第一章-泵与风机的分类与构造ycppt课件.ppt
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1、1,流,体,机,械,流体机械的学习内容,?,泵与风机、压缩机的分类与构造,?,泵与风机、压缩机理论,?,排水设备,?,通风设备,?,压气设备,主要参考书,?,流体机械,白铭声,?,泵与风机,郭立君,?,通风机手册,商景泰,?,现代泵技术手册,关醒凡,?,容积式压缩机技术手册,郁永章,2,第一章,泵与风机的分类及工作原理,第一节,泵与风机的分类,第二节,泵与风机的工作原理及特性参数,3,一、泵的分类,?,按工作原理:,容积泵、叶片泵、其他类型的泵;,?,根据叶轮数:,单级和多级;,?,根据叶轮入口数目:,单吸式和双吸式;,?,根据主轴的布置位置:,立式和卧式;,?,根据外壳接缝形式:,中开式和分
2、段式。,4,泵形式示意图,5,6,泵形式示意图,7,8,9,10,二、风机的分类,?,按气体在叶轮内流动方向:,离心式和轴流式;,?,根据叶轮数目:,单级和两级;,?,按风机产生的压力大小:,低压风机(全压小于,1000 Pa,),中压风机(全压为,1000,3000 Pa,),高压风机(全压为,3000,5000 Pa,)。,11,风机形式示意图,12,第二节,泵与风机的工作原理及特性参数,一、离心式泵与风机的工作原理,13,二、轴流式风机的工作原理,14,三、其他水泵的工作原理,1,水环式真空,15,16,2,射流泵,17,四、特性参数,1,泵的特性参数,(,1,)流量,Q,单位时间内通过
3、泵的液体体积叫泵,的流量,又称排量,单位为,m,3,min,。,(,2,)扬程,H,单位重量的液体在泵内所获得的总,能量叫泵的扬程,单位为,m,。,(,3,)转速,n,泵叶轮每分钟旋转周数叫转速,单,位为,r,min,。,(,4,)功率,泵功率有轴功率和有效功率之分。,轴功率,N,原动机传给泵轴上的功率,单,位为,W,或,kw,。,18,1,泵的特性参数,有效功率,Na,单位时间内液体自,泵所获得的实际能量叫泵的有效功率,单位,为,W,或,kw,,其表达式为:,(,5,)效率,泵的有效功率与轴功率之比称为,效率,其表达式为:,(,6,)允许吸上真空度,这个参数表示泵的吸,液能力,单位为,m,。
4、,N,gQH,N,N,a,?,?,?,?,gQH,N,a,?,?,19,2,风机的特性参数,(,1,)流量,Q,单位时间内通过风机的气体体积叫风机的,流量,又称风量,单位为,m,3,/min,。,(,2,)压力,P,压力有全压和静压。单位体积的气体在通风,机内所获得的总能量叫通风机全压,P,,单位为,Pa,;风机的全,压减风机出口的动压称为风机的静压,P,st,,单位为,Pa,。,(,3,)转速,n,风机叶轮每分钟旋转周数叫转速,单位为,r,min,。,(,4,)功率,通风机功率有:轴功率和有效功率。,轴功率,N,原动机传给通风机轴上的功率,单位为,W,或,KW,。,有效功率,N,a,单位时间
5、内气体自风机所获得的实,际能量,单位为,W,或,kw,。,PQ,N,a,?,Q,P,N,st,st,a,?,20,2,风机的特性参数,(,5,)效率,风机的有效功率与轴功率之比称,为风机的效率。,N,PQ,N,N,a,?,?,?,N,Q,P,N,N,st,st,a,st,?,?,?,全压效率,静压效率,21,风机,入口,1-1,风机,出口,2-2,例,题,某风机流量是,125m,3,/s,,入口处的静压是,-2500Pa,,速度是,15m/s,出口处的静压是,500Pa,,速度是,25m/s,,气体密度取,1.2kg/m,3,设轴功率是,460kW,,求风机的全压和静压、动压、全压效率、静,压
6、效率。,解:列风机进出口的能量方程,?,?,?,?,w,T,a,p,v,p,p,g,z,z,v,p,?,?,?,?,?,?,?,?,2,2,2,2,1,2,2,1,1,1,2,2,?,?,?,?,?,?,2,2,2,2,2,1,1,1,2,),(,2,v,p,p,p,v,p,w,T,?,?,?,?,?,?,?,?,?,2,2,2,2,2,1,1,1,2,2,v,p,p,v,p,?,?,?,?,?,?,?,?,Pa,v,p,v,p,p,3240,),2365,(,875,),15,2,2,.,1,2500,(,),25,2,2,.,1,500,(,),2,(,),2,(,2,2,2,1,1,1,
7、2,2,2,2,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,Pa,v,p,p,p,p,p,d,st,2865,375,3240,),15,2,2,.,1,2500,(,500,),2,(,2,2,1,1,1,2,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,Pa,v,p,d,375,25,2,2,.,1,2,2,2,?,?,?,?,出,?,22,风机,入口,1-1,风机,出口,2-2,例,题,某风机流量是,125m,3,/s,,入口处的静压是,-2500Pa,,速度,是,15m/s,出口处的静压是,500Pa,,速度是,25m/s,,气体密度取,1
8、.2kg/m,3,,设轴功率是,460kW,,求风机的全压和静压、动压、,全压效率、静压效率。,解:,Pa,p,3240,?,Pa,p,st,2865,?,88,.,0,1000,460,125,3240,?,?,?,?,?,N,PQ,?,78,.,0,1000,460,125,2865,?,?,?,?,?,N,Q,P,st,st,?,23,第二章,泵与风机的基本理论,第一节,离心式泵与风机的基本理论,第二节,轴流风机的基本理论,第三节,泵与风机的相似理论,24,第一节,离心式泵与风机的基本理论,一、速度三角形,25,一、速度三角形,2,2,2,1,1,1,w,u,c,w,u,c,?,?,?,
9、?,u,r,u,r,u,r,c,c,c,c,c,c,c,c,c,2,2,2,1,1,1,?,?,?,?,?,?,w,u,c,?,?,2,2,2,2,1,1,1,1,?,?,?,ctg,c,u,c,ctg,c,u,c,ctg,c,u,c,r,u,r,u,r,u,?,?,?,?,?,?,1,1,1,2,2,2,1,2,1,2,2,2,2,2,2,2,2,2,cos,2,cos,2,?,?,c,u,c,u,w,c,u,c,u,w,?,?,?,?,?,?,26,二、离心式泵与风机的基本方程式,1.,理论流量:不考虑泄漏时的流量。,叶片排挤系数,表示叶轮出口处,实际出口截面积与不计叶片厚度的出口,截面积
10、之比值;,D,2,叶轮外径;,b,2,叶片出口宽度;,C,2r,叶轮出口处的径向速度。,r,T,c,b,D,Q,2,2,2,2,?,?,?,c,2r,27,2,叶片无限多时的理论压头基本方程,假设:)流过叶轮的流体是理想流体,不考虑能,量损失;,2,)叶轮是理想叶轮,即叶轮的叶片数为无限,多,叶片无限薄;,3,)流体不可压缩且流动是定常的。,),(,1,1,2,2,u,u,T,c,R,c,R,Q,T,?,?,?,T,T,Q,gH,N,?,?,?,1,),(,1,1,1,2,2,u,u,T,c,u,c,u,g,H,?,?,?,?,T,N,?,1,28,2,叶片无限多时的理论压头基本方程,),(,
11、1,1,1,2,2,u,u,T,c,u,c,u,g,H,?,?,?,?,流体所获得的压头,仅与流体在叶片进口及出口处的速,度有关,而与流动过程无关。,?,流体所获得的压头与被输送流体的种类无关。也就是说,,无论是被输送的流体是液体还是气体,只要叶片进口和出,口处的速度三角形相同,都可以得到相同的压头。,?,压头与叶轮外缘圆周速度,u,2,成正比,而,u,2,=,nD,2,/60,。所,以,当其他条件相同时,叶轮外径,D,2,越大,转速,n,越高,压,头就越高。,单位重量流,体获得能量,29,3,基本方程的分析和讨论,?,?,?,?,2,1,2,1,2,1,1,1,2,2,2,2,2,2,2,2
12、,2,1,2,1,w,c,u,c,u,w,c,u,c,u,u,u,?,?,?,?,?,?,g,w,w,g,u,u,g,c,c,H,T,2,2,2,2,2,2,1,2,1,2,2,2,1,2,2,?,?,?,?,?,?,?,),(,1,1,1,2,2,u,u,T,c,u,c,u,g,H,?,?,?,1,1,1,2,1,2,1,2,1,2,2,2,2,2,2,2,2,2,cos,2,cos,2,?,?,c,u,c,u,w,c,u,c,u,w,?,?,?,?,?,?,30,3,基本方程的分析和讨论,g,w,w,g,u,u,g,c,c,H,T,2,2,2,2,2,2,1,2,1,2,2,2,1,2,2
13、,?,?,?,?,?,?,?,g,w,w,g,u,u,H,g,c,c,H,Tj,Td,2,2,2,2,2,2,1,2,1,2,2,2,1,2,2,?,?,?,?,?,?,动能,压力能,31,4.,叶片出口安装角对压头分配的影响,为了讨论方便,令进口切向速度为零(以后均按此条件进,行讨论)即,0,cos,1,1,1,?,?,?,c,c,u,2,2,2,2,1,1,1,1,?,?,?,ctg,c,u,c,ctg,c,u,c,ctg,c,u,r,u,r,u,r,?,?,?,?,?,?,?,?,?,2,2,2,2,2,1,1,2,2,cot,1,1,?,r,u,u,T,c,u,u,g,c,u,c,u,
14、g,H,?,?,?,?,?,32,4.,叶片出口安装角对压头分配的影响,?,?,?,?,2,2,2,2,2,1,1,2,2,cot,1,1,?,r,u,u,T,c,u,u,g,c,u,c,u,g,H,?,?,?,?,?,g,u,H,T,2,2,0,2,90,?,?,?,?,g,u,H,T,2,2,0,2,90,?,?,?,?,g,u,H,T,2,2,0,2,90,?,?,?,?,33,4,叶片出口安装角对压头分配的影响,在离心式,泵和风机的设,计中,叶轮进,口截面积与出,口截面积通常,设计成相等,,则由连续方程,知:,r,r,c,c,2,1,?,0,1,?,u,c,设:,g,c,g,c,c,c
15、,c,g,c,c,H,u,r,u,r,u,Td,2,2,),(,),(,2,2,2,2,1,2,1,2,2,2,2,2,1,2,2,?,?,?,?,?,?,?,2,2,2,2,2,2,2,1,/,2,/,u,c,g,c,u,g,c,H,H,u,u,u,T,Td,?,?,?,34,g,u,H,T,2,2,0,2,90,?,?,?,?,g,u,H,T,2,2,0,2,90,?,?,?,?,4,叶片出口安装角对压头分配的影响,g,u,H,T,2,2,0,2,90,?,?,?,?,2,2,2,2,2,2,2,1,/,2,/,u,c,g,c,u,g,c,H,H,u,u,u,T,Td,?,?,?,?,?,
16、?,?,2,2,2,2,2,1,1,2,2,cot,1,1,?,r,u,u,T,c,u,u,g,c,u,c,u,g,H,?,?,?,?,?,35,5,无限多叶片时的理论压头特性,无限多叶片的理论压头与理论流量的关系式称,为理论压头特性方程式,即,H,T,=f(Q,T,),。而对应的,曲线称理论压头特性曲线。现仍令,c,1u,=0,来讨论。,?,?,?,?,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,1,1,2,2,cot,cot,1,1,?,?,?,?,b,D,Q,g,u,g,u,c,u,u,g,c,u,c,u,g,H,T,r,u,u,T,?,?,?,?,?,?,?,2,2,2,2,b,D
17、,Q,c,T,r,?,?,?,2,2,2,2,1,1,1,1,?,?,?,ctg,c,u,c,ctg,c,u,c,ctg,c,u,c,r,u,r,u,r,u,?,?,?,?,?,?,36,5,无限多叶片时的理论压头特性,T,T,BQ,A,H,?,?,?,g,u,A,2,2,2,?,2,2,2,2,2,cot,b,D,g,u,B,?,?,?,?,?,?,?,?,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,1,1,2,2,cot,cot,1,1,?,?,?,?,b,D,Q,g,u,g,u,c,u,u,g,c,u,c,u,g,H,T,r,u,u,T,?,?,?,?,?,?,?,37,6,叶片无限
18、多时的理论功率特性,在没有能量损失的情况下,流体获得的理论功,率为:,?,?,2,T,T,T,T,T,T,T,T,DQ,CQ,N,Q,BQ,A,g,Q,gH,N,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,38,7,叶片数目有限多时的修正,1,1,K,2,2,2,2,?,?,?,?,u,u,u,u,c,c,c,c,39,7,叶片数目有限多时的修正,设,K=H,T,/H,T,1,1,K,2,2,2,2,?,?,?,?,u,u,u,u,c,c,c,c,对于离心式水泵有,2,2,1,2,2,2,2,sin,6,.,0,68,.,0,55,.,0,R,R,R,Z,2,1,1,K,?,?,?,?,?,?,)
19、,(,,,对于离心式风机有,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,2,1,2,2,cot,1,Z,sin,1,K,?,?,?,u,r,c,c,40,例,2,1,某离心式水泵的转速,n,1450 r,min,,通过叶轮的理论流量,Q,T,180 m,3,/h,。叶轮外径,D,2,=329mm,,叶片入口直径,D,1,120 mm,。叶片出口宽度,b,2,15 mm,,叶片出口排挤系数,0.93,。叶片的出口安装角,2,22.5,,叶片数,Z,7,。试计算,理论压头,H,T,,并绘出叶轮出口速度三角形。假定液体无旋转,地径向进入叶片(即,c,1u,=0).,2,=22.5,0,D,2,=320m
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