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1、主讲 贾瑞宣 泵风机阀门管路能源与动力工程学院工程热物理教研室参考书目n n1.泵与风机，华北电力大学安连锁主编，中国电力出版社。n n2.泵与风机，上海电力学院杨诗成沈阳工程学院王喜魁，中国电力出版社。n n3.以上两本书为主：体系科学，内容无误其它书籍仅供参考。FF中国泵网中国泵网FF泵综合论坛泵综合论坛www.ok- n泵故障诊断n n水泵世界杂志n n水泵信息www.pumps.orgn n水泵学习www.pumplearning.orgn n泵培训和顾问http:/.au/pumpconsulting.htmln n水泵学习课件作业答疑!1.1.书面作业，两周交一次，交到书面作业，两
2、周交一次，交到J3-C211J3-C211。!2.2.课后思考，不作书面要求，为期末总复习内容。课后思考，不作书面要求，为期末总复习内容。!3.3.答疑：每周二下午答疑：每周二下午J3-C211J3-C211其它方式：系办门口信箱其它方式：系办门口信箱电子邮件：电子邮件：联系电话联系电话:010-80798472:010-80798472010-51963843010-51963843010-51963799010-51963799主要介绍内容主要介绍内容l 泵与风机泵与风机l 阀门阀门l 管路管路l 节能理论节能理论l 故障诊断理论故障诊断理论l LCC分析理论分析理论泵与风机n n绪论n
3、n第一章叶片式泵与风机的基本理论n n第二章叶片式泵的性能及结构n n第三章叶片式通风机的结构及性能n n第四章泵与风机的运行、调节及选择n n第五章容积式泵与风机及其它类型泵简介水泵发展的历史（水泵发展的历史（1）离心泵是一种古老而应用极其广泛的通用机械。技术史上第一台离心泵是早在公元前5世纪葡萄牙人在圣多名哥铜矿所用的排水离心泵。15世纪末意大利著名学者列奥那德达芬奇(LeonardodaVinci，14521519）就有利用离心力来提升水的设想。水泵发展的历史（水泵发展的历史（2）法国物理学家坦尼斯巴本（DenisPapin，16471714）在1689年制造出了离心泵的试验模型，170
4、5年巴本又在试验泵的基础上加以改进，制造出第一台多叶片的、采用螺旋形压水室的离心泵。在这以后很长一段时期，虽不断有人研究离心泵，但离心泵在实际应用上并没有得到发展。需求对发展有相当程度的影响。水泵发展的历史（水泵发展的历史（3）n n在蒸汽机全盛时期，所用的泵几乎全是容积式泵。n n后来汽轮机问世，发电技术进步及电动机问世，出现了高速原动机，于是离心泵迅速地得到发展，成为应用最广泛的泵，技术水平也不断提高，其功率自几百瓦到数万千瓦，转速可高达每分数万转，单级扬程可达数千米，流量可达每秒近百立方米。国内水泵厂家国内水泵厂家PP沈阳水泵厂（沈阳水泵研究所），目前国内水泵（各种类型）生产、设计、实验
5、的权威单位。PP石家庄水泵厂，目前国内杂质泵生产、设计、实验的权威单位。PP上海水泵厂，主要是离心泵、混流泵设计、生产。PP长沙水泵厂，主要是混流泵生产。PP佛山水泵厂，主要是水环泵生产。国外水泵公司国外水泵公司ABB、KSB、阿尔斯通等。国外基本上是泵非其单一产品，即综合性公司，并且自己研究开发能力特强；通常和密封、轴承等相关产品的公司关系非常密切。国内水泵专业院校国内水泵专业院校&清华大学&江苏大学（镇江农学院）&中国农业大学（北京农业工程大学）&兰州理工大学（甘肃工业大学）&西华大学（四川工业学院）C C袁寿其，江苏大学，研究成果是农业用低比转速离心泵的基础理论、设计和相关实验。C C严
6、敬，西华大学，主要研究成果是农业用低比转速离心泵的基础理论、设计。C C李文广，兰州理工大学，主要研究成果是石油行业所用泵的理论、设计和相关实验。C C王福军，中国农业大学，研究成果是水泵CAD，排灌系统CAD，主要应用在农业和石油行业。国内水泵著名专家国内水泵著名专家n n中国水利电力科学研究院n n沈阳水泵研究所n n江苏大学n n中国农机研究院国内水泵实验台国内水泵实验台第一节泵与风机在国民经济建设和火力发电厂中的地位第二节泵与风机的基本性能参数第三节泵与风机的分类及工作原理绪论绪论第一节 泵与风机在国民经济建设和火力发电厂中的地位一、介绍泵与风机的概念n n泵风机水轮机风力发电的风轮机
7、n n蒸汽轮机燃气轮机n n1.看一下水泵的工作过程,分析水泵前后的流体能量.n n2.看一下风机的工作过程,分析风机前后的流体能量.n n能量怎么转换?第一节 泵与风机在国民经济建设和火力发电厂中的地位原动机机械能原动机机械能泵泵与与风风机机流体的机械能流体的机械能第一节 泵与风机在国民经济建设和火力发电厂中的地位3.看一下水轮机和风力发电的风轮机的工作过程,分析设备前后的流体能量.第一节 泵与风机在国民经济建设和火力发电厂中的地位流体的机械能流体的机械能水轮机水轮机风轮机风轮机发电机发电机机械能机械能第一节 泵与风机在国民经济建设和火力发电厂中的地位4.看一下蒸汽轮机、燃气轮机的工作过程,
8、分析设备前后的流体能量.第一节 泵与风机在国民经济建设和火力发电厂中的地位流体的内能流体的内能和机械能和机械能蒸汽轮机蒸汽轮机燃气轮机燃气轮机发电机发电机机械能机械能第一节 泵与风机在国民经济建设和火力发电厂中的地位二、介绍几个数字1.第一组30%和42%.2.第二组45%和65%.3.第三组70%80%.第一节 泵与风机在国民经济建设和火力发电厂中的地位三、泵与风机在国民经济中的应用三、泵与风机在国民经济中的应用1.农业排涝和灌溉;2.矿业通风及排水;3.冶金鼓风和气体液体输送;4.化学气体排送;5.石油工业的输油和注水;6.建筑业的施工用泵和供暖通风给排水.第一节 泵与风机在国民经济建设和
9、火力发电厂中的地位四、四、泵与风机在电厂中的应用泵与风机在电厂中的应用泵与风机在电厂中的应用泵与风机在电厂中的应用 1.1.在核电站的应用在核电站的应用( (了解了解) )2.2.在火力发电厂中的应用在火力发电厂中的应用(1)(1)给水泵给水泵: :向锅炉送水向锅炉送水; ;(2)(2)循环水泵循环水泵: :向凝气器送冷却水向凝气器送冷却水; ;(3)(3)凝结水泵凝结水泵: :排送凝气器中凝结水排送凝气器中凝结水; ;(4)(4)送风机送风机: :向锅炉输送空气向锅炉输送空气; ;(5)(5)引风机引风机: :排除锅炉烟气排除锅炉烟气. .第一节 泵与风机在国民经济建设和火力发电厂中的地位第
10、一节 泵与风机在国民经济建设和火力发电厂中的地位火力发电厂系统简图说明:(1)找出水泵:锅炉给水泵,循环水泵,凝结水泵;(2)找出风机:送风机和引风机.(3)看标号15和16,是射流泵.目前许多电厂都在用水环真空泵.第一节 泵与风机在国民经济建设和火力发电厂中的地位五、泵与风机的安全经济运行1.安全性主要指什么?泵:汽蚀 烧毁电机 轴承 密封风机:喘振 烧毁电机 轴承 密封由泵与风机故障引起的停机停炉2.经济性指什么?主要是设备节能,近年引入LCC(Life cycle costs) 第一节 泵与风机在国民经济建设和火力发电厂中的地位 第一节 泵与风机在国民经济建设和火力发电厂中的地位3.重要
11、性：(1)给水泵心脏，引风机呼吸系统(2)两台循环水泵中一台事故，汽轮发电机出力降低，给水泵中断给水，锅炉汽包“干锅”(3)电厂中主要调节对象第一节 思考题1.试述泵与风机在火力发电厂中的作用.2.简述泵与风机的定义及它们在热力发电厂中的地位?第二节第二节 泵与风机的基本性能参数泵与风机的基本性能参数一、泵的基本性能参数一、泵的基本性能参数1.1.泵的基本性能参数包括泵的基本性能参数包括:q qv v、P P、 、 2.2.为什么称其为基本性能参数为什么称其为基本性能参数? ?3.3.流量流量:q qv v(1)(1)概念概念: :泵在单位时间内所输送的液体量泵在单位时间内所输送的液体量. .
12、(2)(2)单位单位:L/sL/s、/s/s、/ /(3)(3)注意注意: :体积流量和质量流量体积流量和质量流量, ,单位的大小写单位的大小写第二节第二节 泵与风机的基本性能参数泵与风机的基本性能参数4.4.扬程扬程: :单位重力液体从泵单位重力液体从泵进口进口1 1截面经叶轮到出口截面经叶轮到出口2 2截面所获得的机械能截面所获得的机械能. .H=EH=E2 2-E-E11单位单位:m m试问试问: :能用下式表示吗能用下式表示吗? ?H=EH=E压水池液面压水池液面-E-E吸水池液面吸水池液面(1)(1)扬程能不能这样写扬程能不能这样写? ?(2)(2)此二式子等不等此二式子等不等? ?
13、(3)(3)此二式子物理意义一此二式子物理意义一样吗样吗? ?5.功率(1)轴功率P:原动机传到泵轴上的功率.单位:W或kW思考:原动机主要指什么?原动机和泵有几种连接方式?(2)有效功率Pe:通过泵的液体在单位时间内 从泵中获得的能量,又称输出功率. Peq qv v/ k 第二节第二节 泵与风机的基本性能参数泵与风机的基本性能参数第二节第二节 泵与风机的基本性能参数泵与风机的基本性能参数(3)内功率Pi:定义1:实际消耗于液体的功率称为内功率;定义2:有效功率加上除轴承、轴封外在泵内损失的功率;定义3:通过叶轮的液体在单位时间内从叶轮中获得的能量. Pi= Pe+P第二节第二节 泵与风机的
14、基本性能参数泵与风机的基本性能参数6.效率: （Pe/P）100思考:(1)我们需要什么样的效率曲线?(2)以前我们关心的是量,随着节能的要求,我们要关心其质.(3)内效率: i（Pe/Pi）100我们用计算流体力学CFD模拟出的是效率还是内效率?或者都不是?第二节第二节 泵与风机的基本性能参数泵与风机的基本性能参数7.驱动功率:(1)原动机功率:PgP/tm tm如何取值?和哪些因素有关?(2)配套功率: PgrPgP/tm（ q qv v）/（1000tm） 为何引入配套功率概念?K如何取值?第二节第二节 泵与风机的基本性能参数泵与风机的基本性能参数8.转速n:泵每分钟转数。单位：r/mi
15、n 转速对泵性能有哪些影响? 为什么水泵在向高速化发展? 如何实现转速的变化?9.比转速在相似定律部分讲;汽蚀余量在汽蚀部分讲.第二节第二节 泵与风机的基本性能参数泵与风机的基本性能参数二、风机的基本性能参数1.风机的基本性能参数包括:q qv v、p p、p p、 P P、stst、y y2.2.流量流量qv：单位时间通过风机进口的气体体积. 注意和水泵流量概念的区别.3.全压:单位体积气体从风机进口截面经叶轮至出口截面所获得的机械能的增加值.4.静压： 第二节第二节 泵与风机的基本性能参数泵与风机的基本性能参数5.补充其它概念:风机入口静压风机入口动压风机入口全压风机出口静压风机出口动压风
16、机出口全压风机动压第二节第二节 泵与风机的基本性能参数泵与风机的基本性能参数6.轴功率P：类似于泵.7.有效功率Pqvp8.效率：（Pe/P）100 9.转速n：类似于泵第二节 练习1.写出泵有效功率表达式,并解释式中各量的含义和单位.2.风机全压和静压的定义式是什么?3.试求输水量qv=50m3/h时离心泵所需的轴功率.设泵出口处压力计的读数为25.5104Pa,泵入口处真空计的读数为33340Pa,压力计与真空计的标高差为z=0.6m,吸水管与压水管管径相同,离心泵的总效率=0.6第二节 练习4.4.离心式风机的吸入风道及压出风道直径均为离心式风机的吸入风道及压出风道直径均为500mm,5
17、00mm,送风量送风量q qv v=18500m=18500m3 3/h./h.试求风机产生试求风机产生的全压及风机入口、出口处的静压的全压及风机入口、出口处的静压. .设吸入风道的设吸入风道的总阻力损失为总阻力损失为700Pa,700Pa,压出风道的总阻力损失为压出风道的总阻力损失为400Pa(400Pa(未计压出风道出口的阻力损失未计压出风道出口的阻力损失),),空气密度空气密度=1.2kg/m=1.2kg/m3 3. .5.5.有一普通用途的离心式风机有一普通用途的离心式风机, ,其全压其全压p=2000Pa,p=2000Pa,流量流量q qv v=47100m=47100m3 3/h,
18、/h,全压效率全压效率=0.76,=0.76,如果风如果风机轴和原动机轴采用弹性联轴器连接机轴和原动机轴采用弹性联轴器连接, ,试计算该风试计算该风机的全压有效功率、轴功率，并选配电机机的全压有效功率、轴功率，并选配电机. .第二节 练习6.6.发电厂的锅炉车间装有五台锅炉发电厂的锅炉车间装有五台锅炉, ,由压力计测得锅由压力计测得锅炉工作压力为炉工作压力为3.9103.9106 6N/mN/m2 2的情况下的情况下, ,每台锅炉每台锅炉的额定蒸发量为的额定蒸发量为7.35107.35105 5kg/h.kg/h.按照有关规定按照有关规定, ,供给锅炉的流量应不小于所有锅炉在额定蒸发量供给锅炉
19、的流量应不小于所有锅炉在额定蒸发量情况下的情况下的1.151.15倍倍, ,离心泵产生的扬程相当于锅炉离心泵产生的扬程相当于锅炉的工作压力的的工作压力的1.251.25倍倍. .若设置若设置4 4台型号相同的给水台型号相同的给水泵泵, ,试求每台给水泵所配用电动机的功率试求每台给水泵所配用电动机的功率. .设电动设电动机的容量安全系数为机的容量安全系数为10%,10%,泵的效率泵的效率=0.75,=0.75,水水泵和电动机轴弹性联轴器联接泵和电动机轴弹性联轴器联接. .给水密度给水密度=909.44kg/m=909.44kg/m3 3. .第二节 练习7.7.有一离心泵有一离心泵有一离心泵有一
20、离心泵, ,装设在标高为装设在标高为装设在标高为装设在标高为4m4m的平台上的平台上的平台上的平台上. .该泵从水面水位该泵从水面水位该泵从水面水位该泵从水面水位2m2m的蓄水池中吸水的蓄水池中吸水的蓄水池中吸水的蓄水池中吸水, ,并送往另一水位标高并送往另一水位标高并送往另一水位标高并送往另一水位标高14m14m、自由表面、自由表面、自由表面、自由表面上绝对压力上绝对压力上绝对压力上绝对压力p p3 3= 1.210= 1.2105 5N/mN/m2 2的压力水箱中的压力水箱中的压力水箱中的压力水箱中. .当地大气当地大气当地大气当地大气压压压压p pa a=10=105 5N/mN/m2
21、2. .(1)(1)试确定离心泵的流量及扬程试确定离心泵的流量及扬程试确定离心泵的流量及扬程试确定离心泵的流量及扬程. .设安装在离心泵出口的压力表设安装在离心泵出口的压力表设安装在离心泵出口的压力表设安装在离心泵出口的压力表的读数的读数的读数的读数p pg g= 2.510= 2.5105 5N/mN/m2 2, ,吸入管道长吸入管道长吸入管道长吸入管道长l l1 1=6m,=6m,直径直径直径直径d d1 1=100mm,d=100mm,d2 2=80mm,=80mm,沿程阻力系数沿程阻力系数沿程阻力系数沿程阻力系数 1 1=0.025,=0.025,2 2=0.028.=0.028.吸水
22、滤网的局部阻力系数吸水滤网的局部阻力系数吸水滤网的局部阻力系数吸水滤网的局部阻力系数 1 1=7,=7,阀门的阻力系数阀门的阻力系数阀门的阻力系数阀门的阻力系数 2 2=8,=8,每个每个每个每个9090弯管的阻力系数为弯管的阻力系数为弯管的阻力系数为弯管的阻力系数为0.50.5。(2)(2)试确定原动机功率试确定原动机功率试确定原动机功率试确定原动机功率. .若离心泵的效率若离心泵的效率若离心泵的效率若离心泵的效率=0.7,=0.7,原动机容量的原动机容量的原动机容量的原动机容量的功率按安全系数功率按安全系数功率按安全系数功率按安全系数k=1.2,k=1.2,原动机轴和泵轴的传动机械效率原动
23、机轴和泵轴的传动机械效率原动机轴和泵轴的传动机械效率原动机轴和泵轴的传动机械效率 tmtm=0.95=0.95。第二节 练习8.8.水泵将吸水池的水送往水塔水泵将吸水池的水送往水塔水泵将吸水池的水送往水塔水泵将吸水池的水送往水塔, ,若泵的吸水高度若泵的吸水高度若泵的吸水高度若泵的吸水高度HH1 1=3m,=3m,水泵出口到水塔水面的高度为水泵出口到水塔水面的高度为水泵出口到水塔水面的高度为水泵出口到水塔水面的高度为HH2 2=30m.=30m.水泵进口处的真空值为水泵进口处的真空值为水泵进口处的真空值为水泵进口处的真空值为6.57106.57104 4N/mN/m2 2, ,吸入管道的局部阻
24、力系数之吸入管道的局部阻力系数之吸入管道的局部阻力系数之吸入管道的局部阻力系数之和和和和 =9.0,=9.0,吸入管道的直径吸入管道的直径吸入管道的直径吸入管道的直径d d1 1=300mm,=300mm,长度长度长度长度l l1 1=8m,=8m,压出管道直径压出管道直径压出管道直径压出管道直径d d2 2=250mm,=250mm,长度长度长度长度l l2 2=60m.=60m.吸入管道和压出管道的沿程阻力系数均吸入管道和压出管道的沿程阻力系数均吸入管道和压出管道的沿程阻力系数均吸入管道和压出管道的沿程阻力系数均取为取为取为取为=0.035.=0.035.压出管道的局部阻力系数之和压出管道
25、的局部阻力系数之和压出管道的局部阻力系数之和压出管道的局部阻力系数之和 =16.=16.试求水泵的流量及泵出口压力表的读数试求水泵的流量及泵出口压力表的读数试求水泵的流量及泵出口压力表的读数试求水泵的流量及泵出口压力表的读数p pg g. .第二节 练习9.泵与风机有哪些主要性能参数泵与风机有哪些主要性能参数?分别是怎样分别是怎样定义的定义的?10.如何表示流体通过泵与风机后获得的能量如何表示流体通过泵与风机后获得的能量?第三节 泵与风机的分类和工作原理一、泵与风机的分类一、泵与风机的分类( (一一) )按产生的压力分按产生的压力分(1)(1)泵泵低压泵低压泵: :压力压力2MPa;2MPa;
26、中压泵中压泵: :压力压力=26=26MPaMPa; ;高压泵高压泵: :压力压力66MPaMPa。(2)(2)风机风机通风机通风机: :风压风压1015kPa;1015kPa;鼓风机鼓风机: :风压风压=10340kPa=10340kPa；压气机压气机: :风压风压290340kPa290340kPa以上。以上。(3)(3)通风机通风机低压通风机低压通风机: :风压风压1kPa;1kPa;中压通风机中压通风机: :风压风压=13kPa;=13kPa;高压通风机高压通风机: :风压风压=315kPa=315kPa。通风机通风机: :风压风压1015kPa;1015kPa;鼓风机鼓风机: :风压
27、风压=10340kPa;=10340kPa;压气机压气机” ”风压风压290340kPa290340kPa以上。以上。第三节 泵与风机的分类和工作原理各种泵与风机的使用范围各种泵与风机的使用范围第三节 泵与风机的分类和工作原理( (二二) )、按工作原理分类、按工作原理分类第三节 泵与风机的分类和工作原理二、工作原理1.离心式泵与风机的工作原理(1)观看动画(2)观看录象(3)通过看动画和录象得出一些结论和疑问(4)工作原理的几种表述方法:定性表述机翼理论达朗伯原理2.轴流式式泵与风机的工作原理:叶栅理论第三节 泵与风机的分类和工作原理第三节 泵与风机的分类和工作原理3.3.混流式泵混流式泵与
28、风机工与风机工作原理作原理( (介于二介于二者之间者之间) )4.4.离心泵的离心泵的彩图彩图第三节 泵与风机的分类和工作原理三、例题:教材第9页的例0-1通过本例题的计算,说明什么问题?绪论部分习题1.试述泵与风机在火力发电厂中的作用.2.泵与风机的主要性能参数有哪些?转速与效率的高、低对泵及风机的影响如何?3.风机和水泵的流量定义有何区别?4.流体经泵与风机后所获得的机械能,为何泵用扬程而风机用全压表示?绪论部分习题答答: :流体的机械能有压力能、动能和位能三种形式，压力能与流体的机械能有压力能、动能和位能三种形式，压力能与位能、动能在一定条件下是可以相互转换的。扬程是把液位能、动能在一定
29、条件下是可以相互转换的。扬程是把液体经泵后获得的机械能以位能形式表示，其物理意义是液体经泵后获得的机械能以位能形式表示，其物理意义是液柱高度。对输送水的水泵来说就是水柱高度。过去多数水柱高度。对输送水的水泵来说就是水柱高度。过去多数水泵是输送常温水的，并且使用的是工程单位制，在这种情泵是输送常温水的，并且使用的是工程单位制，在这种情况下，况下，1010米水柱高度就相当于一个工程大气压，所以水柱米水柱高度就相当于一个工程大气压，所以水柱高度值直接表示了压力值，不仅直观而且易于换算，因而高度值直接表示了压力值，不仅直观而且易于换算，因而用扬程表示水经过水泵后获得的机械能是既直观又易于计用扬程表示水
30、经过水泵后获得的机械能是既直观又易于计算。而风机若也用扬程来表示，则其所对应的高度是气体算。而风机若也用扬程来表示，则其所对应的高度是气体柱高度，气体的密度即使在常温范围内也是变化较大的，柱高度，气体的密度即使在常温范围内也是变化较大的，即使是工程单位制，气柱高度与压力的关系也不能直观地即使是工程单位制，气柱高度与压力的关系也不能直观地反映出来，所以风机若用扬程表示气体经风机获得的机械反映出来，所以风机若用扬程表示气体经风机获得的机械能，既不形象直观，也不实用。还是用单位体积气体经风能，既不形象直观，也不实用。还是用单位体积气体经风机后获得的机械能机后获得的机械能全压为实用、易于计算。全压为实用、易于计算。绪论部分习题应该指出的是：随着实施法定计量单位，且泵所应该指出的是：随着实施法定计量单位，且泵所输送的液体又不限于常温水，泵若仍采用扬程作为液输送的液体又不限于常温水，泵若仍采用扬程作为液体经泵后所获得的机械能，有时会产生一些不方便之体经泵后所获得的机械能，有时会产生一些不方便之处。因此，泵在输送高温水或其他液体时，亦可用全处。因此，泵在输送高温水或其他液体时，亦可用全压代替扬程。压代替扬程。绪论部分习题5.习题册简答题的第一章的第1-1和1-2题.6.习题册计算题的第一章的1-12、1-13、1-15.7.泵与风机按其工作原理可以分为哪几类?它们的工作原理有什么不同?
