1、第三章 泵与风机的性能,第一节 功率 损失与效率第二节 泵与风机的性能曲线第三节 性能曲线的测试方法,第一节 功率 损失 效率, 功率功率是指单位时间内所做的功。泵与风机的功率分有效功率、轴功率、原动机功率等，没有明确指明时，泵与风机的功率一般是指泵与风机的轴功率。 1.有效功率Pe 有效功率是指单位时间内流经泵与风机的流体实际得到的能量。qv:体积流量 m3/s ，H：扬程 m；：流体的密度 kg/m3泵: 风机： 其中：P为全压，Pa,2.轴功率P轴功率是指由原动机传递到泵与风机轴上的功率.泵与风机的输入功率。由于泵与风机的内在损失PeP：总效率泵风机,原动机功率又分原动机输出功率和输入功
2、率，没有明确指明时，原动机功率是指原动机输出功率，热力发电厂中泵与风机的原动机主要是电动机，大容量机组的锅炉给水泵常采用小型汽轮机作为原动机。g:原动机效率 ；tm:传动效率输出功率 泵 风机tm: 直联传动，1.0联轴器传动，0.98三角皮带传动，0.95,3.原动机效率Pg,原动机的输入功率,泵 风机,配套选择原动机功率,泵 风机K，容量富裕系数,【例题31】某台IR125-100-315型热水离心泵的流量为240 m3/h，扬 程为120m，泵效率为77，热水温度为80，密度为970kg/ m3，试计算 该泵有效功率和轴功率的大小。 解： （m3/s） 该泵有效功率为： （kW） 该泵轴
3、功率为： （kW）,【例题32】某台离心通风机的额定参数为：流量44090 m3/h，全压105mmH2O，风机效率0.88。采用联轴器直联传动，tm=0.98，取电动机容量富余系数k=1.15，问该风机应选用多大容量的电动机？解： （m3/s） (Pa)电动机的容量应为：,损失与效率,机械损失与叶轮转动有关与流体量无直接关联的损失 容积损失与流体泄漏有关的损失 流动损失与输送流体直接相关的损失,（一）机械损失和机械效率,(1) 轴与轴承和轴与轴封处的机械摩擦损失PP=(0.010.03）P(2) 圆盘摩擦损失Pdf叶轮的前后盖板与其间流体间的摩擦损失，Pdf=(0.020.10）P,机械损失
4、机械效率,损失与转速3次方和外径5次方成正比 降低损失(1) 采用多级叶轮(2) 单级叶轮：提高转速降低叶轮外径(3) 摩擦面光洁,降低圆盘损失的措施,比转速,（二）容积损失和容积效率由于泵与风机动静部件之间存在着一定的间隙压力差导致流动泄漏(1) 叶轮入口与外壳密封环间的泄漏容积损失的主要部分,（2）平衡轴向力装置的间隙中泄漏,(3) 轴端密封间隙中的泄漏 又称轴封损失 (4) 多级泵级间间隙中的泄漏 该泄漏不影响流量，造成的损失属于摩擦损失,总的容积损失 容积效率 泄漏量,q = 4%-10% qVT,泄漏以叶轮入口处的损失为主 防泄漏的方法 增加流动阻力 加长流道 减小流通面积,（三）流
5、动损失和流动效率流动损失是指流体在泵与风机主流道（包括入口、叶轮、导叶、出口等）中流动时，流动阻力导致的机械能损失。 摩擦损失和扩散损失摩擦损失：流体与流道壁面的摩擦阻力损失扩散损失：由于流道断面的变化和转弯，使得流体速度分布不均匀，局部区域产生漩涡二次回流和尾迹等的涡流损失,(2) 冲击损失非设计工况运行,正冲角=1a-10漩涡发生在吸力面上,负冲角=1a-10漩涡发生在压力面上,Ph,流动损失功率,流动效率,泄漏量与流量的关系,泵与风机的总效率,离心泵： 0.600.90 离心风机： 0.700.90 高效风机： 0.90 轴流泵： 0.700.89 大型轴流风机：0.90,风机的静压效率
6、,风机的全压内效率,风机的静压内效率,内功率：叶轮的耗功轴功率减去轴与轴承及轴端密封的摩擦损失功率,第二节 泵与风机的性能曲线,泵与风机的性能曲线：指一定转速下（多为额定转速），性能参数随流量变化的关系曲线。流量扬程曲线 qV -H流量全压曲线 qV -p流量轴功率曲线 qV -P流量效率曲线 qV - 流量汽蚀余量曲线 qV -NPSH 性能曲线获得：不能由理论计算得到通过试验来确定,一、离心泵与风机的性能曲线,（一）流量与扬程性能曲线qV-H1.无限多叶片时的qV,T-HT曲线其中：,不同出口安装角下的扬程曲线,2a0, B02a=90o ,径向式叶片Cot2a=0, B=02a90o ,
7、前弯式叶片Cot2a0, B0,2.实际扬程与流量的性能曲线qV-H （后弯式为例）,（二）流量与功率性能曲线qV-P,流动功率,令,2a0, B02a=90o ,径向式叶片Cot2a=0, B=02a90o ,前弯式叶片Cot2a0, B0,1 不同安装角的功率曲线qVT-Ph,2. 轴功率与流量性能曲线（qV-P）1）考虑机械损失；2）考虑容积损失q3）空载工况:流量为0消耗功率机械损失功率容积损失功率,（三）流量与效率性能曲线（qV-）泵与风机的效率等于有效功率与轴功率之比最高效率点：泵与风机的设计工况点风机：全压效率和静压效率,二 离心式泵与风机性能曲线的分析 1. 最佳工况点与经济工
8、作区工况点：在给定的流量下，均有一个与之对应的扬程H（或全压p）、功率P及效率值最佳工况点：最高效率所对应的工况点经济工作区或高效工作区：最佳工况点左右的区域(般不低于最高效率的0.850.9)，泵与风机在此区域内工作最经济。2. 离心式泵在空载情况下防止汽化空载工况：当阀门全关时，qV=0，H=H0，P=P0空载功率P0主要消耗在机械损失上（如旋转的叶轮与流体的摩擦等)。在空载状态下，泵内水温会迅速升高，以致发生水的汽化。对于锅炉给水泵及凝结水泵，由于输送的是饱和液体，为防止汽化，一般不允许在空载状态下运行。3. 空载条件下启动在空载时所需轴功率(空载功率)最小，一般为设计轴功率的30左右。
9、在这种状态下启动，可避免启动电流过大，原动机过载。离心式泵与风机要在阀门全关的状态下启动,80CHTA/4型锅炉给水泵性能曲线,9LDTNA型凝结水泵性能曲线,4. 后弯式叶轮qV-H 性能曲线的三种基本形状1）陡降型曲线（a线）适用于流量变化不大，能头变化较大场合循环水泵 2）平坦型曲线（b线）适用于流量变化较大，能头变化很小时给水泵 3）有驼峰的性能曲线c线）k点即为驼峰点不希望使用此类曲线的泵与风机,驼峰曲线出现：关闭点扬程 最大扬程：H0/Hmax 1叶片出口安装角叶片数和形状,离心泵性能曲线稳定工作条件,5. 前弯式叶轮的某些特点随流量的增加功率急剧上升原动机容易超载取较大容量富裕系
10、数K较宽不稳定工作段的驼峰形曲线易导致喘振效率远低于后弯式目前大中型风机均采用后弯式叶片,二 轴流式泵与风机性能曲线,（1）qV-H(qV-p)性能曲线在小流量区域内出现驼峰形状；（2）功率P在空转状态(qV=0)时最大，为避免原动机过载，对轴流式泵与风机要在阀门全开状态下启动；（3）轴流式泵与风机高效区窄。,工况改变时的流动情况,（a）二次回流，损失大，效率低； （b）扬程局部最低点； （c）附面层分离，出现失速； （d）设计工况，最高效率点； （e）流量增加，冲角减小，出现附面层分离，效率降低；(d)(c) 升力增大，扬程增加，效率降低(c)(b) 附面层分离使扬程减小，效率降低(b)(a
11、) 二次回流使流体回到叶轮再次获得能，扬程增加、效率降低,第三节性能曲线的测试方法,一、常规测试方法 （一）泵性能测试试验装置及试验测量步骤对离心泵，从出口阀门全关状态开始，记录下流量qV=0时的压力表、功率表、真空表及转速表的读数，由此可以算得实验曲线上的第一点。在不改变转速的情况下，逐渐开启出水管上的阀门7，增加流量，待稳定后开始记录该工况下的各种数据。实验最少应均匀取得10点以上的读数。由每点测得的数据，计算出该流量下所对应的扬程H、功率P、效率 ，并绘出qV-H、qV-P 、qV-等性能曲线。,2. 性能参数的测量及计算1）流量的测量及计算 通常采用节流式流量计：孔板流量计；文丘里管流量计；喷嘴流量计。2）扬程H的测量及计算3）功率的测量及计算 测量法： 可以有电能表、三相两瓦法功率表、电流、电压表。4）转速的测量 n为水泵的转速，rpm，由手持式转速表读出,（二）风机性能试验 1.试验装置,
