同时注意叶轮与轴的配合间隙； 2. 拆下联轴器，注意要用拔轮器拆卸，不要用手锤或大锤拆卸，以免造成联轴器的损坏； 3. 拆下泵盖，拆开填料压盖，将填料（或机械密封）取出； 4. 在将轴承压盖拆下后，不要急于拆卸轴，要仔细检查轴承在悬架内是否窜动，以判断轴承悬架是否磨损； 5. 最后将轴承拆下，注意不要用手锤砸下轴承，要用拔轮器或专用工具拆卸，造成泵轴变形弯曲。 泵的检查、测量以及清洗： 1. 将轴承悬架用清洗剂或煤油仔细清洗干净（更换的新轴承悬架也要清洗） 承孔仔细测量（-0.017—-0.025）； 2. 将轴清洗干净后测量装轴承部位（+0.017—+0.025），装叶轮部位（+0.025）； 3. 测量密封环与叶轮的间隙，具体数值如下：（单位：mm） 叶轮密封环直径：W 50 最小直径间隙值：0.25 50~65 0.28 65~80 0.30 80~90 0.35 ,悬架轴+0.017—化工原理课程设计附录
3-473_泵与风机教案简稿(8)
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