泵与风机贾集控课件.ppt
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- 风机 贾集控 课件
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1、泵与风机泵与风机w 绪论:泵与风机在国民经济建设和火力发电厂中的地位与作用;w 泵与风机的基本性能参数;泵与风机的分类和工作原理 第一讲第一讲 .泵与风机在国民经济及热力发电厂中泵与风机在国民经济及热力发电厂中的地位和作用的地位和作用w .能换:汽轮机 水轮机:流体的热能、动能机械能 泵 风机:机械能(流体)势能和动能w .国民经济中应用:农业、建筑、航天、医疗w .电厂中应用:参照系统简图说明w.耗电数字:全国总耗电、厂用电w.重要性:w()给水泵心脏,引风机呼吸系统w()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”w()电厂中主要调节对象.泵与风机主要性能参
2、数泵与风机主要性能参数w 泵的主要性能参数qv、P、w 性能参数反映整体性能 w qv:泵在单位时间所输送的液体量 体积流量单位l/s、/s、/w:单位重量流体通过泵后的能量增加值。单位:mw P:轴功率,原动机传到泵轴上的功率。单位:Ww:泵每分钟转数。单位:r/min w Pe:有效功率(输出功率)为通过泵 的液体在单位时间内从泵中获得的能量 Peqv/k w:(Pe/P)100 PgP/tm PgrPgP/tm(qv)/(1000tm)风机基本性能参数风机基本性能参数q qv v、p p、p p、P P、w qv:单位时间通过风机进口的气体体积w:单位体积气体从风机进口截面经叶轮至出口截
3、面所获得的机械能的增加值:w P:类似于泵,Pqvw:(Pe/P)100 w n:类似于泵 .分类与工作原理分类与工作原理 分类有按产生的压力分、工作原理分、其他类w.离心式工作原理 (单击以观看离心泵示例动画)w.轴流式工作原理 第一章第一章 叶片式泵与风机的基本叶片式泵与风机的基本理论理论 内容包括:内容包括:叶片式泵与风机的叶轮理论;流体在泵与风机叶轮内流动分析,速度三角形;能量方程式及其分析;叶轮叶片出口安装角对理论能头的影响;流体在离心式有限叶片叶轮中的流动分析;叶片式泵与风机的损失和效率;泵与风机的性能曲线;泵与风机的管路系统性能曲线及泵与风机装置系统的运行工况点;泵与风机的相似定
4、律及其应用;泵与风机的比转速。第二讲第二讲 流体在泵与风机叶轮内的流动流体在泵与风机叶轮内的流动分析,速度三角形分析,速度三角形 .流体在叶轮内的流动分析流体在叶轮内的流动分析一、离心式 (一)投影图、理论分析假设 .投影图:轴面投影、平面投影 (单击观看叶轮投影示例动画)介绍:前盖板、后盖板、叶片、叶片进出口,;,;,;,.假设:w ()叶片无限多(流体质点的轨迹与叶 片型线相重合)w ()理想流体(忽略粘性)w ()稳定性(迹线与流线重合)w ()不可压w ()轴面流动 由()()()只研究一条流线即可(二)流体在叶轮内的流动(复合流动)牵连速度(圆周速度)/60 相对速度 绝对速度 (三
5、)进出口速度三角形作法 已知:qv,、几何尺寸w 作进口速度三角形需知条件:/60 qv/qv/()方向()(即)w 作出口速度三角形需知条件:/60 qv/qv/()方向(即)w 叶轮转速r/minw 叶轮进口直经w 叶轮出口直经w qv理论流量,即流过叶轮的流量 /w 有效过流面积(与垂直的过流面积)w 排挤系数,考虑叶片厚度对流道的排挤程度w 绝对速度的径向分量w 绝对速度和圆周速度的夹角称为进流角w 叶片切线与圆周切线速度反方向的夹角为叶片安装角 相对速度和圆周速度的反向夹角成为流动角 二、轴流泵叶轮二、轴流泵叶轮.流动假设 ()圆柱层无关性假设 ()各层研究方法相同,只确定一个流面即
6、可 ()取和两无限接近圆柱面构成的微小圆柱层,取出将之沿 母线方向切开展成平面图。轴流式叶轮内流动直列叶栅 根据直列叶栅性质,在同一半径上 (轴向分速)(轴向分速)(轴向分速).速度三角形(点击观看速度三角形示意动画)由于还不能求出,故在以后学了能量方程再做速度三角形。第三讲第三讲 能量方程式及其分析;叶轮叶片能量方程式及其分析;叶轮叶片出口安装角对理论能头的影响出口安装角对理论能头的影响 .叶片式泵与风机的能量方程式叶片式泵与风机的能量方程式 一、推导 .假设:与前面点假设相同w .动量矩定理:在稳定流动中,单位时间流出与流进控制体的流体对某一轴的动量矩的变化等于作用在控制体内流体上的所有外
7、力对同一轴力矩的总和(表达式见下页)qqv v(coscoscoscos)P qv(cos/cos/)单位重流体P/(qv)即 ()/对风机,单位体积P/qv即 ()二、能量方程式分析()w.增大()的途径 ()显然、与 、有关,与有关以后讨论 ()流体径向流入(结合速度三角形)w.与无关w.轴流式 ()径向流入.反作用度反作用度及叶片出口安装角及叶片出口安装角对对()的影响)的影响 一、影响的因素()/60 ctg qv/()(ctg)/ctg/qvctg/()(qvctg/()/3600gqvctg/(60)因此有、时,二、对的影响 .90(后弯式叶轮)当 时,ctg ctg/min .9
8、0 ctg /(径向叶轮).90(前弯叶片)能大到什么程度?三、反作用度 .扬程另一表达式:()/cos cos cos,cos1 ()/()/()/2()/2()/2.动压头:()/2 ()动压头在叶轮后的导叶或蜗壳中部分转化为静压头 ()尽量降低动压头比例以提高效率 静压头动压头(损失小)静压头动压头(损失大).静压头:()/2()/2 用来克服管路中阻力损失.反作用度:反作用度:(既然泵扬程由动压头和静压头两部分组成,引入反作用度)/()/()当min时,()当90,/()当max时,,此时/(),流体从泵中未得到能量(扬程为);,流体得不到输送(静扬程为)()影响 和,须综合考虑选择.
9、反作用度与出口安装角关系:反作用度与出口安装角关系:四、三种不同叶轮比较四、三种不同叶轮比较 .从流体获得的能量:.从效率观点看:()从叶片间流速 ()从叶片曲率大小 ()从能量转化观点 .结构尺寸 .磨损和积垢 .功率特性五、叶片出口安装角选用五、叶片出口安装角选用 泵 后弯式 通风机 大多数后弯式 部分径向式 小部分前弯式第四讲第四讲 流体在离心式有限叶片叶轮中的流体在离心式有限叶片叶轮中的流动分析;流动分析;叶片式泵与风机的损失和效率叶片式泵与风机的损失和效率 .叶片有限时对理论能头的影响叶片有限时对理论能头的影响一、轴向涡流 .举例 (点击观看流体在叶轮流道中的运动示意动画).泵内涡流
10、:将叶轮流道的进出口封闭起来,叶轮在旋转时,流道内理想流体也同样存在着一个和叶轮旋转角速度相等,但旋转方向相反的轴向涡流。二、轴向涡流的影响二、轴向涡流的影响 .对叶轮叶片流道内流动影响 .进出口速度三角形变化 不变 变 ()/三、有限叶片时理论能头计算三、有限叶片时理论能头计算 .公式:sin/().公式:滑移系数,泵0.81.0,风机0.80.85.叶片式泵与风机的损失和叶片式泵与风机的损失和效率效率PPPPPP P/P(P/P)(P/P)(P/P)P轴功率 P有效功率 P水力功率 P总机械损失功率 P容积损失功率 P流动损失功率一、一、PP轴承、轴封、圆盘摩擦损失轴承、轴封、圆盘摩擦损失
11、 (PP)/PP/P二、二、PP qvTqv 泄漏流量 叶轮进口、轴封、平衡装置 Pqv/1000 P/P (PPP)/(PP)(qv)/(qvT)qv/(qv)三、三、PP 摩擦损失、局部损失、冲击损失摩擦损失、局部损失、冲击损失 .摩擦损失和局部损失 ()吸入室 ()叶轮流道(一般扩散)()压出室:扩散,正导叶扩散,反导叶收缩 .冲击损失;叶片入口,导叶入口(流量偏离设计工况)()冲角:相对速度方向和叶片进口切线之间夹角 ()影响:qvqv时,qvqv时,qvqv时,四、三种损失和流量关系四、三种损失和流量关系五、五、P/P P/(PPP)(qv)/(qv)/六、为什么圆盘损失不属于流动损
12、失?圆盘损失虽然具有流动损失的特点,但它只是消耗原动机的输入功率而不降低叶轮内输送流体的能头。第五讲第五讲 泵与风机的性能曲线泵与风机的性能曲线 .叶片式泵与风机的性能曲线叶片式泵与风机的性能曲线一、一、qv (一)qv /qvctg/().90后弯式,ctg qv .90径向式,ctg /.90前弯式,ctg qv (二)(qv)(/qvctg/()(三)qv ()qv (四)qv 绘出 qv曲线 (面积相减法由 qv曲线开始减)二、二、P P qv (一)P qv Pqv/1000 P(qv qv)/1000 (二)P qv PPP 机械损失近似与流量无关,再考虑容积损失 (以上两曲线注意
13、影响的作法)三、三、qv P/Pqv/1000P 知 qv、P qv后,可确定 qv四、四、泵型式和性能曲线关系泵型式和性能曲线关系(与(与有关)有关)(点击观看随 变化时的泵型式和性能曲线动画)五、五、对性能曲线影响对性能曲线影响六、回流对性能曲线影响六、回流对性能曲线影响 小流量时回流,使得性能曲线在小流量时和P增加 第六讲第六讲 泵与风机的管路性能曲线及泵泵与风机的管路性能曲线及泵与风机的运行工况点与风机的运行工况点 .泵与风机的运行工况点泵与风机的运行工况点一、管路系统一、管路系统.组成:.扬程:()/qv qv qv (/)/综合阻力系数 ()/qv .性能曲线:qv 二、泵与风机的
14、运行工况点二、泵与风机的运行工况点 将管路性能曲线和泵性能曲线用同样比例画在同一张图上,两条曲线的交点即为泵与风机的运行工况点 为什么为工况点?点:求供 能量不足 qv 点:供求 能量富裕 qv 所以只有为工况点三、泵与风机运行工况点稳定性三、泵与风机运行工况点稳定性 点左:求供 能量不足 qv 则远离点 点右:供求 能量富裕 qv 则远离点 这种在受到外界影响而脱离了原来的平衡态后不能再恢复到原来平衡状态的工况点即为不稳定运行工况点 点:同理分析,稳定运行工况点 具有“驼峰”型性能曲线的泵,小流量区域有可能出现不稳定运行工况而产生周期性振荡。四、影响泵与风机运行工况点变化的一些因素四、影响泵
15、与风机运行工况点变化的一些因素 (“)/,qv ()/qv .或变、变化 .流体密度变化时().粘性变化时(增大).含有固体杂质时 第七讲第七讲 泵与风机的相似定律及其泵与风机的相似定律及其应用;泵与风机的比转速应用;泵与风机的比转速 .叶片式泵与风机的相似定律叶片式泵与风机的相似定律 引入相似定律的原因 反复设计、试验、修改 系列设计 改造一、相似条件:一、相似条件:1.几何相似:实型和模型通流部分相应的线性尺寸成比例,且比值相等,叶片数相同,叶片对应的安装角相等。.运动相似:实型和模型通流部分各对应点速度三角形相似。.动力相似:实型和模型通道内各相应点上的流体质点所受的同名称力各对应的方向
16、相同,大小成比例,且比值均相等。二、相似定律二、相似定律 (一)流量关系:qv/qv(/)(/)(/)(二)扬程关系:/(/)(/)(/)(三)功率关系:P/P(/)(/)(/)/)因此有下列式子:qv/P/三、关于相似定律的几点说明三、关于相似定律的几点说明 .适用条件:几何相似、运动相似 .尺寸效应:/.20四、相似定律的实际应用四、相似定律的实际应用 .变化 /(/10130)(273)/(273)P/P/(/10130)(273)/(273)qv/qv .变化 qv/qv/(/)/(/)P/P(/).性能切线的换算 已知、下(qv),(P qv),(qv)求相似、下的性能曲线(qv),
17、(P qv),(qv).比转速比转速一、泵的比转速一、泵的比转速 3.65qv 1/2/3/4 把某一叶轮的几何形状相似地缩小为标准叶轮,使这个标准叶轮在最高效率点工况下,当所产生的扬程为,输送流量为0.075/时所具有的转速。二、风机的比转速二、风机的比转速 qv 1/2/3/4 当进气状态为非标准状态或非空气时,考虑密度变化 qv 1/2/(1.2/)3/4 把某一叶轮形状相似地缩小为标准叶轮,使这个标准叶轮在最高效率点工况下,当所产生的全压为/,输送流量为/时所具有的转速。三、关于比转速的几点说明:三、关于比转速的几点说明:.max点作为代表 .几何相似,()都相等 .()针对单级单吸而
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