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文檔簡介
泵與風(fēng)機
PumpandAir-blower上海電力學(xué)院能源與環(huán)境工程學(xué)院工程熱物理學(xué)科第二章泵與風(fēng)機的性能內(nèi)容提要:2.1、功率、損失、效率2.2、泵與風(fēng)機的性能曲線教學(xué)目的:掌握泵與風(fēng)機中常用的功率、損失和效率;掌握泵與風(fēng)機的性能曲線;重點和難點:泵與風(fēng)機中損失的種類和原因;泵與風(fēng)機的性能曲線。1)有效功率Pe對泵而言,kW對風(fēng)機而言,kW流體從泵或風(fēng)機中實際有效得到的功率。2.1功率,損失與效率一.功率qV:體積流量,m3/s;H:揚程,mP:全壓,Pa;ρ:流體密度,kg/m3一.功率2)軸功率P對泵而言,kW對風(fēng)機而言,kW原動機運行傳遞到泵與風(fēng)機軸端上的功率。η:泵和風(fēng)機的總效率一.功率3)原動機功率Pg對泵而言,kW對風(fēng)機而言,
kW原動機的輸出功率。ηtm:傳動效率傳動方式傳動效率電動機直連傳動1.00聯(lián)軸器直連傳動0.98三角皮帶傳動(滾動軸承0.954)原動機輸入功率Pg,in對泵而言,對風(fēng)機而言,ηg:原動機效率kWkW5)原動機的選擇對泵而言,
對風(fēng)機而言,
K:原動機的容量富裕系數(shù)原動機效率:二.損失和效率機械損失ΔPm
與葉輪轉(zhuǎn)動相關(guān)容積損失ΔPV經(jīng)過葉輪與流體泄露量相關(guān)流動損失ΔPh經(jīng)過葉輪與流體流量相關(guān)(一)機械損失ΔPm和機械效率ηm機械損失ΔPm:機械運動過程中克服摩擦所造成的能量損失機械損失用機械效率來衡量
主要包括:軸與軸承軸與軸端密封圓盤摩擦損失(0.01~0.03)P(0.02~0.1)P減少機械損失的方法:圓盤摩擦損失ΔPdf:與D2的5次方,n的三次方成正比采用合理結(jié)構(gòu)
a)高壓泵,采用多級葉輪,不采用增大直徑。
b)采用高轉(zhuǎn)速小葉輪的結(jié)構(gòu)。保持葉輪及泵體內(nèi)側(cè)表面的光潔合理的相對側(cè)壁間隙,B/D2:2%-5%(二)容積損失ΔPV和容積效率ηV容積損失(泄露損失):泵與風(fēng)機的旋轉(zhuǎn)部件與靜止部件之間存在著間隙,葉輪轉(zhuǎn)動時在間隙兩側(cè)所造成的壓力差使部分已獲得能量的流體從高壓側(cè)流向低壓側(cè),從而形成泄漏,產(chǎn)生損失。
容積損失用容積效率來衡量
q:泄露流量,m3/s≈4%~10%qVT1)葉輪入口與外殼密封環(huán)之間間隙中的泄露泄漏量的計算μ1-流量系數(shù);△H1-間隙兩側(cè)的能頭差,m;A1=πDwb-間隙的環(huán)形面積,m2;容積損失的計算2)平衡軸向力裝置處的容積損失泄漏量的計算μ2-流量系數(shù);△H2-間隙兩側(cè)的能頭差,m;A=πDnb-間隙的環(huán)形面積,m2;容積損失的計算3)軸端密封處的容積損失ΔPV34)多級泵的級間泄露——屬于圓盤摩擦損失減少容積損失的方法:維持動、靜部件間的最佳間隙增大間隙中的流動阻力
a)增加密封的軸向長度;
b)在間隙的入口和出口采取節(jié)流措施;
c)采用不同型式的密封環(huán)。(三)流動損失ΔPh和流動效率ηh摩擦損失:流體和各部分流道壁面摩擦?xí)a(chǎn)生;流動損失用流動效率來衡量
渦流(擴散)損失:流道截面變化、轉(zhuǎn)彎等會使邊界層分離、產(chǎn)生二次流而引起;沖擊損失:由于工況改變,入口流動角與葉片安裝角不一致,引起。流體在泵與風(fēng)機主流道(入口,葉輪,導(dǎo)葉,出口)中流動時由于流動阻力而產(chǎn)生的機械能損失,泵與風(fēng)機的最主要損失。
1)摩擦損失:沿程阻力損失;2)渦流損失:摩擦損失+渦流損失:3)沖擊損失:總流動損失:qvhhhf+hjqvdhshh無沖擊損失最小流動損失減少流動損失,提高流動效率的方法:選用高效葉輪及設(shè)計合理的流道形狀;提高制造、安裝、檢修的質(zhì)量;保證葉輪和流道表面的粗糙度最低;在合理的流量范圍內(nèi)工作。(四)泵與風(fēng)機的總效率η(五)風(fēng)機的效率1)全壓效率:總效率η;2)靜壓效率ηst;3)全壓內(nèi)效率ηi;4)靜壓內(nèi)效率ηst,i;Pi:不考慮軸與軸承及軸端密封的摩擦損失功率,即風(fēng)機葉輪的耗功。風(fēng)機內(nèi)效率多用于風(fēng)機相似性設(shè)計和相似換算的依據(jù)泵和風(fēng)機的總效率與容量、型式和結(jié)構(gòu)有關(guān)離心式泵:0.60~0.90離心風(fēng)機:0.70~0.90高效風(fēng)機:>0.90軸流泵:0.70~0.89大型軸流風(fēng)機:>0.902.2泵與風(fēng)機的性能曲線一.離心式泵與風(fēng)機的性能曲線(一)流量與揚程性能曲線(二)流量與軸功率性能曲線(三)流量與效率性能曲線(四)離心式泵與風(fēng)機性能曲線的分析二.軸流式泵與風(fēng)機的性能曲線
一定的轉(zhuǎn)速下,以流量qV作為基本變量,其它各參數(shù)隨流量改變而變化的曲線。一.離心式泵與風(fēng)機的性能曲線(一)流量與揚程曲線(qV—H)由速度三角形得:
1)β2a<90°cotβ2a>02)β2a=90°cotβ2a=03)β2a>90°cotβ2a<0b:考慮有限葉輪(軸向渦流影響)c:考慮摩擦和渦流d:考慮沖擊e:考慮容積(二)流量與功率性能曲線(qV—P)軸功率P等于流動功率Ph與機械損失功率△Pm之和。1)理論流量qVT與流動功率Ph的關(guān)系(qVT—Ph)
。1)β2a<90°cotβ2a>02)β2a=90°cotβ2a=03)β2a>90°cotβ2a<0流動功率先隨流量增加而增加,達到某一數(shù)值后,隨流量的增加而降低流動功率隨流量增加而直線上升。流動功率隨流量增加而急劇上升。后彎式葉片葉輪徑向式葉片葉輪前彎式葉片葉輪2)實際流量qV與軸功率P的關(guān)系(qV—P)
。空載工況:流量為零的工況。(三)流量與效率性能曲線(qV—η)
ηmax:設(shè)計工況點(四)離心式泵與風(fēng)機性能曲線分析1)最佳工況點與經(jīng)濟工作區(qū)最佳工況點:最高效率所對應(yīng)的工況點工況點:某一流量下所對應(yīng)的H、P、η等一組參數(shù)經(jīng)濟(高效)工作區(qū):最佳工況點附近(0.85~0.9ηmax)2)離心式泵在空載情況下防汽化3)離心式泵和風(fēng)機在空載條件下(閥門全關(guān))啟動空載情況下功率約為設(shè)計功率的30%左右。4)后彎式葉輪qV-H性能曲線三種基本情況a:陡降型b:平緩型c:駝峰型25°~30°8°~12°4)前彎式葉輪的一些特點隨流量增加功率迅速升高,原動機取較大的容量富裕系數(shù)。流量和揚程性能曲線為駝峰型曲線,存在不穩(wěn)定工作區(qū)。效率較低,大中型風(fēng)機多采用后彎式葉輪二.軸流式泵與風(fēng)機的性能曲線軸流式泵與風(fēng)機性能曲線的特點流量與揚程和功率性能曲線在小流量時為駝峰型,存在不穩(wěn)定工作區(qū)??蛰d狀態(tài)下,軸功率最大,在閥門全開狀態(tài)下啟動。且對可調(diào)式葉片在小安裝角下啟動。
采用可調(diào)葉片軸流式泵與風(fēng)機,擴大其高效工作區(qū)。思考題:1,2,5,6;作業(yè)題:2-1,2-3,2-4,2-6。2.3性能曲線的測試方法2.4.1泵性能測試
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