流体力学：泵与风机课件.ppt

;2泵与风机的基本性能参数;;泵;※泵与风机的主要部件※;导液体平稳的进入叶轮，并使叶轮进口处的液体流速分布均匀。

;密封装置

密封装置分为密封环和轴端密封。

密封环又称口环。由于叶轮出口的压力较高，入口压力较低，则由叶轮流出的流体将有一部分反流回叶轮进口。为防止高压流体通过叶轮进口与泵壳之间的间隙泄露至吸入口，在叶轮进口外圈与泵壳之间加装密封环。;※泵与风机的基本性能参数※

（1）流量。是指泵与风机在单位时间内所输送的流体体积，即体积流量，以符号Q表示，单位为L/s、m3/h或m3／s。

（2）扬程（全压或压头）。单位重量流体通过泵与风机后获得的能量增量。对于水泵，此能量增量叫做扬程，以符号H表示，单位是mH2O；对于风机，此能量增量叫做全压或压头，以符号P表示，单位是Pa。

（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：;（5）转速。是指泵与风机叶轮每分钟旋转的圈数，用符号n表示，单位是r/min(rpm)。转速是影响泵与风机性能参数的一个重要因素，泵与风机是按一定的转速设计的，当泵与风机的实际转速不同于设计转速时，泵与风机的其它性能参数将按一定的规律变化。

（6）允许吸上真空高度Hs及汽蚀余量Hsv。允许吸上真空高度是指水泵在标准状况下(即水温为20℃、水泵工作环境压力为一个标准大气压101.325KPa)运转时，水泵吸入口处(一般指真空表连接处)所允许的最大吸上真空高度。单位为mH2O。水泵样本中提供了Hs值，是水泵生产厂按国家规定通过汽蚀试验得到的，它反映了离心泵的吸水能力。;※离心式泵与风机的基本理论※

由理论力学可知，绝对速度是指运动物体相对于静止参照系的运动速度，相对速度则是指运动物体相对于运动参照系的速度，而运动参照系相对于静止参照系的速度被称为牵连速度。当流体在离心式泵与风机的叶轮中运动时可以认为，流体相对外界环境系统的运动速度是绝对速度w???而流体相对于叶轮的运动速度是相对速度u，叶轮相对外界环境系统的速度是牵连速度，且有v=w+u。图10.1表示流体在叶轮流道中流动示意图。;当叶轮旋转时，流体沿轴向以绝对速度v0，自叶轮进口处流入，以绝对速度v2在叶轮出口处流出。在叶片进口1处，流体质点一方面随叶轮旋转作圆周牵连运动，其圆周速度为u1；另一方面又沿叶片方向作相对运动，相对速度为w1。根据速度合成定理，流体质点在进口处的绝对速度v1应为牵连速度u1与相对速度w1两者的矢量和。同理，在叶片出口2处，流体质点的绝对速度v2应为牵连速度u2与相对速度w2两者的矢量和。

如图10.1所示，图中相对速度w与牵连速度u反方向之间的夹角β即叶片安装角，它表明了叶片的弯曲方向。绝对速度v与牵连速度u之间的夹角α称为叶片的工作角，α1是叶片进口工作角，α2是叶片出口工作角。;图10.2叶轮出口

速度三角形;图10.2;

分析了叶轮中流体的运动之后，就可以进一步利用动量矩定理来推导泵或风机的基本方程式——欧拉方程。

鉴于流体在叶轮流道中的运动十分复杂，为了简便起见，可做一些假定，把它当做一元流动来讨论，也就是用流束理论进行分析。这些基本假定是。

（1）流动为恒定流

即流动不随时间变化。

（2）流体为不可压缩流体

因流体流经离心式泵与风机所获升压较小，则进、出口的流体密度可视为不变，当作不可压缩流体看待。;基本方程式的分析讨论

;离心式泵与风机的基本理论;离心式泵与风机的基本理论;图10.4叶轮出口处流体速度的偏移;离心式泵与风机的基本理论;泵与风机的损失与效率

离心式泵与风机的基本方程一欧拉方程的建立曾假定：“流体在整个叶轮中的流动过程为理想过程，其工作时没有任何能量损失，原动机加到泵与风机轴上的能量被输送流体全部获得”。而在实际流动过程中，流体从进口轴向吸入，然后以约90°折转进入叶道，通过旋转叶轮获得能量，由蜗壳集中，从出口排出。流体流通过程所通过的流道比较复杂，在流通过程中势必产生各种损失。这就必然要对前述理论进行修正。泵与风机的损失大致可分为流动、泄漏、轮阻和机械损失等，其中流动损失引起泵与风机的扬程和全压的降低；泄漏损失引起泵与风机的流量的减少；轮阻和机械损失则使泵与风机多耗功。;（1）流动损失与流动效率

①流动损失

流动损失的根本原因在于流体具有粘滞性。泵与风机从进口到出口，由许多不同形状的流道组成。多种原因使泵与风机往往并不能在设计工况下运转。当工