泵与风机的叶轮理论与性能

流体力学泵与风机的课后习题泵与风机的结构1、指出离心式风机主要部件名称2、指出轴流泵主要部件名称3、在下列热力发电厂的泵与风机序号中选择至少两个正确序号填入下面各题的空白处。

（a）锅炉给水泵 （b）汽轮机凝结水泵 （c）循环水泵（d）送风机 （e）引风机 （f）排粉风机 （g）烟气循环风机1）热力发电厂的泵与风机中 可以采用轴流式；2）热力发电厂的泵与风机中 应注意防磨、防积灰和防腐蚀；3）热力发电厂的泵与风机中 输送的是饱和热水，应采取防汽蚀措施。

4、简述热力发电厂主要有哪些风机？根据所输送的气体性质说明它们在结构上应注意哪些问题？5、轴端密封的方式有几种？它们各自是起到怎样的密封作用？各有何特点？泵与风机的叶轮理论1、转速n=1500r/min的离心风机，叶轮内径D1=480mm。

叶片进口处空气相对速度ω1=25m/s，与圆周速度的夹角为β1=60°，试绘制空气在叶片进口处的速度三角形。

答案：2、有一离心泵转速为1450r/min，其叶轮的进口尺寸为：宽度 ，直径 ，安装角 。

假设有无限多叶片且叶片为无限薄，不考虑叶片厚度对流道断面的影响。

(1)设液体径向流入叶轮，计算叶轮的理论流量。

(2)转速不变，理论流量增大20％，设进口相对流动角仍等于安装角，计算绝对速度的圆周分速度，并说明它的方向是否与圆周速度方向一致。

分析：按照题目已知条件，要计算叶轮理论流量，应想到它等于叶轮进口流道断面面积与进口径向分速度的乘积，进口流道断面面积很容易看出如何计算，进口径向分速度需根据进口速度三角形进行计算，那么就要进一步找出速度三角形的三个参数，从题意中已知了相对流动角 ，容易看出圆周速度如何计算，剩下的一个条件是什么呢？其实，“设液体径向流入叶轮”隐含了一个条件，它意味着进口绝对速度方向为径向，而径向总是与圆周速度方向垂直，所以进口绝对流动角 。

解：(1) 由题意知：、。

（m/s）画出速度三角形（图略），由图知：（m/s） 理论流量为：（m3/s）(2) 由题意知：，圆周速度不变为m/s，流量增大20％，相应的也增大20％（因为叶轮进口流道断面面积不变），即 m/s画出速度三角形（图略），由图知：m/s其方向与圆周速度的方向相反。

泵与风机属通用的流体机械。

它是将原动机的机械能传递给流体，使流体获得压力能和动能的机械。

泵与风机的流量、扬程、全压与转速有关。

转速越高，则输送的流量、扬程、全压亦越大。

叶轮级数减少，轴变粗短。

离心式：叶轮高速旋转时产生的离心力使流体获得能量，即流体通过叶轮后，压能和动能都得到提高，从而能够被输送到高处或远处。

流体沿轴向流入叶轮并沿径向流出。

轴流式：利用旋转叶轮、叶片对流体作用的升力来输送流体，并提高其压力。

流体沿轴向流入叶轮并沿轴向流出。

假设（1）泵与风机内流动的流体为无黏性流体。

在推导方程时可不计能量损失。

（2）叶轮上叶片厚度无限薄，叶片数无穷多，所以流道的宽度无限小，那么流体完全沿着叶片的弯曲形状流动。

分析（1）当叶轮内流量减小到某一值时，即Wm 降低到某一值时，会出现叶片工作面上的相对速度W=0。

若流量再下降时，则在叶片的工作面上出现逆流。

所以，对于每个叶轮都有一个临界的工作流量。

泵与风机运转时，输送的流量低于这个临界流量时，会在叶片的工作面上产生逆流。

（2）如果流道内的流量不变，则轴向漩涡与叶片数Z （即流道宽度B ）有关，与泵与风机叶轮的旋转角速度W 有关。

目前，大容量的锅炉给水泵转速都较高，因此有可能在叶片的工作面上出现12m k B B R ωω⎛⎫>+⎪⎝⎭，产生逆流的速度区，造成扬程下降。

为此，需要改变流道宽度B ，或装置长短叶片。

黏性流体在泵与风机中流动时，存在沿程阻力，局部阻力及冲击阻力损失，使扬程或全压下降。

因为在推导公式时，曾作了两个假设，假设与实际情况并不相符，因而实际应用时，须进行修正。

离心式叶轮叶片的型式：后弯式叶片、前弯式叶片、径向式叶片采用后弯式叶片原因：（1）后弯式叶片流动效率高（2）后弯式叶片流道效率高（3）后弯式叶片性能稳定离心泵主要部件：叶轮、吸入室、压出室、轴向力和径向力平衡装置及轴端密封装置。

叶轮组成：前盖板、叶片、后盖板、轮毂。

单吸与双吸之分。

课程名称热工与流体机械任课老师乔红编写日期授课日期授课班级基本课题泵与风机概述课程要求掌握泵与风机的分类、工作原理和主要性能参数，了解泵与风机在国民经济中，尤其是电厂的作用、发展趋势及新技术成就作业布置第一章泵与风机概述一、课程性质泵与风机是将原动机的机械能转换为被输送流体的压能和动能的一种动力设备。

输送液体的机械设备称为泵。

即：泵的主要作用是提高液体能量并输送液体。

输送气体的机械设备称为风机。

即：风机的主要作用是提高气体能量并输送气体。

二、泵与风机在国民经济建设和火电厂的地位给水泵：向锅炉输送水。

循环水泵：向汽轮机凝汽器输送冷却水。

凝结水泵：排送凝汽器中的凝结水。

疏水泵：排送热力系统中各处的疏水。

补给水泵：补充管路系统的汽水损失。

灰渣泵、冲灰水泵：排除锅炉燃烧后的灰渣等。

润滑油泵：供给汽轮机各轴承润滑油的泵。

炉膛燃烧需要空气和煤粉，设有排粉风机，送风机，排除锅炉燃烧后的烟气设有引风机。

三、电厂用泵与风机输送的介质泵输送的介质有给水、凝结水、冷却水、润滑油、水与灰渣的混合物等。

风机输送的介质有空气、烟气、煤粉和空气的混合物。

第二节泵与风机的分类及工作原理一、泵与风机的分类1、按工作原理来分类（1）泵分为：叶片式泵（依靠叶轮旋转，叶片对流体做功），容积式泵（工作室容积的周期性变化来输送流体），其他类型的泵叶片式泵又分为：离心泵（离心惯性力作用）轴流泵（叶轮对流体推力作用）混流泵容积式泵又分为：往复泵（工作部件往复间歇运动）齿轮泵（）螺杆泵其他类型的泵又分为：喷射泵、水击泵、真空泵（2）风机分为：叶片式风机 容积式风机叶片式风机又分为：离心风机、轴流风机、混流风机容积式风机又分为：往复风机、回转风机2、按产生的压强分类（1）泵： 低压泵 MP a 2p < 中压泵 MP a 6p MP a 2<< 高压泵 MP a 6p >（2）风机：通风机 KP a 15p < 鼓风机 kPa 340p kPa 15<< 压气机：MP a 6p > 通风机又可分为：离心通风机 轴流通风机离心通风机又可分为：低压离心通风机 KPa p 1<中压离心通风机 KPa 3p KPa 1<<高压离心通风机 KP a 15p KP a 3<<轴流通风机又可分为：低压轴流通风机 KPa p 5.0<高压轴流通风机 KPa 5p KPa 5.0<<3、按在生产中的用途分类给水泵 凝结水泵 循环水泵 疏水泵 灰渣泵 送风机 引风机 排粉风机等二、 泵与风机的工作原理（一） 叶片式泵与风机的工作原理叶片式泵与风机是依靠装在主轴上叶轮的旋转运动，通过叶轮的叶片对流体做功来提高流体能量，从而实现输送流体的。

（红色字是需要删除的内容，绿色字是改动过的内容，仅做参考！）第十一章 相似理论在泵与风机中的应用【本章重点】泵与风机的相似条件与相似定律，比转数与无因次性能参数。

【本章难点】相似定律的应用【学习目标】理解泵与风机几何、运动、动力相似的内容；掌握流量、扬程和功率（相似）定律的具体内容，理解比转数对风机的分类方法（，掌握风机性能曲线与无因次性能曲线的换算方法）。

泵与风机的相似理论（定律）是研究几何相似的泵或风机在相似工况之间性能参数的关系。

（它应用于）泵与风机的研制、选用与运行中（性能参数的换算），可以解决以下三方面问题。

首先，研制新的泵与风机尤其大型机，需要通过模型试验，原型与模型之间性能参数按相似律进行换算。

第二，泵与风机的设计与制造按系列进行，同一系列的泵与风机是几何相似的，它们的性能参数符合相似律。

第三，同一台泵与风机，当转数（速）改变或流体密度改变时，性能参数随之变化，需要用相似律进行换算。

工程上使用的泵与风机有不同的尺寸，并且可以在不同的转速下运行。

对于不同尺寸的和转速的泵与风机，其工作参数各不相同，但存在内部流动彼此相似的泵与风机。

根据流动的相似性，相似的泵和风机相应的运行参数（之）间必（然）存在着一定的关系，这种关系正是相似理论所描述的。

第一节 相似条件根据流体力学中的相似理论我们可以知道，要使泵与风机内部流体流动相似，必须满足几何相似、运动相似和动力相似三个相似条件。

在下面的讨论中，以下标“m”表示模型的各参数，和以“p”表示原型的各参数。

一、 几何相似几何相似是指模型和原型各对应的线性尺寸成比例且比值为一常数，对应的角度相等，叶片数相等。

图11-1表示满足几何相似的两个叶轮,其参数满足:pm p m p m p m p m D Db b b b D D D D ==== 22112211 （11-1）p m 11ββ=，p m 22ββ=（图中实型中的参数无下标）图11-1 几何相似和运动相似的叶轮二、 运动相似运动相似是指几何相似的泵与风机的流场中，流体对应点对应的速度大小成同一比值为一常数，且夹角相等，方向相同。

1.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<90º时为前弯叶片叶轮，β2=90 º时为径向叶片叶轮，β2>90º时为后弯叶片；对应于三种叶轮效率为低高中。

2前向式叶轮的叶片弯曲方向与叶轮旋转方向相同。

3.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。

4. 泵与风机中能量转换时的损失可分为机械损失,水力损失,容积损失5.要保证泵不发生汽蚀，首先要正确地确定泵的几何安装高度。

6.泵串联运行时，所输送的流量均相等，而串联后的总场程为串联各泵所产生的扬程之和。

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。

1.泵与风机是指以流体为工作介质与能量载体的机械设备。

2.叶片式流体机械中，介质作用于叶片的力是惯性力。

3.从理论上来讲，泵与风机的设计工况与最高效率点工况是一致的。

4.叶片式流体机械冲角的存在破坏了无冲击进口条件，大流量工况为负冲角，小流量工况为正冲角。

6.反作用度的意义是静压与全压的比值，其表达式是θ=p st/p t。

8.我国水泵行业习惯使用的比转速表达式为n s=3.65q1/2/h3/4。

9.离心式流体机械无穷叶片数时，理论扬程随流量的变化规律与β2有关，当β2>90о时，扬程升高β2=90о不变；β2<90º降低。

3.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，越不容易发生汽蚀。

5.反作用度表示静压能在总能量头中的比重。

7.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1.通风机的静压是指全压与动压之差。