泵與風(fēng)機(jī)-2.損失和效率

第二章

離心式泵與風(fēng)機(jī)

的

性能第一節(jié)功率

損失及效率第二章

泵與風(fēng)機(jī)的性能第二章

泵與風(fēng)機(jī)的性能前面去掉了HT下標(biāo)，現(xiàn)在再去下標(biāo)T。在一開始我們講過，本課程的主要目的是提高泵與風(fēng)機(jī)的效率，而效率包含兩方面的含義：設(shè)計(jì)效率和運(yùn)行效率，而設(shè)計(jì)效率是基礎(chǔ)，知道了在設(shè)計(jì)中應(yīng)從哪幾方面著手，才能在運(yùn)行中有效地提高效率。效率和損失是相互對(duì)應(yīng)的，損失增加，效率就降低。現(xiàn)在我們先看看在泵與風(fēng)機(jī)中哪些地方存在損失，只有找到了損失出現(xiàn)在什么地方，才能知道如何減小這些損失。第一節(jié)功率、損失與效率第二章

泵與風(fēng)機(jī)的性能一、功率緒論中已講，不再重復(fù)第一節(jié)功率、損失與效率第二章

泵與風(fēng)機(jī)的性能二、損失與效率主要損失有(以泵為例)：1.

機(jī)械損失：包含機(jī)械摩擦損失和圓盤損失，這一損失主要表現(xiàn)在消耗功率，與泵的揚(yáng)程和流量無關(guān)，所以，可看作是純功率損失。2.

泄漏損失：由于在泵中有壓差，也有縫隙，就存在泄漏的條件，從而使qv減小，引起有效功率的降低，可看作是只與流量有關(guān)的損失。3.

流動(dòng)損失：流體有粘性，流動(dòng)有阻力，可能在入流角度不合適時(shí)還存在沖擊，這些損失都會(huì)使泵的揚(yáng)程降低，引起有效功率的減小，這些損失統(tǒng)稱為流動(dòng)損失，可看作是只與揚(yáng)程有關(guān)的損失。下面分別討論。第一節(jié)功率、損失與效率第二章

泵與風(fēng)機(jī)的性能一、機(jī)械損失與機(jī)械效率圓盤損失：壓力不同，有回流→有損失→圓盤損失。不管有無流量輸出，只要有流體，即有此項(xiàng)損失。所以是純功率損失，計(jì)入機(jī)械損失。其大小率葉輪與機(jī)殼之間的間隙大小、形狀、表面光潔度有關(guān)，還與、n、D2、ρ等因素有關(guān)。第一節(jié)功率、損失與效率第二章

泵與風(fēng)機(jī)的性能一、機(jī)械損失與機(jī)械效率圓盤損失：圓盤損失。第一節(jié)功率、損失與效率第二章

泵與風(fēng)機(jī)的性能可見，Pm2正比于D25、n3,在提高泵的揚(yáng)程時(shí),如用增加D2的方法，則圓盤損失將大幅度增加，而用提高轉(zhuǎn)速的方法來提高揚(yáng)程，其損失增加的強(qiáng)度將好得多。一、機(jī)械損失與機(jī)械效率圓盤損失：Pm2≈(2～10%)PPm=Pm1＋Pm2機(jī)械損失的大小用機(jī)械效率來表示：第一節(jié)功率、損失與效率第二章

泵與風(fēng)機(jī)的性能降低機(jī)械損失的方法,看書。二、容積損失及容積效率

流體從高壓區(qū)側(cè)通過運(yùn)動(dòng)部件與靜止部件之間的間隙泄漏到低壓區(qū)，從而使流量有一定的損失，使qv<qvT，qv叫容積損失。它只與流量有關(guān)，所以也叫流量損失。第一節(jié)功率、損失與效率第二章

泵與風(fēng)機(jī)的性能主要泄漏處有：1)葉輪入口處的間隙(p60，圖2-6);

2)平衡軸向力裝置的泄漏孔；

3)多級(jí)葉輪后一級(jí)向前一級(jí)的泄漏可以看出，這些損失與機(jī)械損失互有矛盾，減小這一項(xiàng)，可能會(huì)增加另一項(xiàng)。二、容積損失及容積效率

在這些泄漏損失中，以1)和2)項(xiàng)為大。書上有很多公式，但精度都不理想，因?yàn)閷?shí)際情況很復(fù)雜，如緊盤根。但我們可根據(jù)流體力學(xué)，給出一個(gè)定性的公式。根據(jù)流體力學(xué)，泄漏量與高差的二分之一次方成正比，即：

第一節(jié)功率、損失與效率第二章

泵與風(fēng)機(jī)的性能所以

因此

二、容積損失及容積效率

其大小可用容積效率來表示：

第一節(jié)功率、損失與效率第二章

泵與風(fēng)機(jī)的性能降低容積損失的方法書上有，可自己看。三、流動(dòng)損失與流動(dòng)效率是指流體在流動(dòng)時(shí)，流體與流體、流體與固體之間的摩擦阻力損失和局部阻力損失，以及由于在非設(shè)計(jì)工況下運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的沖擊損失。

1.

流動(dòng)阻力損失

第一節(jié)功率、損失與效率第二章

泵與風(fēng)機(jī)的性能所以阻力損失

三、流動(dòng)損失與流動(dòng)效率2.

沖擊損失泵與風(fēng)機(jī)在設(shè)計(jì)工況下運(yùn)行時(shí)，qv=qvd,

1=90,1=1a,流體沿葉輪型線的切線方向進(jìn)入葉輪,不會(huì)產(chǎn)生沖擊但當(dāng)qv≠qvd時(shí),是否會(huì)產(chǎn)生沖擊呢?首先看流量發(fā)生變化時(shí),進(jìn)出口三角形的變化情況。一般認(rèn)為，流量變化時(shí)，進(jìn)口三角形的1不變，而出口三角形的2不變。即

第一節(jié)功率、損失與效率第二章

泵與風(fēng)機(jī)的性能三、流動(dòng)損失與流動(dòng)效率可以看出，入口三角形的變化對(duì)HT無影響，但出口三角形的變化卻能影響HT

qv增加時(shí)，v'2u<v2u,HT減小；qv減小時(shí)，v'2u>v2u,HT增加。也就是說，揚(yáng)程是隨流量的增加而減小的。記！第一節(jié)功率、損失與效率第二章

泵與風(fēng)機(jī)的性能三、流動(dòng)損失與流動(dòng)效率再由入口三角形的變化可知，在qv<qvd時(shí)，即流動(dòng)方向不沿葉片入口處的切向進(jìn)入葉輪，會(huì)在云的背面產(chǎn)生漩渦。反之，在qv>qvd時(shí)，，即流動(dòng)方向也不沿葉片入口處的切向進(jìn)入葉輪，會(huì)在云的正背面產(chǎn)生漩渦。可見，只要流量不等于設(shè)計(jì)流量，就會(huì)產(chǎn)生沖擊，引起沖擊損失。其大小可用下式表示：

第一節(jié)功率、損失與效率第二章

泵與風(fēng)機(jī)的性能三、流動(dòng)損失與流動(dòng)效率總的流動(dòng)損失為上述三項(xiàng)之和：第一節(jié)功率、損失與效率第二章

泵與風(fēng)機(jī)的性能根據(jù)上述表達(dá)式繪出的曲線如圖所示。由圖可見，在無沖擊時(shí)，h不是最小。h最小處出現(xiàn)在設(shè)計(jì)流量的左邊即在流量略小于設(shè)計(jì)流量的地方。如果把入口安裝角與入口流動(dòng)角之差叫做沖角i的話，即，那么，在設(shè)計(jì)時(shí)，如有意讓i>0,則可減小整個(gè)流動(dòng)損失，因此在設(shè)計(jì)泵與風(fēng)機(jī)時(shí)，一般取i=0~8。三、流動(dòng)損失與流動(dòng)效率流動(dòng)損失的大小可用流動(dòng)效率來表示：

第一節(jié)功率、損失與效率第二章

泵與風(fēng)機(jī)的性能泵的流動(dòng)效率一般在0.8～0.95之間，而風(fēng)機(jī)的流動(dòng)效率一般在0.7～0.95之間。h最小，Ph最大，故如欲提高泵與風(fēng)機(jī)的效率，應(yīng)主要從提高流動(dòng)效率入手。

提高流動(dòng)效率、降低流動(dòng)損失的方法書上有，可自己看。四、總效率現(xiàn)在已去掉了HT和qvT的全部下標(biāo)，即去掉了前面所做的兩個(gè)假設(shè)，亦即已經(jīng)把能頭和流量的理論值變成了實(shí)際值：

第一節(jié)功率、損失與效率第二章

泵與風(fēng)機(jī)的性能但可惜的是，K、

h和v不能精確計(jì)算。四、總效率它們之間的組合反映在泵與風(fēng)機(jī)的總效率上：

第一節(jié)功率、損失與效率第二章

泵與風(fēng)機(jī)的性能為三個(gè)分效率之積。四、總效率離心泵的效率一般在0.6