离心泵与风机的性能

第三章 泵与风机的性能(1)泵与风机实际H-Q 特性曲线及其主要影响因素 ①叶轮叶片出口角β2∞变化时的影响。

②叶轮叶片出口外径 D 2 变化时的影响。

③叶轮叶片出口宽度 b 2 变化时的影响。

④叶轮转速n 变化时的影响。

⑤实际叶轮为有限叶片数(Z ≠∞)的影响。

⑥实际流体具有粘性而产生摩擦损失的影响。

⑦偏离额定工况而产生冲击损失的影响。

⑧实际流道的泄露而产生容积损失的影响。

⑨泵与风机的实际Ｈ－Ｑ特性曲线的形式。

首先，根据Euler 方程讨论泵与风机实际性能曲线的主要影响因素为提高理论扬程通常取叶片入口角α1=90°，则额定工况下，流体沿径向进入叶轮，即V 1u ∞=0，代入Euler 方程:又由出口速度三角形得到：式中：显然对于已给定参数的叶轮来说，理论扬程 H T ∞ 与理论流量 Q T 之间呈线性关系。

直线的斜率为： ，直线的截距为：由上述Euler 方程，我们可以讨论各个因素的影响。

① 叶轮叶片出口角β2∞的影响根据前面所得到的结果可知：叶轮叶片出口角β2∞的变化只影响斜率，而不影响其截矩。

我们可对以下三种情况讨论：a) β2∞＜ 90°(后向))(11122V u V u H u u T g ∞∞∞-=β∞∞∞-=222,2ctgVu V m u FQ b D Q VTTm 2222==∞πb D u g ctg 2222πβ∞-g u 2202222<-∞bD u g ctgπβb) β2∞＝90°(径向)c) β2∞＞ 90°(前向)②叶轮外径D 2的影响∵斜率:∴斜率与叶轮外径D 2无关。

又∵截矩：∴截矩与叶轮外径D 2的平方成正比。

③叶轮出口宽度b 2的影响∵斜率:∴斜率的绝对值与叶轮出口宽度 b 2 的大小成反比。

又∵截矩：∴截矩与叶轮出口宽度 b 2 无关。

④转速 n 的影响 ∵斜率：∴斜率的绝对值与叶轮转速 n 的大小成正比。

泵与风机的性能1、某台IR125-100-315型热水离心泵的流量为240m3/h，扬程为120m，泵效率为77％，热水温度为80℃，密度为970kg/m3，试计算该泵有效功率和轴功率的大小。

解：（m3/s）该泵有效功率为：（kW）该泵轴功率为：（kW）2、某台离心通风机的额定参数为：流量44090 m3/h，全压105mmH2O，风机效率0.88。

采用联轴器直联传动，ηtm=0.98，取电动机容量富余系数k=1.15，问该风机应选用多大容量的电动机？解：（m3/s）（Pa）电动机的容量应为：（kW）说明：电动机的容量一般是指电动机的铭牌额定输出功率，在工程实际中，进行了上述计算后，应查阅有关电动机产品系列，选用容量等级等于或略大于16.8kW的电动机，对于本题可选用容量为18.5 kW的电动机。

风机全压单位换算是1 mmH2O等于9.797Pa，工程计算时可取10Pa。

3、某电厂循环水泵的电动机输入功率为1720 kW，电动机效率为0.90，直联传动效率为0.98，泵的扬程为20m，循环水的密度为1000 kg/m3，问该循环水泵的流量为多少立方米/小时（取泵的效率为0.78）？解：由公式得：（m3/s）（m3/h）4、若水泵流量qV为25L／s，泵出口压力表读数p B为32×104Pa，入口处真空表读数p m为4×104Pa，吸入管直径d1为100cm，出水管直径d2为75cm，电动机功率表读数p g为12.6kW，电动机效率η1为0.9，传动效率η2为0.97。

试求泵的轴功率、有效功率及泵的总效率。

解：d1＝100cm＝1m，d2＝75cm＝0.75m泵入口的流速w1＝qV／A1＝4qV／πd21＝4×25×10－3(3.14×12)＝0.032(m／s)泵出口的流速w2＝qV／A2＝4qV／πd22＝4×25×10－3／(3.14×0.752)＝0.057(m／s)水获得的能量H＝(p B＋p m)／ρg＋(w22－w21)／2g＝(32×104＋4×104)／1000×9.81＋(0.0572－0.0322)／(2×9.81)＝36.69(m)所以泵的有效功率P e＝ρg qVH／1000＝1000×9.81×25×10－3×36.69／1000＝8.998(kW)所以泵的总效率η＝P e／(P gη1η2)×100%＝8.998／(12.6×0.9×0.97)×100%＝81.8%泵的轴功率P sh＝P e／η＝8.998／0.818＝11(kW)答：泵的轴功率为11kW，有效功率为8.998kW，泵的总效率为81.8%。

流体力学泵与风机方程式（Z+p/γ）=C 从物理学：Z项是单位重量液体质点相对于基准面的位置势能，p/γ项是单位重量液体质点的压力势能，Z+p/γ项是单位重量液体的总势能，（Z+p/γ）=C表明在静止液体中，各液体质点单位重量的总势能均相等。

从水力学：Z为该点的位置相对于基准面的高度，称位置水头，p/γ是该点在压强作用下沿测压管所能上升的高度，称压强水头，Z+p/γ称测压管水头，它表示测压管液面相对于基准面的高度，（Z+p/γ）=C表示同一容器的静止液体中，所有各点的测压管液头均相等。

——————————————等压面：①在连通的同种静止液体中，水平面必然是等压面②静止液体的自由液面是水平面，该自由液面上各点压强均为大气压钱，所以自由液面是等压面③两种不同液体的分界面是水平面，故该面也是等压面——————————————绝对压强=相对压强+真空压强——————————————压强的量度单位：①用单位面积上所受的压力来表示，单位N/m2，或Pa②用液柱的高度来表示，mH2O、mmHg、mmH2O，h=p/γ③用大气压的倍数来表示，单位为工程大气压和标准大气压，1atm=101.325kPa。

——————————————流线：同一时刻流场中一系列流体质点的流动方向线，即在流场中画出的一条曲线，在某一瞬时，该曲线上的任意一点的流速矢量总是在该点与曲线相切。

迹线：某一流体质点在连续时间内的运动轨迹。

——————————————能量方程式的意义（物理意义）：z表示单位重量流体的位置势能，简称位能，简称位能，p/γ表示单位重量流体的压力势能，简称压能，av2/2g表示单位重量流体的平均势能，简称动能，hw表示克服阻力所引起的单位能量损失，简称能量损失，z+p/γ表示单位势能，z+p/γ+av2/2g表示单位总机械能。

（几何意义）方程式中各项的单位都是米，具有长度量纲[L]表示某种高度，可以用几何线段来表示，流体力学上称为水头，z称为位置水头，p/γ称为压强水头，av2/2g 称为流速水头，hw称为水头损失，z+p/γ称为测压管水头（Hp），z+p/γ+av2/2g称为总水头（H）——————————————沿程水头损失：在管路中单位水流的沿程能量损失。

i=0
图4-15
流道宽度B’>B
图4-16
1a (1g )
◆叶片进口边的布置
叶片进口边的延伸布置既增大了叶片的作功面积,又由于周 速的减小,提高了泵的抗汽蚀性能。
图4-17 图4-18
1-平行布置:
2-延伸布置:
a
1
叶片进口边的布置
2
b
c
δ
叶片进口边的布置
平行布置: 延伸布置
图4-17
延伸布置造成叶片在前/后盖板 和 中间流线处的液流角不等，使 叶片进口边成为扭曲。
■叶轮结构参数对离心泵与风机性能的影响
■内容简介 ◆叶片进口安装角 ◆叶片进口边的布置 ◆叶轮出口宽度 ◆离心叶轮和导叶的匹配 ◆叶片出口安装角、叶片数和叶片包角 ◆锉削叶片出口厚度
◆叶片进口安装角
叶片进口安装角不仅影响泵的抗汽蚀性能，而且 影响泵的扬程和效率。
图4-15 图4-16
冲角i 1 1a 20 ~ 10 0 1 液流角(见进口速度三角形 ); 1a (1g ) 叶片进口安装角
13
离心风机在全压相等时，满足： qV' b2' qV b2
b2 b2' b2"
效率最高点向大流量方向移动. 功率
图4-19
◆离心叶轮与导叶的匹配
叶轮叶片数与导叶数忌讳采用偶数与偶数的组合， 否则会产生较大的振动与压力脉动。
图4-20
图4-20
间隙A起了“低通滤波器”的作用。
间隙A与B越小，冲击越大，且 出现压力脉动，产生噪声，损坏 零件。
◆尾迹损失与锉削叶片出口厚度
尾迹损失
产生原因：叶片尾部有一定厚度，气体从叶道中流出时，通流面积突 然扩大，气流速度下降，边界层发生突然分离，在叶片尾部外缘形成 气流旋涡区，尾迹区。尾迹区气流速度与主气流速度、压力相差较大， 相互混合，产生的能量损失。 大小：与叶道出口速度，叶片厚度及叶道边界层有关。 减少措施：采用翼型叶片 代替等厚叶片；将等厚叶 片出口非工作面削薄。