1、泵與風(fēng)機(jī) Pumps and Fans,作業(yè)反映出的問題： 1、對一些公式中的單位不明確： 1-9求比轉(zhuǎn)速ns。在計算比轉(zhuǎn)速的時候，流量的單位應(yīng)為m3/s，但題目中給出的單位是m3/h，這時需進(jìn)行單位換算。 2、工程概念不清楚，做完題目后沒有進(jìn)行思考： 1）1-7 求流量減少20后的轉(zhuǎn)速，有部分同學(xué)求出的轉(zhuǎn)速比原先的大，應(yīng)該有明確的概念，流量減少后，轉(zhuǎn)速應(yīng)該是降低的； 2）轉(zhuǎn)速只能為整數(shù)。 3) 無因次參數(shù):同一類型的風(fēng)機(jī)，其性能所以不同，是因為受到結(jié)構(gòu)尺寸、轉(zhuǎn)速及介質(zhì)密度的影響，如果將風(fēng)機(jī)性能參數(shù)中的影響因素的計量單位除去，則同一類型風(fēng)機(jī)只有一組性能參數(shù)，只有一條曲線，由于參數(shù)沒有因次，稱為

2、無因次性能參數(shù)。 4）有效功率：泵, 揚(yáng)程;風(fēng)機(jī),全壓,泵與風(fēng)機(jī) Pumps and Fans,3、沒有掌握課堂所講的重點內(nèi)容：相似工況點的選取(1-7) 4、符號的寫法：正體（單位）和斜體（變量）的區(qū)別。 Pa； kW ；m kPa； 5、重力加速度的選擇: g=9.806 m/s2 ： 有效數(shù)字，對于不同地點，取值應(yīng)該有區(qū)別 6、解題要完整：葉輪型式；是否能正常工作,kg/m3,泵與風(fēng)機(jī) Pumps and Fans,1、分析：離心風(fēng)機(jī)的吸入風(fēng)道及壓出風(fēng)道直徑均為500mm，送風(fēng)量 qV=18500m3/h。試求風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的全壓及風(fēng)機(jī)入口、出口出的靜壓， 設(shè)吸入風(fēng)道的總壓力損失為700Pa，

3、壓出風(fēng)道的總阻力損失為400Pa。 （未計壓出風(fēng)道出口的阻力損失）空氣的密度 =1.2kg/m3。,提示：,風(fēng)機(jī)全壓：單位體積氣體從風(fēng)機(jī)進(jìn)口截面經(jīng)葉輪到風(fēng)機(jī)出口截面所獲得的機(jī)械能； 風(fēng)機(jī)的靜壓：風(fēng)機(jī)的全壓減去風(fēng)機(jī)出口截面處的動壓（通常將風(fēng)機(jī)出口截面處的動壓作為風(fēng)機(jī)的動壓）稱為風(fēng)機(jī)的靜壓。,泵與風(fēng)機(jī) Pumps and Fans,解：取距風(fēng)機(jī)吸入風(fēng)道無窮遠(yuǎn)處為00截面，風(fēng)機(jī)入口、出口處分別為11、22截面，風(fēng)機(jī)的壓出風(fēng)道出口為33截面，設(shè)風(fēng)機(jī)的全壓為p。,1）列00及33截面的伯努利方程得：,其中p00， 00，p30，壓出風(fēng)道出口速度為：,則風(fēng)機(jī)的全壓為：,泵與風(fēng)機(jī) Pumps and Fan

4、s,2）由于風(fēng)機(jī)的吸入管道和壓出管道直徑均為500mm，因此風(fēng)機(jī)進(jìn)口和出口處的速度分別為：,風(fēng)機(jī)入口處和出口處的動壓為：,列00及11截面的伯努利方程得：,則風(fēng)機(jī)入口處的靜壓為：,列22及33截面的伯努利方程得：,則風(fēng)機(jī)出口處的靜壓為：,泵與風(fēng)機(jī) Pumps and Fans,解法2：,1）列00及11截面的伯努利方程得：,列22及33截面的伯努利方程得：,則風(fēng)機(jī)的全壓為：,泵與風(fēng)機(jī) Pumps and Fans,1、試求輸水量qV=50m3/h時離心泵所需的軸功率。設(shè)泵出口壓力表讀數(shù)為255000Pa，泵入口真空表讀數(shù)為33340Pa，表位差為0.6m，吸水管與壓水管管徑相同，離心泵的總效率

5、=0.62。,解：由于吸水管與壓水管管徑相同，因此,該泵的揚(yáng)程為：,（m）,軸功率,(kW),注意問題：真空,泵與風(fēng)機(jī) Pumps and Fans,2、有一臺可把15冷空氣加熱到170的空氣預(yù)熱器，當(dāng)其流量qm=2.957103kg/h時，預(yù)熱器及管道系統(tǒng)的全部阻力損失為150kPa，如果在該系統(tǒng)中裝一臺離心風(fēng)機(jī)，問把它裝在預(yù)熱器前，還是裝在預(yù)熱器后（設(shè)風(fēng)機(jī)效率 =70%）？,解：由于風(fēng)機(jī)的全壓用來克服預(yù)熱器及管道系統(tǒng)的全部阻力損失，因此全壓 p150 kPa,查表得在1atm下，15時空氣密度為,170時空氣密度為,kg/m3,kg/m3,風(fēng)機(jī)的軸功率為：,注意：經(jīng)濟(jì)性分析-軸功率大??；

6、測量流量：風(fēng)機(jī)入口；泵出口；,泵與風(fēng)機(jī) Pumps and Fans,測量流量時，對風(fēng)機(jī)以進(jìn)口流量計算，因此,當(dāng)風(fēng)機(jī)裝在預(yù)熱器前時：,（kW）,當(dāng)風(fēng)機(jī)裝在預(yù)熱器后時：,（kW）,由于Psh2 Psh1 ，即風(fēng)機(jī)裝在預(yù)熱器后時消耗的軸功率大，所以應(yīng)將風(fēng)機(jī)裝在預(yù)熱器前。,泵與風(fēng)機(jī) Pumps and Fans,1-1已知離心式水泵葉輪的直徑D2=400mm，葉輪出口寬度b250mm，葉片厚度占出口面積的8，流動角220，當(dāng)轉(zhuǎn)速n2135r/min時，理論流量qvT=240L/s，求作葉輪出口速度三角形。求作葉輪出口速度三角形。,解：出口圓周速度u2為：,出口絕對速度的徑向分速v2r為：,由徑向分速

7、度、圓周速度及流動角可作出速度三角形：,絕對速度與圓周速度夾角為進(jìn)流角；相對速度與圓周速度的反方向夾角為流動角，葉片切線與圓周速度反方向夾角為葉片安裝角,泵與風(fēng)機(jī) Pumps and Fans,1-4 某前向式離心風(fēng)機(jī)葉輪的外徑D2500mm，轉(zhuǎn)速n1000r/min，葉片出口安裝角2y120，葉片出口處空氣的相對速度w220m/s。設(shè)空氣以徑向進(jìn)入葉輪，空氣的密度1.2kg/m3 ，試求該風(fēng)機(jī)葉輪產(chǎn)生的理論全壓。,解：由題意得： 圓周速度,(m/s),絕對速度的周向分速度,(m/s),速度三角形如圖所示：,理論全壓為：,pTu22u1.226.1836.181136.63 （Pa）,泵與風(fēng)機(jī)

8、 Pumps and Fans,有一離心式水泵，轉(zhuǎn)速為480r/min，總揚(yáng)程為136m時，流量為5.7m3/s，軸功率為9860k，容積效率、機(jī)械效率均為92%，求流動效率、理論流量和理論揚(yáng)程？（已知：水溫為t =20時，水的密度為=998.2kg/m3）,解： 由題意可得該泵的有效功率為：,(kW),效率為：,流動效率為：,實際流量除以理論流量就是容積效率；實際揚(yáng)程除以理論揚(yáng)程就是流動效率,泵與風(fēng)機(jī) Pumps and Fans,理論流量為：,（m3/s）,理論揚(yáng)程為 ：,（m）,實際流量除以理論流量就是容積效率；實際揚(yáng)程除以理論揚(yáng)程就是流動效率,泵與風(fēng)機(jī) Pumps and Fans,1

9、-6 有一離心式風(fēng)機(jī)，轉(zhuǎn)速1450r/min時，流量qV15m3/min，全壓p1177Pa（空氣的密度1.2kg/m3）。今用同一送風(fēng)機(jī)輸送0.9kg/m3煙氣，全壓與輸送空氣時相同，此時的轉(zhuǎn)速應(yīng)為多少，其流量是多少？,解：當(dāng)風(fēng)機(jī)輸送煙氣時，由全壓定律得：,則輸送煙氣時的轉(zhuǎn)速為：,按照現(xiàn)有電動機(jī)的檔次，取n1670r/min,由流量定律得：,泵與風(fēng)機(jī) Pumps and Fans,三、相似工況點與不相似工況點,相似工況點和不相似工況點的區(qū)分,A和B點（表征了泵在同一轉(zhuǎn)速下的不同工況點）不是相似工況點；A和M點【位于同一條管路性能曲線（其頂點未位于坐標(biāo)原點）上，它們表示了泵變速運行時的不同運行

10、工況點】亦不是相似工況點；只有M和B點才是相似工況點。,泵與風(fēng)機(jī) Pumps and Fans,【例1-6】 如右圖所示，某臺可變速運行的離心泵，在轉(zhuǎn)速n0下的運行工況點為M (qVM，HM )，當(dāng)降轉(zhuǎn)速后，流量減小到qVA ，試確定這時的轉(zhuǎn)速。,【解】 確定變速后的運行工況點A (qVA，HA) ；,過A點作相似拋物線，求A點對應(yīng)的相似工況點B；,利用比例定律對A、B兩點的參數(shù)進(jìn)行換算，以確定滿足要求的轉(zhuǎn)速：,將qVA、HA代入下式以確定相似拋物線的k值；,qVB,HB,HA,A,B,泵與風(fēng)機(jī) Pumps and Fans,工況點,在一定轉(zhuǎn)速下，每一個流量對應(yīng)著一定的揚(yáng)程（全壓）、軸功率及效

11、率，這一組參數(shù)反映了泵與風(fēng)機(jī)的某種工作狀態(tài)，簡稱工況；泵與風(fēng)機(jī)是按照需要的一組參數(shù)進(jìn)行設(shè)計的，由這組參數(shù)組成的工況稱為設(shè)計工況，而對應(yīng)與最佳效率點的工況為最佳工況。 泵與風(fēng)機(jī)性能曲線上的每一點都表示泵與風(fēng)機(jī)的一個工況點。將管路性能曲線和泵與風(fēng)機(jī)本身的性能曲線用同樣的比例尺畫在同一張圖上，兩條曲線的交點即為泵與風(fēng)機(jī)的運行工況點，即工況點。 在同一條相似拋物線上的點為相似工況點；,泵與風(fēng)機(jī) Pumps and Fans,1-7 已知某離心泵在轉(zhuǎn)速為n1450r/min時的參數(shù)見表1-10。,將此泵安裝在靜揚(yáng)程Hst6m的管路系統(tǒng)中，已知管路的綜合阻力系數(shù)0.00185h2/m5，試用圖解法求運行工

12、況點的參數(shù)。如果流量降低20，試確定這時的水泵轉(zhuǎn)速應(yīng)為多少。設(shè)綜合阻力系數(shù)不變。,表1-10 參 數(shù) 表,泵與風(fēng)機(jī) Pumps and Fans,解：1）管路系統(tǒng)能頭HcHst ，由題意可求出各流量點對應(yīng)的管 路系統(tǒng)能頭如下表所示：,由以上數(shù)據(jù)可作出該泵的HqV和HcqV曲線如下圖所示：,圖中HcqV曲線與HqV曲線的交點M即為泵的運行工況點。從圖中可以讀出：qVM=36m3/h，HM=8.4m,泵與風(fēng)機(jī) Pumps and Fans,M,qV,H,HcqV,HqV,B,A,2）流量降低20后，qVB（120）qV28.8（m3/h），此時的運行工況點位于HcqV上流量為28.8 m3/h這一

13、點，即圖中的B點，從圖中可讀出該點的揚(yáng)程為：HB=7.534 m。,但M點與B點不是相似工況點，需利用相似拋物線找出B 點的相似工況點A。,相似拋物線方程為：H=kqV2,作相似拋物線交泵性能曲線于A點，則 點A是點B的相似工況點。 從圖中可讀出，HA=8.8m， qVA=31m3/h， 且nA=nM=1450 r/min,泵與風(fēng)機(jī) Pumps and Fans,由相似定律可得：,（r/min）,（r/min）,或,（兩種方法算出的轉(zhuǎn)速有差別是因為用圖解法作圖和讀數(shù)誤差產(chǎn)生的）,泵與風(fēng)機(jī) Pumps and Fans,1-9 火力發(fā)電廠中的DG520-230型鍋爐給水泵，共有8級葉輪，當(dāng)轉(zhuǎn)速為

14、n5050r/min，揚(yáng)程H2523m，流量qV576m3/h，試計算該泵的比轉(zhuǎn)速，并指出該葉輪的型式。,解：該泵的比轉(zhuǎn)速為：,查表19可知該泵為中比轉(zhuǎn)速離心泵，葉片形狀為入口處扭曲，出口處柱形。,泵與風(fēng)機(jī) Pumps and Fans,3-3,某臺風(fēng)機(jī)D2=1.6m，n=1450r/min，在標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)氣條件下，由進(jìn)氣箱試驗得出的性能參數(shù)為：,求該風(fēng)機(jī)的無因次參數(shù)：,解：,流量系數(shù)：,全壓系數(shù)：,功率系數(shù)：,泵與風(fēng)機(jī) Pumps and Fans,2-1 20sh-13型離心泵，吸水管直徑d1500mm，樣本上給出的允許吸上真空高度Hs4m。吸水管的長度l16m，局部阻力的當(dāng)量長度le4m，設(shè)沿

15、程阻力系數(shù)0.0025，試問當(dāng)泵的流量qV2000m3/h，泵的幾何安裝高度Hg3m時，該泵是否能正常工作。（水的溫度為30，當(dāng)?shù)睾０胃叨葹?00m。),解：由表2-1查得海拔800m時的大氣壓強(qiáng)pa9.21104Pa，由附錄查得 水溫為30時的飽和蒸汽壓強(qiáng)pV4.2365kPa，密度995.6kg/m3，則修正后的允許吸上真空高度為：,=2.91 (m),泵與風(fēng)機(jī) Pumps and Fans,又,(m/s),該泵的允許幾何安裝高度為：,（m）,因為Hg3mHg，所以該泵不能正常工作。,泵與風(fēng)機(jī) Pumps and Fans,2-3 設(shè)計一臺雙吸泵，n2950r/min，流量qV650m3/

16、h，吸入液面壓強(qiáng)pe等于汽化壓強(qiáng)pV，c1200， 0.5m，安全余量k0.3m。假定設(shè)計的泵抽送密度為800kg/m3的液體，求幾何安裝高度，泵能抽吸的幾何安裝高度是否與密度有關(guān)？,解：對雙吸泵汽蝕比轉(zhuǎn)速為：,則該泵的必需汽蝕余量為：,(m),允許汽蝕余量為：,NPSH=NPSHr+k6.6710.36.971 (m),泵與風(fēng)機(jī) Pumps and Fans,由于吸入液面壓強(qiáng) pe等于汽化壓強(qiáng) pV，故 , 即該泵的允許幾何 安高度與密度無關(guān)，為：,HgNPSH,6.9710.57.471 （m）,計算結(jié)果Hg為負(fù)值，故該泵的葉輪進(jìn)口中心應(yīng)在容器液面以下7.471m。,注意：修正允許吸上真空

17、高度,有效汽蝕余量：NPSHa ；必須汽蝕余量：NPSHr； 臨界汽蝕余量：NPSHc；允許汽蝕余量：NPSH,泵與風(fēng)機(jī) Pumps and Fans,4-1 某風(fēng)機(jī)在管路系統(tǒng)中工作。風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速n1960r/min，風(fēng)機(jī)的性能曲線如圖439所示。管路性能曲線方程為pc20qV2,（式中qV的單位以m3/s計算）。若采用變速調(diào)節(jié)使風(fēng)機(jī)向管路系統(tǒng)輸送的風(fēng)量為qV25000m3/h，求這時風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n2。,解：取流量為0 m3/s、4 m3/s、6 m3/s、8 m3/s、10 m3/s由pc20qV2可求出各 流量對應(yīng)的全壓，如下表所示：,由于在圖中流量的單位為103m3/h，需對流量進(jìn)行換算后才可

18、在圖中作出pcqV性能曲線，如圖所示：,泵與風(fēng)機(jī) Pumps and Fans,風(fēng)機(jī)性能曲線pqV與管路性能曲線pcqV的交點M為運行工況點，從圖可讀出該點流量為：qV1=35103m3/h。變速調(diào)節(jié)后風(fēng)機(jī)的性能曲線要變化，但管路性能曲線不變，因此變速后新的運行工況點必在管路性能曲線上流量qV2=25000 m3/h這一點，即M點。,P（Pa）,qV（103m3/h）,pqV,pcqV,M,M,由相似定律可得風(fēng)機(jī)變速后的轉(zhuǎn)速為：,(r/min),對風(fēng)機(jī)，管路性能曲線即為相似拋物線，即M點與M點為相似工況點。,取整685,(r/min),泵與風(fēng)機(jī) Pumps and Fans,4-2 已知條件如

19、例41所述，求：（1）若擬通過變速調(diào)節(jié)方式達(dá)到所需的最大流量qV610-3m3/s，這時泵的轉(zhuǎn)速為多少？（2）若設(shè)變速調(diào)節(jié)后對應(yīng)工況效率不變，采用變速調(diào)節(jié)方式比出口節(jié)流調(diào)節(jié)方式能節(jié)約多少軸功率（不計變速調(diào)節(jié)時傳動裝置的功率損失）？,解：(1) 變速調(diào)節(jié)后泵的性能曲線要變化，但管路性能曲線不變，因此變速后新的運行工況點必在管路性能曲線上流量qV2=610-3m3/s這一點，即M點。但M點與M點不是相似工況點，需找出在HqV上M點的相似工況點,泵與風(fēng)機(jī) Pumps and Fans,從圖中可讀出M點的揚(yáng)程為：H22.8m，因此過M點的相似拋物線為：,在圖中按相同比例做相似拋物線，與泵的性能曲線交于

20、點A，則M點與A點為相似工況點。從圖中可讀出qVA=6.710-3m3/s，HA=28m，nA=nM=2900 r/min。,由相似定律可求出變速后泵的轉(zhuǎn)速為：,(r/min),泵與風(fēng)機(jī) Pumps and Fans,(2) M點的效率應(yīng)與A點的效率相同，從圖中可讀出A=65%，故M的效率=A=65%，則采用變速調(diào)節(jié)后的軸功率為：,(kW),而出口端節(jié)流調(diào)節(jié)時泵的性能曲線不變，管路性能曲線變陡，運行工況點是泵性能曲線上流量qV2=610-3m3/s這一點，即M點，H=29.8m，=64.5%，則節(jié)流調(diào)節(jié)時的軸功率為：,(kW),泵與風(fēng)機(jī) Pumps and Fans,故得變速調(diào)節(jié)法比出口節(jié)流調(diào)

21、節(jié)法節(jié)約軸功率,(kW),泵與風(fēng)機(jī) Pumps and Fans,4-3 兩臺性能完全相同2DG-10型水泵并聯(lián)運行，每臺泵的HqV性能曲線如圖4-40所示。管路性能曲線方程為Hc140013200qV2（式中qV的單位以m3/s計算）。求當(dāng)一臺水泵停止工作后，流量占并聯(lián)運行時流量的百分比。,解：1）按同一揚(yáng)程下流量相加的原則，可得兩臺泵并聯(lián)后的性能曲線H-qV,2）取流量為0 m3/s、0.06m3/s、0.08 m3/s、0.12 m3/s、0.16 m3/s由Hc140013200qV2可求出各流量對應(yīng)的管路系統(tǒng)能頭，如下表所示：,由于在圖中流量的單位為m3/h，需對流量進(jìn)行換算后才可在

22、圖中作出HcqV性能曲線，如圖所示。,泵與風(fēng)機(jī) Pumps and Fans,圖中H-qV 與HcqV的交點M點即為并聯(lián)后的聯(lián)合運行工況點，從圖中可讀出qVM=455 m3/h。,H (m),M,N,H-qV,HcqV,qV（m3/h）,3）一臺泵停止工作后，相當(dāng)于一臺泵單獨運行，H-qV 與HcqV的交點N點即為一臺泵單獨運行時的運行工況點，從圖中可讀出qVN=285 m3/h。,泵與風(fēng)機(jī) Pumps and Fans,則當(dāng)一臺水泵停止工作后，流量占并聯(lián)運行時流量的百分比為：,泵與風(fēng)機(jī) Pumps and Fans,4-4 試在同一張圖上定性圖示風(fēng)機(jī)入口端節(jié)流調(diào)節(jié)和出口端節(jié)流調(diào)節(jié)的運行工況點，并比較說明那種調(diào)節(jié)方式更經(jīng)濟(jì)？ 解：風(fēng)機(jī)的性能曲線與管路性能曲線如圖中pqV、pcqV所示，兩者的交點M是未進(jìn)行節(jié)流調(diào)節(jié)時的運行工況點，現(xiàn)在分別通過入口端節(jié)流調(diào)節(jié)與出口端節(jié)流調(diào)節(jié)，使流量減少至qVN。 由于入口端節(jié)流調(diào)節(jié)既改變風(fēng)機(jī)的性能曲線，又改變管路性能線，因此入口端節(jié)流調(diào)節(jié)后的運行工況點N1為pqV、pcqV的交點，如圖所示； 而出口端節(jié)流調(diào)節(jié)只改變管路性能曲線，風(fēng)機(jī)的性能曲線不變，因此新的工況點N2必然在風(fēng)機(jī)的性能曲線上qVqVN這一點，如圖所示：,泵與風(fēng)機(jī) Pumps and Fans,q