泵与风机复习笔记

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1、绪论 1、泵与风机是将原动机的机械能转换成流体的压力能和动能从而实现流体定向输运的动力设备。输送液体的为泵，输送气体 的为风机，液体和气体均属流体，故泵与风机也称为流体机械。2、泵输送的介质除水外，还有油、酸液、碱液及液固混合物， 以及高温下的液态金属和超低温下的液态气体。 1、泵与风机的分类：按产生压力的大小分为：泵按产生压力的大小分：低压泵：压力在 2Mpa 以下中压泵： 26Mpa高压泵：6MPa 以上风机按产生全压的大小分为：通风机：全压 p340kPa通风机按产生全压的大小分为：低压离心通风机：p0 为正冲角，漩涡发生在吸力面上 qvqvd 11a,=1a-10 B 为正值(后弯式叶

2、 片)当 qvT=0 时，HT=A=u22/g 当 HT=0 时，qvT=A/B=u2D2b2/cot2a 自左至右下降的直线2a90 cot2a0 B为正值 当 qvT=0 时，Ph=0；当 qvT=A/B时，Ph=0 因此是一条通过坐标原点与横坐标轴相较于 qvT=A/B的抛物线，其流动功率先随流量的增加而增加，当达到某一数值时，而随流量的增加而较小，当流量改变时，其流动 功率的变化较为平缓2a=90 cot2a=0 B=0 此时 当 qvT=0 时，Ph=0 是一条通过坐标远点上升的直线 2a90 cot2a10 的 5 次方时，流动处于自 摸化妆台自动满足动力相似。动力相似在泵与风机中

3、自动满足。 4、泵与风机的流量为 在相似工况下，流量的相似关系为 如几何相似，则排挤系数相等，即 若运动相似，则 带入式得 几何相似的泵与风机，自相似工况下运行时，其流量之比与几何尺寸之比 （一般用叶轮出口直径 D2 作为几何尺寸的特征参数）的 3 次方成正比、与转速比的一次方成正比，与容积效率比的一次方成正 比。 5、泵的扬程为 ，在相似工况下，扬程的相似关系是 如运动相似，则有 ，上式带入得 称为扬程相似定律，他指出几何相似的泵与风机，在相似工况下运行时，其扬程之比与几何尺寸的平方成正比，与转速比的 平方成正比，与流动效率比的一次方成正比。对风机用全压 p 表示，即 ，全压相似关系为 6、

4、功率相似关系 泵与风机的轴功率为 在相似工况下，轴功率的相似关系为 功率相似定律为 他指出：几何相似的泵与风机，在相似工况下运行时，其功率之比与几何尺寸比的五 次方成正比，与转速比的三次方成正比，与密度比的一次方成正比，与机械效率比的一次方成反比。功率相似可简化为7、相似定律的特例 （1）改变转速时各参数的变化比例定律、 ；如两台泵与风机几何尺寸相等或是同一台泵与风机，且输 送相同的流体，则 ，只改变转速时的相似关系为 他们表示同一台泵与风机，只改变转速时，流量与转速比成线性关系，扬程（全压） 与转速比成平方关系，功率与转速比成三次方的比例关系，故称为比例定律。 （2）改变几何尺寸时各参数的变

5、化：如两台泵与 风机的转速相同，且输送相同的流体，则 以上表明，叶轮外径改变时，流量与外径比成三次方关系， 扬程（全压）与外径比成平方关系，功率与外径比成五次方关系， （3）改变密度时各参数的变化：如两台泵与风机的转速相同， 几何尺寸也相同，输送不同密度流体，则 ，注意到输送不同的流体是，流量、扬程都与密度无关，只有风压 p 和轴功率 P 与密度有关，于是 8、泵的比转速 公式 我国的公式 风机的比转速 P20常态进气状态下风机的全压。比转速公示的说明同一台泵与风机，在不同工况下有不同的比转速，一般是用最高效率 点的比转速作为相似准则的比转速。比转速是以单级叶轮标准来定义的，如结构型式不是单机

6、单吸则按下式计算（1） 、对双 吸单机泵，流量应以 qv/2 代入得 （2）对单吸多级泵，扬程应以 H/i 代入得 i叶轮级数 计算风机的比转速的原则与水泵相同。几何相似的泵与风机，在相似工况下其比转速相等。反过来，比转 速相等的泵与风机不一定相似，因此，同一比转速的泵与风机，可可设计成不同形型式。比转速是有因次的。比转速的公 式是采用常态进气状态下的全压 p20,如实际情况不是常态进气状态，则应考虑气体的密度变化。则一般公式为 9.比转速的应用 1.用比转速对泵与风机进行分类。 （1）比转速反映了泵与风机性能及结构上的特点。由比转速定义可以看出， 在给定转速下，扬程（全压）高、流量小的泵与风

7、机，比转速小；而扬程(全压)低，流量大的泵与风机，比转速大。在比转速由 小到大的变化过程中，流量逐渐增加，扬程（全压）逐渐减小，这就要求叶轮的外缘直径 D2 及叶轮进出口直径的比值 D2/D0 随之减小。而叶轮出口宽度 b2 则随之增加。当叶轮外径 D2 和 D2/D0 减小到某一数值时，为了不使前后盖板处的两条流线长 度相差悬殊，引起二次回流，致使能量损失增加，叶轮出口边需做成倾斜的，此时，流动形态从离心式过渡到混流式。当 D2 减 小到极限 D2/D0=1 时，则从混流式过渡到轴流式。因此，叶轮形式引起性能参数的改变，从而导致比转速的改变。所以可用比 转速对泵与风机进行分类，实际应用中，一

8、般用设计工况的比转速作为分类的依据。 （2）就叶型而言，低比转速叶轮的叶片一 般是圆柱形的，因为低比转速叶轮的流道窄而成，叶片的进口边可平行布置，使每条流线的进口流入角都相同。随着比转速的 提高，叶片进口边位置外延，各条流线的进口流入角无法取得一致，形成扭曲型叶片。 对泵而言，用比转速 ns 来分类，ns=30300 为离心式，ns=300500 为混流式，ns=5001000 为轴流式，其中 ns=3080 为低比转速离心式，ns=80150 为中比转速离心式，ns=150300 为高比转速离心式。对风机，用比转速 ny 作为分类依据， ny=2.712 为前弯式离心风机，ny=3.616.

9、6 为后弯式离心风机，ny=1836 为轴流式风机。2.、用比转速进行泵和风机的相 似设计。 10.（1）qv-h 曲线在低比转速时，扬程随流量的增加，下降较为缓和，当比转速增大时，扬程曲线逐渐变陡，因此，轴流泵的 扬程随流量减小而变的最陡。 （2）qv-p 曲线，在低比转速（ns200）时，功率随流量的增加而增加，功率曲线呈上升状，随 比转速的增加（ns=400） ，曲线变得比较平坦，当比转速再增加（ns=700） ，功率随流量的增加而减小，功率曲线呈下降状。 所以，离心式泵的功率随流量增加而增加，轴流式泵的功率随流量增加而减少。 （3） Qv效率曲线：比转速低时，曲线平坦，高效率区域较宽，

10、比转速越大，效率曲线越陡，高效率区变窄， ，这就是轴流式泵和风 机的主要缺点。为了克服功率变化急剧和高效率区窄的缺点，轴流式泵和风机应采用可调叶片，使其在工况改变时，仍保持较 高的效率。 11、1.如果泵与风机的转速是可以变的，则需绘制出在不同转速时的性能曲线，并将等效率线也绘制在同一张图上，成为通用 性能曲线。曲线可通过试验方法得到，也可通过比例定律求得。如已知转速为 n1 时的性能曲线，欲求转速为 n2 的性能曲线， 则可在转速为 n1 时的 qv-H 性能曲线上取任意点 1,2,3的流量与扬程带入比例定律，由 可求得转速为 n2 时的 qv-H 性能曲线。所求出的相对应的工况点 1 与

11、1 撇，2 与 2 撇等为相似工况点，相似工况点的连线为一抛物线， 为抛物线方程，凡满足抛物线方程的工况点，均为相似工况点，该抛物线称为相似抛物线，又称为等效率线。曲线通过原点 2、 勇士眼球的的等效率线向效率较高的方向偏移，曲线不通过原点而是连成椭圆形。因为比例定律是在假设各种损失不变的情况 下换算得到的。当转速相差较大时，相应的损失变化增大，因而等效率曲线的差别相应增大。第四章 泵的汽蚀 汽蚀:由于汽化产生气泡,气泡进入高压区破裂,引发周围液体高频碰撞而导致材料受到破坏的全部过程称汽化。气核的存在、液 体中的固体颗粒状杂质使汽化容易形成（发生汽化的压力升高） 。汽蚀对泵工作影响：造成材料破

12、坏（机械剥蚀、化学腐蚀） 产生噪声和振动性能下降（大量气泡存在堵塞流道截面，扬程下降，效率降低。几何安装高度增加，断裂工况点向流量小 的方向偏移，泵的使用范围变窄。低比转速的泵会因汽蚀所引发断裂工况，其扬程曲线在断裂工况点后具有急剧陡降的形式； 比转速提高，断裂工况点逐渐模糊，扬程曲线在断裂点后的形状渐趋平缓，直至断裂工况点消失，原因：低比转速离心泵，叶 片宽度小，流道窄而长，发生汽蚀后，大量气泡很快布满流道，影响流体正常流动，造成断流，扬程，效率急剧下降；比转速 大的离心泵，叶片宽度大，流道宽而短，因而汽蚀发生后不立即布满流道，对性能曲线上断裂工况点的影响比较缓和） 吸上真空高度 Hs(P9

13、8) 发生断裂工况时的 Hs 称为最大或临界吸上真空高度 Hsmax，定义允许吸上真空高度【Hs】 允许几何安装高 度【Hg】 由此公式得出如下结论：泵的允许几何安装高度【Hg】应低于所给出的允许吸上真空高度【Hs】 。一般情况下【Hs】随流量 qV增加而降低。为保证安全运行， 【Hg】应按样本中最大流量对应的【Hs】来计算。为提高泵的允许几何安装高度，可减小 vs2 /2g,同一流量下可选用直径较大吸入管路或双吸式入口；为减小 hw,可选用直径较大吸入管，或吸入管段尽可能短并尽量减小 弯头。 换算公式 泵安装海拔高，大气压力就越低， 【Hs】就越小。输送水的温度越高，对应汽化压力越高，水越 容易汽化 【Hs】就也越小。 汽蚀余量 NPSH。按照吸入装置条件所确定的汽蚀余量称为有效汽蚀余量或装置汽蚀余量，用 NPSHa表示。由泵本身的汽蚀 性能所确定的汽蚀余量称为必需汽蚀余量或泵的汽蚀余量，用 NPSHr表示。NPSHa：指泵在吸入口处，单位重量液体所具有 的超过输送液体的温度对应饱和蒸汽压力 pv的富裕能量水头。公式： 若在取水液面上，有 ，即有 由此公式得出以下结论：在 pe/g、Hg和液体温度保持不变的情况下，流量增加，因 hw与流量平方成正比，NPSHa减小，汽蚀可能性增大；温度越高，对应汽化压力越大，NPSHa减小，汽蚀可能性增大 NPSHr：是指泵在吸入口处单位