《泵与风机》

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1、离心泵的典型结构见图1.2：离心式风机的机构也如此类似，见图1.3:叶片式叶片式叶片式叶片式叶片式容积式容积式容积式容积式容积式其他式容积式离心泵进水管接头同叶轮进口前的空间称作进水室，又称吸入室。其作用是以最小的水力损失引导流体平稳的进入叶轮流道，并使流体在叶片进口端有较为合适的流速分布。1.3.1.2进水室进水室常采用三种形式：图1.16为锥形吸入室，它有结构简单、制造方便、流速分布均匀等特点；图1.17为环形吸入室，其优点是结构简单、轴向尺寸小，但水力损失较大，流速分布也不太均匀；图1.18为半螺旋形吸入室，这种结构型式水利损失最小

2、，叶道进口流速也较均匀，但因进水有预旋而会降低扬程。压水室指叶轮出口处与出水管接头之间的那部分空间，其作用是以最小的水力损失收集液流后将它们送到出水管中去。1.3.1.3压水室图1.14中的3为最常见的螺旋形压水室，又称蜗壳。它结构简单、制造方便、效率高。但当泵在非设计工况下运行时，会产生不平衡的径向力。密封环又叫口环。由于叶轮出口的流体压强较高，而叶轮进口处压强又很低，泵体内的流体有一小部分将流向叶轮的进口。装在泵壳上与叶轮进口外圈构成很小间隙的密封环就起防止泵壳与叶轮之间流体回流的作用。1.3.1.4密封环密封环有多种结构，如下图所示

3、，口环易磨损，可以定期更换，一般口环间隙为0.1～0.5mm。1.3.1.5轴封装置离心泵的转轴总要穿过固定的泵体伸出，运动部件与静止部件之间必然有一定的间隙，为了不让高压流体大量泄漏出来，就必须采用轴封装置来防止泄露。泵上可采用的轴封装置常见的有填料函密封，机械密封和浮环密封三类。图1.19为最常用的填料函密封结构：图1.20所示为机械密封结构：图1.21为浮环密封结构：1.6流体进入叶轮前的预旋强制预旋自由预选强制预旋形成原因：吸入室或背导叶造成的特点：流量保持不变，由于是吸入室或背导叶造成，因此不消耗叶轮的能量。当α1<90o时，预

4、旋方向和叶轮旋转方向一致，称为正旋。此时为v1u为正值，理论扬程HT降低；但可以改善流体在叶轮进口处的流动，消除转轴背面的旋涡区；由于使w1减小，能提高泵的抗汽蚀性能。当α1>90o时，预旋方向和叶轮旋转方向相反，称为反旋。此时v1u为负值，理论扬程HT增加；但会使w1增加，降低泵的抗汽蚀性能。强制预旋自由预旋形成原因：与结构无关，是由流量改变造成的，具体理论解释，尚无定论。自由预旋通常用预旋系数ψ表示预旋强度，ψ＝v1u／u1涅维里松通过试验指出：风机的预旋强度较大，通常取ψ＝0.3~0.5；水泵预旋的影响较小，对于多级叶轮，在设计次级

5、叶轮时，取ψ＝0.25~0.4，首级叶轮一般不采用预旋，但有时候也取ψ＝0.2。2.1.2损失和效率1)机械损失和机械效率机械损失主要包括：轴端密封与轴承的摩擦损失以及叶轮前后盖板外表面与流体之间的圆盘摩擦损失。机械损失用机械效率来衡量2)容积损失和容积效率泵与风机的旋转部件与静止部件之间存在着间隙，叶轮转动时在间隙两侧所造成的压力差使部分已获得能量的流体从高压侧流向低压侧，从而形成泄漏，这种损失称为容积损失。容积损失用容积效率来衡量a)发生在叶轮入口的容积损失泄漏量的计算μ1－流量系数；△H－间隙两侧的能头差，m；A=πDwb－间隙的环

6、形面积，m2；（四）离心式泵与风机性能曲线分析1）最佳工况点与经济工作区最佳工况点：最高效率所对应的工况点工况点：某一流量下所对应的H、P、η等一组参数经济（高效）工作区：最佳工况点附近(0.85～0.9ηmax)2）离心式泵在空载情况下防汽化3）离心式泵和风机在空载条件下(阀门全关)启动空载情况下功率约为设计功率的30%左右。4）后弯式叶轮qV－H性能曲线三种基本情况a:陡降型b:平缓型c:驼峰型25°～30°8°～12°4）前弯式叶轮的一些特点随流量增加功率迅速升高，原动机取较大的容量富裕系数。流量和扬程性能曲线为驼峰型曲线，存在不稳

7、定工作区。效率较低，大中型风机多采用后弯式叶轮二.轴流式泵与风机的性能曲线轴流式泵与风机性能曲线的特点流量与扬程和功率性能曲线在小流量时为驼峰型，存在不稳定工作区。空载状态下，轴功率最大，在阀门全开状态下启动。且对可调式叶片在小安装角下启动。采用可调叶片轴流式泵与风机，扩大其高效工作区。第三章相似理论在泵与风机中的应用3.1相似条件3.4比转数3.2相似定律3.5无因次性能曲线3.3相似定律的特例3.6通用性能曲线产品性能检验新产品设计参数换算3.1相似条件一.几何相似几何尺寸成比例且比值相等；对应角度、叶片数相等二.运动相似速度三角形相

8、似。三.动力相似同名力方向相同，大小成同一比值。重力，压力，惯性力，黏性力雷诺数Re：惯性力和黏性力的准则数且Re＞105时自模化状态泵与风机的流动满足自模化条件，则动力相似自动满足。主导作用