泵与风机叶轮理论与性能(张胜亮)

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1、第二节泵与风机的叶轮理论一、离心式泵与风机的叶轮理论    离心式泵与风机是由原动机拖动叶轮旋转，叶轮上的叶片就对流体做功，从而使流体获得压能及动能。因此，叶轮是实现机械能转换为流体能量的主要部件。(1)离心式叶轮叶片型式对HT∞的影响    一般叶片的型式有以下三种：    叶片的弯曲方向与叶抡的旋转方向相反，称为后弯式叶片。    叶片的出口方向为径向，称径向叶片。    叶片的弯曲方向与叶轮的旋转方向相同，称为前弯式叶片。    前弯式叶片产生的能头最大，径向式次之，后弯式最小。    对流体所获得的能量中动能和压能所占

2、比例的大小比较可知：后弯式叶片时，流体所获得的能量中，压能所占的比例大于动能；径向式叶片做功时，压能和动能各占总能的一般；前弯式叶片做功时,总能量中动能所占的比例大于压能。    那么，对离心泵而言，为什么一般均采用后弯式叶片，而对风机则可根据不同情况采用三种不同的叶片形式，其原因如下：    在转速n、叶轮外径、流量及入口条件均相同的条件下，前弯式叶片产生的绝对速度比后弯式叶片大，而液体的流动损失与速度的平方成正比。因此，当流体流过叶轮及导叶或蜗壳时，其能量损失比后弯叶片大。同时为把部分动能转换为压能，在能量转换过程中，必然

3、又伴随较大的能量损失，因而其效率远低于后弯式叶片。反之，前弯式叶片有以下优点：当其和后弯式叶片的转速、流量及产生的能头相同时，可以减小叶轮外径。因此，可以减小风机的尺寸，缩小体积，减轻质量。又因风机输送的流体为气体，气体的密度远小于液体，且摩擦阻力正比于密度，所以风机损失的能量远小于泵。鉴于以上原因，在低压风机中可采用前弯式叶片。二、轴流式泵与风机的叶轮理论（一）、概述    轴流式和离心式的泵与风机同属叶片式，但从性能及结构上两者有所不同。轴流式泵与风机的性能特点是流量大，扬程(全压)低，比转数大，流体沿轴向流入、流出叶轮。

4、其结构特点是：结构简单，重量相对较轻。因有较大的轮毂动叶片角度可以作成可调的。动叶片可调的轴流式泵与风机，由于动叶片角度可随外界负荷变化而改变，因而变工况时调节性能好，可保持较宽的高效工作区。鉴于以上特点，目前国外大型制冷系统中普遍采用轴流式风机作为锅炉的送引风机、轴流式水泵作为循环水泵。今后随着容量的提高，其应用范围将会日益广泛。(二)、轴流式泵与风机的叶轮理论1、翼型和叶栅的概念    由于轴流式泵与风机的叶轮没有前后盖板，流体在叶轮中的流动，类似飞机飞行时，机翼与空气的作用。因此，对轴流式泵与风机在研究叶片与流体之间的能

5、量转换关系时，采用了机翼理论。为此下面介绍翼型，叶栅及其主要的几何参数。翼型机翼型叶片的横截面称为翼型，它具有一定的几何型线，和一定的空气动力特性。翼型见图：叶栅由相同翼型等距排列的翼型系列称为叶栅。这种叶栅称为平面直列叶栅。第三节泵与风机的性能一、泵与风机的主要性能参数    风机、泵的主要性能参数有下列几个：（一）、流量(flowguantity)单位时间内输送的流体数量。可以用体积流量qv表示，也可以用质量流量qm表示。（二）、压力、扬程（pressure，head）1、通风机全压    单位体积的气体在通风机内所获得总

6、能量叫通风机全压。单位为：毫米水柱，牛／米2。2、离心泵扬程    单位重量的液体在泵内所获得总能量叫泵的扬程。单位为：米液柱。（三）、转速(rotaryrate)        叶轮每分钟旋转周数叫转速。单位为：转／分。（四）、功率和效率(powerandefficiency)    通风机和泵之功率有铀功率、有效功率和原动机效率之分。1、轴功率P    原动机传给通风机、泵轴上的功率，叫通风机、泵的轴功率，又称输入功率，通常用P表示。单位：千瓦。2、有效功率Pe    有效功率是指单位时间内通过泵与风机的流体获得的功率，即

7、泵与风机的输出功率，用符号Pe表示，单位为KW。3、原动机功率Pg    原动机的输出功率即为原动机功率，用Pg表示，单位为KW。轴功率和有效功率之差是泵与风机内部损失功率。泵与风机的效率为有效功率和轴功率之比。由于原动机机轴与泵与风机的轴连接存在机械损失，用传动效率ηtm表示，所以通常原动机功率比轴功率大。二、泵与风机的性能曲线    泵与风机的主要的性能参数有流量qV、扬程H或全压p、功率P和效率η0，对泵而言，还有汽蚀余量△h。这些参数变化关系的曲线，称为性能曲线（performancecurve）。性能曲线通常是指在一

8、定转速下，以流量为基本变量，其他各参数随流量改变而改变的曲线。因此，通常的性能曲线为qv－H(p)、qv－P、qv－η、qv－△h等曲线。该曲线直观的反映了泵与风机的总体性能。性能曲线对泵与风机的选型，经济合理的运行都起着非常重要的作用。（一）离心式泵与风机的性能曲线