流体力学泵与风机-PPT课件
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泵与风机完整课件
泵与风机完整课件
目录
CONTENTS
• 泵与风机基本概念及分类 • 泵与风机选型与设计 • 泵与风机运行特性及调节方法 • 泵与风机性能测试与评估 • 泵与风机故障诊断与维护保养 • 泵与风机节能技术探讨
01 泵与风机基本概念及分 类
定义及工作原理
定义
泵与风机是流体机械中的两类重 要设备，用于输送气体或液体， 提升流体的压力或输送流体。
01
02
03
变速调节
通过改变泵的转速来调节 流量和扬程，适用于需要 大范围调节且对效率要求 较高的场合。
节流调节
通过改变管路中阀门的开 度来调节流量和扬程，适 用于小范围调节且对效率 要求不高的场合。
切割叶轮调节
通过切割叶轮直径来改变 泵的扬程和流量，适用于 需要降低扬程或流量的场 合。
实例分析：某泵站运行调节策略优化
。
确定流量和扬程
根据工艺要求确定所需流量和 扬程，并考虑一定余量。
选择泵或风机类型
根据流体性质、输送距离、安 装条件等选择适合的泵或风机
类型。
校核性能参数
对所选泵或风机的性能参数进 行校核，确保其满足工艺要求
。
设计计算方法
相似换算
利用相似原理，将模型试验结 果换算到实际泵或风机的性能
参数上。
系统阻力计算
采用标准化的测试程序，包括准备、 安装、调试、运行和数据分析等步骤 ，确保测试结果的准确性和可重复性 。
性能测试标准
测试参数与指标
关注流量、扬程、功率、效率等关键 性能参数，以及振动、噪音、温升等 辅助指标，全面评估泵与风机的性能 表现。
遵循国际或行业内的相关标准，如 ISO、API等，以及特定的设备制造商 标准，确保测试的公正性和客观性。
目录
CONTENTS
• 泵与风机基本概念及分类 • 泵与风机选型与设计 • 泵与风机运行特性及调节方法 • 泵与风机性能测试与评估 • 泵与风机故障诊断与维护保养 • 泵与风机节能技术探讨
01 泵与风机基本概念及分 类
定义及工作原理
定义
泵与风机是流体机械中的两类重 要设备，用于输送气体或液体， 提升流体的压力或输送流体。
01
02
03
变速调节
通过改变泵的转速来调节 流量和扬程，适用于需要 大范围调节且对效率要求 较高的场合。
节流调节
通过改变管路中阀门的开 度来调节流量和扬程，适 用于小范围调节且对效率 要求不高的场合。
切割叶轮调节
通过切割叶轮直径来改变 泵的扬程和流量，适用于 需要降低扬程或流量的场 合。
实例分析：某泵站运行调节策略优化
。
确定流量和扬程
根据工艺要求确定所需流量和 扬程，并考虑一定余量。
选择泵或风机类型
根据流体性质、输送距离、安 装条件等选择适合的泵或风机
类型。
校核性能参数
对所选泵或风机的性能参数进 行校核，确保其满足工艺要求
。
设计计算方法
相似换算
利用相似原理，将模型试验结 果换算到实际泵或风机的性能
参数上。
系统阻力计算
采用标准化的测试程序，包括准备、 安装、调试、运行和数据分析等步骤 ，确保测试结果的准确性和可重复性 。
性能测试标准
测试参数与指标
关注流量、扬程、功率、效率等关键 性能参数，以及振动、噪音、温升等 辅助指标，全面评估泵与风机的性能 表现。
遵循国际或行业内的相关标准，如 ISO、API等，以及特定的设备制造商 标准，确保测试的公正性和客观性。
流体力学泵与风机课件
详细描述
流量是泵在单位时间内输送的流体体积或质量，是衡量 泵输送能力的重要参数。扬程是泵所输送流体的出口压 力与入口压力之差，反映了泵对流体所做的功。功率是 泵在单位时间内所做的功或消耗的能量，反映了泵的工 作效率。效率是泵的实际输出功率与输入功率之比，反 映了泵的工作效率。转速是泵轴的旋转速度，反映了泵 的工作速度。这些性能参数是选择和使用泵的重要依据 。
详细描述
风机的工作原理主要是通过叶轮旋转产生的离心力或升力，使气体获得能量，如 压力和速度等。当叶轮旋转时，气体被吸入并随叶轮一起旋转，在离心力的作用 下，气体被甩向叶轮的外部，并获得能量，然后通过导流器将气体排出。
风机的性能参数
总结词
风机的性能参数
详细描述
风机的性能参数主要包括流量、压力、功率和效率等。流量表示单位时间内通过风机的气体体积或质 量，压力表示气体通过风机时所受到的压力，功率表示风机所消耗的功率，效率表示风机输出功率与 输入功率之比。这些性能参数是衡量风机性能的重要指标。
具有流动性、连续性和不 可压缩性，对流体的作用 力可以分解为法向应力和 切向应力。
流体静力学
静压力
静压力计算
流体在平衡状态下作用在单位面积上 的力，与重力加速度和高度有关。
通过压强计或压力传感器测量流体中 的静压力。
静压力特性
静压力沿重力方向递增，垂直方向上 静压力相等。
流体动力学
流量与速
流量是单位时间内流过某 一截面的流体体积，流速 是单位时间内流过某一截 面的距离。
05
CATALOGUE
泵与风机的应用场景
泵的应用场景
工业用水处理
泵在工业用水处理中用 于输送水、悬浮物和化
学药剂等。
农业灌溉
《泵与风机》课件——第二章 流体静力学
第二章 流体静力学
知识点1
流体静压力及其特性
目录
特性
静压力在电力 生产中的应用
1
3
2
4
概念
流体压强的
表示方法
1 概念
dp P Ⅰ dA K A
Ⅱ
• 在流体内部或流体与固体壁面所 存在的单位面积上的法向作用力称 为流体的压强。
1 概念
• 当流体处于静止状态时，流 体的压强称为流体静压强，用符 号P表示，单位为Pa。
2 特性 方向性：流体静压强的方向与作用面相垂直，并指向作 用面的内法线方向。
原因:1)静止流体不能承受剪力，即τ=0，故p垂直受压面； 2)因流体几乎不能承受拉力，故p指向受压面。
3 流体压强的表示方法
绝对压力
相对压力
当流体的静压力是以 VS
绝对真空为零点算起时。
P = Pa + γh
以大气压力Pa为零点算 起的压力叫做相对压力。
(2)在静止液体中，任意一点的静压强由两部分组成：一部分是 自由液面上的压强p0；另一部分是该点到自由液面的单位面积上的 液柱重量ρgh。
(3)在静止液体中，位于同一深度(h＝常数)的各点的静压强相 等，即任一水平面都是等压面。
2 第二表达式
z1
p1
g
z2
p2
g
z p c
g
P0
P2 P1
Z1
Z2
2 第二表达式
薄膜盒入水越深，高度差h越大。 而保持薄膜盒入水深度不变，旋转薄 膜方向，发现高度差h不变。
2 特性
大小性：流体静压强与 作用面在空间的方位无关， 仅是该点坐标的函数。
即：任意一点的静压强 大小在各方向上都相等。
2 特性
知识点1
流体静压力及其特性
目录
特性
静压力在电力 生产中的应用
1
3
2
4
概念
流体压强的
表示方法
1 概念
dp P Ⅰ dA K A
Ⅱ
• 在流体内部或流体与固体壁面所 存在的单位面积上的法向作用力称 为流体的压强。
1 概念
• 当流体处于静止状态时，流 体的压强称为流体静压强，用符 号P表示，单位为Pa。
2 特性 方向性：流体静压强的方向与作用面相垂直，并指向作 用面的内法线方向。
原因:1)静止流体不能承受剪力，即τ=0，故p垂直受压面； 2)因流体几乎不能承受拉力，故p指向受压面。
3 流体压强的表示方法
绝对压力
相对压力
当流体的静压力是以 VS
绝对真空为零点算起时。
P = Pa + γh
以大气压力Pa为零点算 起的压力叫做相对压力。
(2)在静止液体中，任意一点的静压强由两部分组成：一部分是 自由液面上的压强p0；另一部分是该点到自由液面的单位面积上的 液柱重量ρgh。
(3)在静止液体中，位于同一深度(h＝常数)的各点的静压强相 等，即任一水平面都是等压面。
2 第二表达式
z1
p1
g
z2
p2
g
z p c
g
P0
P2 P1
Z1
Z2
2 第二表达式
薄膜盒入水越深，高度差h越大。 而保持薄膜盒入水深度不变，旋转薄 膜方向，发现高度差h不变。
2 特性
大小性：流体静压强与 作用面在空间的方位无关， 仅是该点坐标的函数。
即：任意一点的静压强 大小在各方向上都相等。
2 特性
泵与风机完整PPT课件
03
泵与风机运行调节与维护
运行调节方法
01
02
03
变速调节
通过改变泵与风机的转速 来调节流量，适用于电动 机驱动的设备。
节流调节
通过改变管道中阀门的开 度来调节流量，简单易行 但效率较低。
汽蚀调节
通过改变泵入口压力或温 度来调节流量，适用于某 些特定类型的泵。
维护保养措施
定期检查
对泵与风机的运行状态进 行定期检查，包括振动、 噪音、温度等指标。
高效水力设计
01
通过优化水力模型，降低水力损失，提高泵与风机的运行效率。
高效电机设计
02
采用高效电机，提高电机效率，降低能源消耗。
高效控制系统设计
03
采用先进的控制系统，实现泵与风机的智能控制和优化运行，
提高整体运行效率。
系统节能改造方案
系统诊断与优化
通过对现有泵与风机系统进行全 面诊断，找出能源浪费的症结所
实验讨论
03
04
05
1. 分析实验结果与理论 2. 讨论实验操作过程中 3. 提出改进实验方案或
预测的差异及原因；
遇到的问题及解决方法； 方法的建议。
THANKS
感谢观看
发生。
04
泵与风机节能技术及应用
节能技术概述
节能技术定义
通过改进设备设计、提高运行效率、减少能源浪费等手段，实现 能源的有效利用和节约。
节能技术分类
包括设备节能技术、系统节能技术广泛应用于工业、建筑、交通等领域，是实现可持续发展的重要 手段。
高效节能产品设计
确定转速n和功率P
根据所选类型和性能参数确定 转速和功率。
选型原则
根据实际需求，综合考虑性能 参数、可靠性、经济性等因素 进行选型。
流体力学泵与风机课件_PPT
2017/2/6
14
。
对不可压缩均质流体常数，
V1 A1 V2 A2
上式为不可压缩流体一维定常流动的总流连续性方程。该 式说明一维总流在定常流动条件下，沿流动方向的体积流 量为一个常数，平均流速与有效截面面积成反比，即有效 截面面积大的地方平均流速小，有效截面面积小的地方平 均流速就大。
2017/2/6
2017/2/6
4
图 3-2 流体的出流
2017/2/6
5
二、流体流动分类
可以把流体流动分为三类： （1）有压流动 总流的全部边界受固体边界的约束，即 流体充满流道，如压力水管中的流动。 （2）无压流动 总流边界的一部分受固体边界约束，另 一部分与气体接触，形成自由液面，如明渠中的流动。
（3）射流 总流的全部边界均无固体边界约束，如喷嘴 出口的流动。
36
（2）泵壳：泵体的外壳，包围叶轮 截面积逐渐扩大的蜗牛壳 形通道 液体入口— 中心 出口 — 切线
作用：
① 汇集液体，并导出液体； ② 能量转换装置
2017/2/6
2017/2/6
26
二、空蚀（气蚀） 空化产生的气泡被液流带走。当液流流到下游高压区 时，气泡内的蒸汽迅速凝结，气泡突然溃灭。气泡溃灭的 时间很短，只有几百分之一秒，而产生的冲击力却很大， 气泡溃灭处的局部压强高达几个甚至几十兆帕，局部温度 也急剧上升。大量气泡的连续溃灭将产生强烈的噪声和振 动，严重影响液体的正常流动和流体机械的正常工作；气 泡连续溃灭处的固体壁面也将在这种局部压强和局部温度 的反复作用下发生剥蚀，这种现象称为空蚀（气蚀）。剥 蚀严重的流体机械将无法继续工作。空蚀机理是尚在研究 中的问题。主要说法有二：①认为气泡突然溃灭时，周围
流体力学泵与风机第3章PPT课件
z p C
g
应与重力，粘性力，惯性力 处于动态平衡
一、流动分类
直线惯性力，离心惯性力 均匀流：流线平行的流动
不均匀流：
缓变流：流线近于平行的流动 急变流：流向变化显著的流动
均缓匀变流流
急变流 缓变流 急变流
缓变流
急变流
缓变流 缓变流
第22页/共69页
急变流
急变流
二、速度沿流线主法线方向的变化
分析流线主法线方向所受的力：
即：
z p u 2 H (常数)
2g
马格努斯效应动画 翼型动画
总水头线
位压 速 总 置强 度 水 水水 水 头 头头 头
b
u12 / 2g
c
p1 / g
1
不可压缩理想流体在重力场中作定常 流动时，沿流线单位重力流体的总水头 线为一平行于基准线的水平线。
z1
b'
u
2 2
/
2g
静水头线 c'
H
p2 / g
2. 流线微分方程
v ds 0
dx dy dz vx vy vz
u6
u1 u2 12 3
u3
6 u5 5
4
u4
流
线
第6页/共69页
3. 流线的性质
（1）流线彼此不能相交。
（2）流线是一条光滑的曲线， 不可能出现折点。
（3）恒定流动时流线形状不变， 非恒定流动时流线形状发生变化。
v1
交点 v2
§3.1 描述流体运动的两种方法
一、拉格朗日法
1.方法概要 着眼于流体各质点的运动情况，研究各质点的运动历程，通过综合所有被
研究流体质点的运动情况来获得整个流体运动的规律。
《泵与风机讲义》PPT课件
b1p b2 p D2 p b1 b2 D2
Dp D
Z p vZ1p w1p v2 p
v1
w1
v2
u2 p Dp np u2 D n
可推导出：
qvp qv
Dp D
3
nD32nV
q VP D32Pn PVP
（2）运动相似：速度三角形对应成比例——相似结果；
（3）动力相似：同名力对应成比例，但Re＞105，已自模
化——根本原因。
1、几何相似
1gp 1g ; 2gp 2g ; 1p 1;
满足数学表达式： b1p b2 p D2 p b1 b2 D2
Dp D
Zp Z
2、运动相似
满足数学式： v1p w1p v2 p v1 w1 v2
u2 p Dp np u2 D n
3、动力相似
模型、实型泵与风机的过流部分，相对应点流体微团上作用 的同名力比值相等，方向相同。 在泵与风机中，起主要作用的力是惯性力与黏性力，二者相 似的判据是雷诺数。泵风中流体雷诺数很大，流体处于阻力 平方区，即落在自模化区，自动满足动力相似。
§6-1 泵与风机的运行工况点
泵风性能曲线上的每一点对应一个工况， 泵风一旦在管路系统中运行时，其运行工 况点不仅仅与泵风本身性能曲线有关，而 且还取决于管路系统情况，即管路系统性 能曲线。
一、管路性能曲线
1、定义： 流体在管路系统中通过的流量与所需能量之间的关系曲线。
2、对于泵：
p”
p '' p ' Hc H p g hw
B A′
o
qvA
q q vM
流体力学泵与风机PPT课件
螺杆泵
外齿轮 内齿轮 双螺杆 三螺杆
真空泵
滑片泵等
其他类型泵
喷射泵
水锤泵等
4
※ 泵与风机的主要部件※
（一）离心泵与风机的主要部件
离心泵的主要部件有：叶轮、吸入室、压出室、 密封装置等。
叶轮一般由前盖板、叶片、后盖板和轮毂组成。
叶轮的分类
封闭式一般用于输送清水效率高 半开式一般用于输送杂质的流体 开式因效率低很少采用
（3）功率。功率主要有两种。 有效功率：是指在单位时间内通过泵与风机的全部流 体获得的总能量。这部分功率完全传递给通过泵与风 机的流体，以符号Ne表示，它等于流量和扬程（全压） 的乘积，常用的单位是kW，可按下式计算：
9
泵与风机的基本性能参数
Ne=γQ H = QP
（式10.1）
式中 γ—通过泵与风机的流体容重（kN/m3）。
29
离心式泵与风机的基本理论
随着泄漏的出现导致出口流量降低，又消耗一定的功 率。泄漏量q可（m3/s）按以下公式进行计算
图10.5 机内流体泄漏回流示意图
30
离心式泵与风机的基本理论
31
离心式泵与风机的基本理论
32
离心式泵与风机的基本理论
33
泵与风机的性能曲线
离心式泵与风机的性能曲线
34
泵与风机的性能曲线
11
泵与风机的基本性能参数
汽蚀余量是指水泵吸入口处单位重量液体必须具有的 超过饱和蒸汽压力的富余能量，也称为必须的净正吸 入水头。汽蚀余量一般用来反映泵的吸水性能，其单 位仍为mH2O。 Hs值与Hsv值是从不同角度反映水泵 吸水性能的参数，通常，Hs值越大，水泵吸水性能越 好；Hsv越小，水泵吸水性能越好。Hs及Hsv是确定 水泵安装高度的参数。 为了方便用户使用，每台泵或风机出厂前在机壳上都 嵌有一块铭牌，铭牌上简明地列出了该泵或风机生产 年月日及在设计转速下运转时，效率最高时的流量、 扬程(或全压)、转速、电机功率及允许吸上真空高度 值。
外齿轮 内齿轮 双螺杆 三螺杆
真空泵
滑片泵等
其他类型泵
喷射泵
水锤泵等
4
※ 泵与风机的主要部件※
（一）离心泵与风机的主要部件
离心泵的主要部件有：叶轮、吸入室、压出室、 密封装置等。
叶轮一般由前盖板、叶片、后盖板和轮毂组成。
叶轮的分类
封闭式一般用于输送清水效率高 半开式一般用于输送杂质的流体 开式因效率低很少采用
（3）功率。功率主要有两种。 有效功率：是指在单位时间内通过泵与风机的全部流 体获得的总能量。这部分功率完全传递给通过泵与风 机的流体，以符号Ne表示，它等于流量和扬程（全压） 的乘积，常用的单位是kW，可按下式计算：
9
泵与风机的基本性能参数
Ne=γQ H = QP
（式10.1）
式中 γ—通过泵与风机的流体容重（kN/m3）。
29
离心式泵与风机的基本理论
随着泄漏的出现导致出口流量降低，又消耗一定的功 率。泄漏量q可（m3/s）按以下公式进行计算
图10.5 机内流体泄漏回流示意图
30
离心式泵与风机的基本理论
31
离心式泵与风机的基本理论
32
离心式泵与风机的基本理论
33
泵与风机的性能曲线
离心式泵与风机的性能曲线
34
泵与风机的性能曲线
11
泵与风机的基本性能参数
汽蚀余量是指水泵吸入口处单位重量液体必须具有的 超过饱和蒸汽压力的富余能量，也称为必须的净正吸 入水头。汽蚀余量一般用来反映泵的吸水性能，其单 位仍为mH2O。 Hs值与Hsv值是从不同角度反映水泵 吸水性能的参数，通常，Hs值越大，水泵吸水性能越 好；Hsv越小，水泵吸水性能越好。Hs及Hsv是确定 水泵安装高度的参数。 为了方便用户使用，每台泵或风机出厂前在机壳上都 嵌有一块铭牌，铭牌上简明地列出了该泵或风机生产 年月日及在设计转速下运转时，效率最高时的流量、 扬程(或全压)、转速、电机功率及允许吸上真空高度 值。
泵与风机完整通用课件
03
风机的分类与性能参数
风机的分类
离心式风机
利用叶轮旋转产生的离心力进行气体压缩， 适用于大流量、低压力场合。
轴流式风机
利用叶轮旋转产生的推力进行气体压缩， 适用于低流量、高压力场合。
混流式风机
结合离心式和轴流式风机的特点，适用于 中流量、中压力场合。
罗茨风机
利用两个叶轮间空隙大小的变化进行气体 压缩，适用于高压力场合。
• 总结词：通过定期监测和维护泵与风机， 确保其正常运行，提高设备的使用寿命和 可靠性。
泵与风机的运行监测与维护
运行监测
监测泵与风机的振动、声音和温度等参数， 及时发现异常情况。 检查泵的出口压力、流量和电机电流等参 数，确保设备在正常范围内运行。
泵与风机的运行监测与维护
• 定期记录和分析监测数据，评估设备的性能和可靠性。
详细描述
泵的性能参数是衡量泵性能的重要指标，包括流量、扬程、功率、效率等。流量 表示单位时间内通过泵的流体体积或质量；扬程表示流体通过泵后所获得的总能 量；功率表示泵所消耗的机械功率；效率表示泵的能量转换效率。
泵的效率与损失
总结词
分析泵的效率与损失的来源，以及提高泵效率的方法。
详细描述
泵在工作过程中会存在各种形式的损失，如机械损失、水力损失等，这些损失 会导致泵的效率降低。为了提高泵的效率，需要分析各种损失的来源，并采取 相应的措施进行优化和改进。
风机的选型与设计
要点一
总结词
根据风量、风压、介质特性等参数选择合适的风机型号。
要点二
详细描述
风机的选型需要依据所需风量、风压以及介质特性进行选 择。不同类型和规格的风机具有不同的性能参数和使用范 围，因此需要根据实际情况进行选择。同时，还需要考虑 风机的效率和可靠性，以确保其长期稳定运行。
流体力学泵与风机ppt课件
h
rg
cos
1.2流体机械分类和结构 1.2.1流体机械的分类 • 按工作介质分类： 液体机械和气体机械两大类。液体机械最常见的是泵，气体机械最常 见的有通风机和鼓风机。 • 按工作原理分类： 叶轮式、容积式以及其他如射流泵等三大类。 1.2.2叶轮式泵与风机的结构与运行管理 叶轮式泵与风机一般根据作功原理可以分为离心式、轴流式和混流式。 （1）离心式泵与风机的工作原理和结构特性 离心泵启动前需要使泵体和水管内充满水，然后启动电动机带动叶轮 高速旋转，产生的离心力使流体随之旋转从而获得能量。流体沿离心 方向流出叶轮进入螺旋形机壳，将部分动能转化为压力能，再通过排 水管排出。叶轮连续旋转，在叶轮入口处不断形成真空，从而使流体 连续不断地被泵吸入和排出。
流体力学泵与风机
主要内容
1. 2. 3. 4. 5. 6. 流体与流体机械 流体力学基础 泵与风机的性能 流动阻力及管路特性曲线 泵与风机的运行与调节 管路系统设计与配置
1. 流体与流体机械
• 学习引导 本章介绍流体、流体机械、流体性质及几种主要流体机械的结构。对 流体机械在空调制冷系统中的应用也将通过实践环节进行介绍。 • 本章重点 （1）流体的主要特征、流体机械的作用 （2）流体的主要物理性质 （3）流体机械的分类 （4）离心式泵与风机的运行原理和组成结构 （5）轴流式泵与风机的运行原理和组成结构 （6）泵与风机在制冷系统中的应用质量的流体所占有的体积，即为v（m3/kg）。 1 V 其表达式为： v v m 或 1.1.3压缩性和热胀性 流体受压时体积缩小、密度增大的性质，称为流体的压缩性；流体受 热时体积膨胀、密度减小的性质，称为流体的热胀性。 （1）液体的压缩性和热胀性 液体的压缩性用压缩系数表示，它表示单位压增所引起的体积变化率。 dV V 表达式为：
泵与风机完整PPT课件
汽蚀余量Δhr:单位重量液体从泵吸入口至叶轮进口压力最低处的压力降
体积流量一定要在一定热力条件下定义才有意义。
功率和效率
轴功率：传到泵与风机
有效功率：
原动机输出功率：
轴上的功率
Pg
Psh
/ tm（kW）
Psh
Pe
/ （kW）
Pe
gqV H
1000
pqV（kW） 1000
原动机
传动装置
泵与风机
传动效率： tm
液体流经叶轮后所增
Hp（静压头） Hc(动压头) 加的动压头（在蜗壳
中其中一部分将转变 为静压能）
Hp用于克服装置中的流阻、液位 Hc表现为液流绝对速度增加。要 差和反压。要求Hp大于这三者之 求Hc不宜过大，因Hc大流阻大。
（四）损失与效率
Psh
Ph qVT HT
P qV HT
Байду номын сангаас
Pe qV H
PV Pm 容积损失功率 机械损失功率
正位移特性（容积泵、正位移泵） H
a）流量与管路特性无关
qV,Tf(z,A F,s,nr)
式中：
z泵缸;数 AF活塞面 ; 积
s冲程 ;
nr 往复次 . 数
b）压头与流量无关，取决于管路需要
理论上，往复泵压头可按系统需要无限增大。
实际上，受泵体强度及泵原动机限制。
qV
qV
qVT
往复泵特性曲线
有自吸能力，不需灌泵；旁路调节，不能封闭启动
• 另外，泵壳内的液体部分动能
还转变成静压能。
16
离心泵工作过程
•开泵前，泵内灌满要输送的液体。
•开泵后，泵轴带动叶轮一起高速旋转产
体积流量一定要在一定热力条件下定义才有意义。
功率和效率
轴功率：传到泵与风机
有效功率：
原动机输出功率：
轴上的功率
Pg
Psh
/ tm（kW）
Psh
Pe
/ （kW）
Pe
gqV H
1000
pqV（kW） 1000
原动机
传动装置
泵与风机
传动效率： tm
液体流经叶轮后所增
Hp（静压头） Hc(动压头) 加的动压头（在蜗壳
中其中一部分将转变 为静压能）
Hp用于克服装置中的流阻、液位 Hc表现为液流绝对速度增加。要 差和反压。要求Hp大于这三者之 求Hc不宜过大，因Hc大流阻大。
（四）损失与效率
Psh
Ph qVT HT
P qV HT
Байду номын сангаас
Pe qV H
PV Pm 容积损失功率 机械损失功率
正位移特性（容积泵、正位移泵） H
a）流量与管路特性无关
qV,Tf(z,A F,s,nr)
式中：
z泵缸;数 AF活塞面 ; 积
s冲程 ;
nr 往复次 . 数
b）压头与流量无关，取决于管路需要
理论上，往复泵压头可按系统需要无限增大。
实际上，受泵体强度及泵原动机限制。
qV
qV
qVT
往复泵特性曲线
有自吸能力，不需灌泵；旁路调节，不能封闭启动
• 另外，泵壳内的液体部分动能
还转变成静压能。
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离心泵工作过程
•开泵前，泵内灌满要输送的液体。
•开泵后，泵轴带动叶轮一起高速旋转产
《泵与风机讲义》PPT课件
联立上述两式并消去
n0/n得：
H A H B H const.
qV2A
qV2B
qV2
图4-26 转速不同时的性能换算
可见：当转速改变时，工况相似的一系列点其扬程与流 量的平方之比为一常数。上式还可改写为：
即相似抛物线方程： H KqV2 （4－35）
上式表明：当转速改变时，工况相似的一系列点是按二次抛 物线规律变化的，且抛物线的顶点位于坐标原点。我们称此
b1p b2 p D2 p b1 b2 D2
Dp D
Z p vZ1p w1p v2 p
v1
w1
v2
u2 p Dp np u2 D n
可推导出：
qvp qv
Dp D
3
np n
Vp V
可变形：
qV D32nV
q VP D32Pn PVP
Dp
D
np n
2 hp
h
D n
（4－26）
（4－27）
H
D22 n 2 h
const.
或
p
D22 n 2 h
const.
描述：几何相似泵（或风机），在相似的工况下，其扬程 （或全压）与叶轮直径及转速的二次方、以及流动效率 （或流体密度）的一次方成正比。
3、功率相似定律
m
k1 k3 k1
k2 k1n2 D4
a
b n2 D4
（假定线性尺寸D2不变）
结论：对于小模型、降转速，↓↓（m↓）。
三、相似定律的特例
实际应用相似定律时，会遇到以下特殊情况：
n0/n得：
H A H B H const.
qV2A
qV2B
qV2
图4-26 转速不同时的性能换算
可见：当转速改变时，工况相似的一系列点其扬程与流 量的平方之比为一常数。上式还可改写为：
即相似抛物线方程： H KqV2 （4－35）
上式表明：当转速改变时，工况相似的一系列点是按二次抛 物线规律变化的，且抛物线的顶点位于坐标原点。我们称此
b1p b2 p D2 p b1 b2 D2
Dp D
Z p vZ1p w1p v2 p
v1
w1
v2
u2 p Dp np u2 D n
可推导出：
qvp qv
Dp D
3
np n
Vp V
可变形：
qV D32nV
q VP D32Pn PVP
Dp
D
np n
2 hp
h
D n
（4－26）
（4－27）
H
D22 n 2 h
const.
或
p
D22 n 2 h
const.
描述：几何相似泵（或风机），在相似的工况下，其扬程 （或全压）与叶轮直径及转速的二次方、以及流动效率 （或流体密度）的一次方成正比。
3、功率相似定律
m
k1 k3 k1
k2 k1n2 D4
a
b n2 D4
（假定线性尺寸D2不变）
结论：对于小模型、降转速，↓↓（m↓）。
三、相似定律的特例
实际应用相似定律时，会遇到以下特殊情况：
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1-1流向截面2-2。测得截面1-1的水流平均流速V 2m/s，
已知d1=0.5m，
d2=1m，试求截面2-2处的平均流速
V
为
2
多少？
【解】 由式（3-33）得
V1 4d12 V2 4d22
V2
V1dd122
20.52 1
0.5(m/s)
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图 3-14 输水管道
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图 3-2 流体的出流
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二、流体流动分类 可以把流体流动分为三类： （1）有压流动 总流的全部边界受固体边界的约束，即
流体充满流道，如压力水管中的流动。 （2）无压流动 总流边界的一部分受固体边界约束，另
一部分与气体接触，形成自由液面，如明渠中的流动。 （3）射流 总流的全部边界均无固体边界约束，如喷嘴
目录
• 第一章：流体力学 • §1–1 流体运动的一些基本概念 • §1–2 流体运动的连续性方程 • §1–3伯努利（Bernoulli）方程 • §1–4 液体的空化和空蚀现象 • 第二章：泵与风机
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1
流体运动学研究流体的运动规律，如速度、加速度等 运动参数的变化规律，而流体动力学则研究流体在外力作 用下的运动规律，即流体的运动参数与所受力之间的关系。 本部分主要介绍流体运动学和流体动力学的基本知识，学 习流体力学中的几个重要的基本方程：连续性方程、动量 方程和能量方程，这些方程是分析流体流动问题的基础。
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图 3-9 均匀流
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图 3-10 非均匀流
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缓变流 急变流
缓变流
急变流 缓变流 急变流
急变流 缓变流 急变流
图 3-11 缓变流和急变流
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第二节 流体流动的连续性方程
连续性方程是质量守恒定律在流体力学中的应用。我 们认为流体是连续介质，它在流动时连续地充满整个流场。 在这个前提下，当研究流体经过流场中某一任意指定的空 间封闭曲面时，可以断定：若在某一定时间内，流出的流 体质量和流入的流体质量不相等时，则这封闭曲面内一定 会有流体密度的变化，以便使流体仍然充满整个封闭曲面 内的空间；如果流体是不可压缩的，则流出的流体质量必 然等于流入的流体质量。
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17
第三节伯努利（Bernoulli）方程
z
p
V2
常数
g 2g
(3-42)
在特殊情况下，绝对静止流体V=0，由式(3-41)可以得到静力学基本 方程
一、方程的物理意义和几何意义
为了进一步理解理想流体微元流束的伯努利方程，现来叙述该方 程的物理意义和几何意义。
1、物理意义
理想流体微元流束的伯努利方程式（3-41）中，左端
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3
不相同。这时从管道中流出的射流形状也不随时间而变。 这种运动流体中任一点的流体质点的流动参数(压强和速 度等)均不随时间变化，而只随空间点位置不同而变化的 流动，称为定常流动。现将阀门A关小，则流入水箱的水 量小于从阀门B流出的水量，水箱中的水位就逐渐下降， 于是水箱和管道任一点流体质点的压强和速度都逐渐减小， 射流的形状也逐渐向下弯曲。
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。 对不可压缩均质流体常数，
V1A1 V2A2
上式为不可压缩流体一维定常流动的总流连续性方程。该 式说明一维总流在定常流动条件下，沿流动方向的体积流 量为一个常数，平均流速与有效截面面积成反比，即有效 截面面积大的地方平均流速小，有效截面面积小的地方平 均流速就大。
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【例3-6】 有一输水管道，如图3-14所示。水自截面
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前两项的物理意义，在静力学中已有阐述，即第一项z表 示单位重量流体所具有的位势能；第二项p/(ρg)表示单位 重量流体的压强势能；第三项V2/(2g)理解如下：由物理学 可知，质量为m的物体以速度V运动时，所具有的动能为 Mv2/2，则单位重量流体所具有的动能为V2/(2g)即 (mV2/2)/(mg)= V2/(2g) 。所以该项的物理意义为单位重量 流体具有的动能。位势能、压强势能和动能之和称为机械 能。因此，伯努利方程可叙述为：理想不可压缩流体在重 力作用下作定常流动时，沿同一流线（或微元流束）上各 点的单位重量流体所具有的位势能、压强势能和动能之和 保持不变，即机械能是一常数，但位势能、压强势能和动 能三种能量之间可以相互转换，所以伯努利方程是能量守 恒定律在流体力学中的一种特殊表现形式。
dqm分别为： dqv=VdA
(3-16)
dqm=ρVdA
(3-17)
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图 3-6 管内流动速度分布
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六、均匀流和非均匀流
根据流场中同一条流线各空间点上的流速是否相同， 可将总流分为均匀流和非均匀流。若相同则称为均匀流，
V u (x ,y )i v (x ,x )j
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一、连续性方程
在工程上和自然界中，流体流动多数都是在某些周界所限定的空 间内沿某一方向流动，即一维流动的问题，所谓一维流动是指流动参 数仅在一个方向上有显著的变化，而在其它两个方向上的变化非常微 小，可忽略不计。例如在管道中流动的流体就符合这个条件。
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出口的流动。
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三、流量和平均流速
单位时间内通过有效截面的流体体积称为体积流量，
以qv表示。其单位为m3/s、m3/h等。
单位时间内通过有效截面的流体质量称为质量流量,以
qm表示，其单位为kg/s、t/h等。
由于微元流束有效截面上各点的流速V是相等的，所
以通过微元流束有效截面积为的体积流量dqv和质量流量
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第一节 流体运动的一些基本概念
在讨论流体运动的基本规律和基本方程之前，为了便 于分析、研究问题，先介绍一些有关流体运动的基本概念。
一、定常流动和非定常流动
根据流体的流动参数是否随时间而变化，可将流体的 流动分为定常流动和非定常流动，现举例说明如下：如图 3-2所示装置，将阀门A和B的开度调节到使水箱中的水位 保持不变，则水箱和管道中任一点(如1点、2点和3点等) 的流体质点的压强和速度都不随时间而变化，但由于1、2、 3各点所处的空间位置不同，故其压强和速度值也就各