《泵与风机》学后总结

《泵与风机》课程总结 班级﹕热能0921 姓名﹕王东 学号﹕14 指导老师﹕张鹏高 《泵与风机》课程内容 第一章、泵与风机概述 泵与风机基础知识 定义：泵与风机是一种外加原动机能量输送流体的机械。通常将输送液体的机械称为泵，输送气体的机械称为风机。右图为泵与风机示意图。 类别：按其作用，泵用于输送液体和气体，属于流体机械。 按其工作性质，泵与风机将原动机机械能转化为流体的动能和压能，属于能量转换机械。 作用：在火力发电厂中，泵与风机是最重要的辅助设备，担负着输送各种流体，以实现电力生产热力循环的作用。 泵与风机的性能及其 性能参数：流量qm=ρqv  扬程或全压.扬程H=e2-e1,全压p=ρgH 功率。有效功率Pe=qvp/1000kw,轴功率P=Pg?d,式中Pg、?d—原动机的输出功率及原动机效率。 效率。?=Pe/Px100% 转速。转速是指泵与风机叶轮每分钟的转数。 火电厂中常用种类：离心式泵与风机、轴流式泵与风机、混流式泵与风机、往复式泵与风机、齿轮泵、螺杆泵、罗茨风机、水环式真空泵和喷射泵。 部分风机工作原理 离心式泵与风机的工作原理：叶轮高速旋转时产生的离心力使流体获得能量，即流体通过叶轮后，压能和动能都得到提高，从而能够被输送到高处或远处。叶轮装在一个螺旋形的外壳内，当叶轮旋转时，流体轴向流入，然后转90度进入叶轮流道并径向流出。叶轮连续旋转，在叶轮入口处不断形成真空，从而使流体连续不断地被泵吸入和排出。如右图。 轴流式泵与风机工作原理：旋转叶片的挤压推进力使流体获得能量，升高其压能和动能。 往复式泵与风机工作原理：借活塞在汽缸内的往复作用使缸内容积反复变化，以吸入和排出流体。 水环式真空泵工作原理：水环式真空泵叶片的叶轮偏心地装在圆柱形泵壳内。泵内注入一定量的水。叶轮旋转时，将水甩至泵壳形成一个水环，环的内表面与叶轮轮毂相切。由于泵壳与叶轮不同心，右半轮毂与水环间的进气空间4逐渐扩大，从而形成真空，使气体经进气管进入泵内进气空间。随后气体进入左半部，由于毂环之间容积被逐渐压缩而增高了压强，于是气体经排气空间及排气管被排至泵外。如右图。 齿轮泵工作原理:齿轮泵具有一对互相啮合的齿轮，如图所示，齿轮主动轮固定在主动轴上，轴的一端伸出壳外由原动机驱动，另一个齿轮从动轮装在另一个轴上，齿轮旋转时，液体沿吸油管进入到吸入空间，沿上下壳壁被两个齿轮分别挤压到排出空间汇合(齿与齿啮合前)，然后进入压油管排出。 螺杆泵工作原理:螺杆泵乃是一种利用螺杆相互啮合来吸入和排出液体的回转式泵。螺杆泵的转子由主动螺杆(可以是一根，也可有两根或三根)和从动螺杆组成。主动螺杆与从动螺杆做相反方向转动，螺纹相互啮合，流体从吸入口进入，被螺旋轴向前推进增压至排出口。此泵适用于高压力、小流量。制冷系统中常用作输送轴承润滑油及调速器用油的油泵。如右图。 第二章、叶片式泵与风机的构造 离心泵 常见离心泵结构形式：单级单吸悬臂式离心泵、单级双吸中开式离心泵、多级单吸分段式离心泵。 离心泵的主要部件：就构造的动静关系看，泵由转体、静体以及部分转体三类部件组成。转体主要包括叶轮、轴、轴套和联轴器主要包括；静体主要包括吸入式、压出式、泵壳和泵座，通常泵的吸入式和压入式与泵壳铸成一体；部分转体的部件主要包括密封装置、轴向推力平衡装置和轴承。 径向推力及其平衡 定义：离心泵运行时，泵内液体作用在转轴叶轮上径向不平衡里德合力称为径向推力 平衡方法：采用双层压出室平衡径向推力。 大型单级泵在蜗壳内加装导叶。 多级蜗壳式泵可以采用相邻两级蜗壳倒置的布置。 轴向推力及其平衡方法 定义：离心泵运行时，泵内液体作用在叶轮盖板两侧上轴向不平衡的合力，称为轴向推力。 平衡方法：（1）单级泵 平衡孔和平衡管平衡轴向推力。 采用双吸叶轮平衡轴向推力。 采用背叶片平衡轴向推力。 （2）多级泵 采用叶轮对称排列平衡轴向推力。 采用平衡盘平衡轴向推力。 采用平衡鼓平衡轴向推力。 采用双平衡鼓装置平衡轴向推力。 采用平衡鼓和平衡盘联合装置平衡轴向推力。 第三章、泵与风机的叶轮理论 流体在离心式封闭式叶轮中的获能分析 右图为离心式叶轮。假定叶轮的进出口时封闭的，即流体在流道内不流动，与泵与风机工作时出口阀门未开类似。 单位重量流体叶轮中的压能能量 如图，在流道内，任意半径r处，取义宽度为厚度为b、流体微团dr密度ρ、，其质量为：dm=ρrdφdrb。 叶轮转动产生离心力dF=dm x rw2=ρrdφdrb x rw2 dF所作用的面积Da=(r+dr) dφb≈rdФb 由于叶轮内的流体处于相对静止状态，故作用在微团外缘表面总压力应等于离心力，即dP=dF=ρrdφdrb x rw2 整理后得dP=ρr w2  dr 单位质量流体在叶轮入口与出口的压能差(P1-P2)/ ρg= w2 (r22-r12  ) / 2g 上式表明：当离心式泵与风机旋转叶轮外缘封闭，即相当于出口阀门关闭，流体在流道内不流动时，单位重量流体在叶轮出口与进口处的压力能差与叶轮旋转角速度的平方成正比，与叶轮内、外直径有关。 即叶轮尺寸一定，旋转角速度增大，或叶轮内径一定，外径增大，叶轮出口与进口处的流体压力能差也增大。 流体在叶轮中的运动及速度三角形 流体在叶轮中的运动分析 流体在叶轮中除作旋转运动外，同时还从叶轮进口向出口流动，因此流体在叶轮中的运动为复合运动。 当叶轮带动流体作旋转运动时，流体具有圆周运动(牵连运动)。其运动速度称为圆周速度，用符号u表示，其方向与圆周切线方向一致，大小与所在半径及转速有关。 流体沿叶轮流道的运动，称相对运动，其运动速度称相对速度，符号w表示，其方向为叶片的切线方向、大小与流量及流道形状有关。 流体相对静止机壳的运动，称绝对运动，其运动速度称绝对速度，用符号V表示。 流体的运动=叶轮的旋转运动+流体沿叶片的相对运动。 速度向量间的关系为：向量v=向量u+向量w 速度三角形 由这三个速度矢量组成的矢量图，称为速度三角形，如图所示。其中vu—绝对速度在圆周方向的分量，称为圆周分速度；vm—绝对速度在轴面的分量，称为轴面速度。α—表示绝对速度与圆周速度之间的夹角；β—表示相对速度与圆周速度反方向的夹角，均称流动角；a—表示叶片切线与圆周速度反方向之间的夹角，称为叶片安装角。当流体沿叶片切线运动时，β=βa。 叶片式泵与风机的基本方程式 叶片式泵与风机的基本方程式，是建立流体通过旋转叶轮时获得能量的定量关系式。该方程是由欧拉于1756年首先推倒出来的，所以又称欧拉方程式，也叫能量方程式。 理想叶轮：叶片数无限多，叶片厚度无限薄，即：流体质点严格沿叶片型线流动，即迹线与叶片的型线重合； 流体为理想、不可压缩流体即：流动过程无能量损失，流体的密度为常数。 基本方程式 依据：流体力学中的动量矩定律，即在定常流中，单位时间内流出与流进控制体的流体对某一轴线的动量矩的变化，等于作用在该控制体的流体上所有外力对同一轴线力矩的代数和。 表达式：HT =(u2v2u-u1v1u)/g 对于风机，习惯上用风压表示流体所获得的能量，则风机的能量方程式为: PT =ρ(u2v2u-u1v1u) 影响因素:理论扬程的大小取决于流体在叶轮出口、进口处的运动状态，即叶轮的尺寸、形状，与流体的密度无关。对同一台泵，转速相同时，输送不同的介质，理论扬程相同——介质为水，则为水柱；介质为气体，则为气柱。但是，由于密度的不同，所产生的全压不同，所需功率也不同。 提高能头的措施:增大叶轮外径、减小叶轮的内径；改变叶轮叶片的安装角；提高叶轮的工作转速。当流体径向进入叶轮，此时的理论扬程达到最大。 实际叶轮对理论能头的影响 实际叶轮，除紧靠叶片的流体沿叶片型线运动外，其它都与叶片型线有不同程度差别，从而使流场发生变化。 这种运动具有旋转轴心，相当于绕轴的旋涡，因此称为轴向涡流。叶片工作面上，由于两种速度方向相反，迭加使相对速度减小；非工作面，使相对速度增加。因此，在同一半径处，速度不均匀。 对速度三角形的影响 β２＜β２ａ，v２ｕ＜v２ｕ∞， HＴ＜HＴ∞因此有：K—环流系数 K＜1。说明：K反映了有限叶片叶轮内，轴向涡对理论能头的影响。K一般用经验计算。 实际流体对理论能头的影响 实际流体都具有粘性，流体在叶轮内流动必然存在阻力损失，造成泵与风机能头的下降，这种影响可用流动效率来修正。 离心式叶轮的叶片型式 根据叶片出口安装角的不同，将离心式叶轮的叶片分为三种型式：后弯叶片、径向叶片、前弯叶片。 （a）后弯叶片：叶片弯曲方向与叶轮旋转方向相反 （b）径向叶片：叶片出口为径向 （c）前弯叶片：叶片弯曲方向与叶轮旋转方向一致 流体在叶轮中获得的理论能头，前弯式最大，后弯式最小；但总能头中前弯式动能头占的比例大，后弯式静压能头所占的比例大。所以，后弯式叶轮降低了部分动能向压力能转换时的能量损失，获能品质优于前弯式。另外，后弯式叶道长，叶片曲率较小，断面变化的扩散角小，流动不易产生分离，因此阻力损失较小，效率较高。 轴流式泵与风机的叶轮理论 特点：性能：流量大、扬程（全压）低。多用于大型机组的循环水泵、送风机、引风机等。 调节：采用动叶调节，变工况由叶片对流体作用的升力对流体做功。 流动方向：流体沿轴向进入并流出叶轮。 结构：结构简单，尺寸小，重量轻。 翼型及其主要的几何参数 叶片——机翼型； 翼型——机翼型叶片的横截面 叶  栅 用任一半径的两个同心圆柱面截取一个微小圆柱层，将圆柱层切开，展开成平面——相同翼型等距排列的翼型系列，称为叶栅（平面直列叶栅）。轴流式叶轮内的流动简化为平面直列叶栅中绕翼型的流动。叶栅中，每个翼型的绕流情况相同，只须研究一个即可。 第四章、叶片式泵与风机性能 泵与风机的损失 损失按性质分有：机械损失、容积损失和水力损失。 机械损失：轴与轴承及轴与轴封的摩擦损功率和失叶轮圆盘与液体的摩擦损失功率。 容积损失：密封环回流损失、平衡装置回流损失、级间回流损失和轴封外向泄露损失。 水力损失：沿程摩擦损失和局部损失以及冲击损失。 影响泵与风机性能的几个因素：（1）泵与风机的结构形状：叶片进口安装角、叶片进口边的位置、叶轮外径、离心式叶轮出口宽度、叶片出口安装角、叶片数和叶片包角、多级离心泵导叶进口面积和密封环与叶轮间的间隙。（2）预旋和叶轮内流体的回流。（3）泵与风机的几何形状大小、转速及被输送液体的密度。 泵与风机的相似定律 作用：综合分析研究泵与风机性能的变化，完全采用实验的方法是不现实的利用相似原理进行理论分析就能解决这个问题。由相似理论推出的相似定律是泵与风机的设计、运行和整理数据等工作的理论依据。它可以解决泵与风机的大小、转速、和输送条件变化时性能换算问题。在进行新产品的设计、制造时，为了获得一个性能良好的泵与风机，必须进行实验以比较各种设计的性能。对实物直接进行实验时费资，特别是大型产品的设计，通常将泵与风机按比例缩小制成模型，通过模型进行反复设计、实验和改进。 相似条件：几何相似、运动相似、动力相似。 相似定律：流量相似定律、扬程全压相似定律、功率相似定律。 无因次性能参数的意义 1、对于同一系列的通风机,其无因次性能参数具有唯一性。换言之：它是相似准则数，是相似的结果 。 2、对于不同系列的通风机，其无因次性能参数与通风机的几何尺寸、 转速及输送流体的种类无关， 而只与通风机的类型有关。 它表征了不同系列通风机性能的特征值。 故可以将不同系列通风机的无因次性能曲线集中在一起， 以便进行通风机性能的比较、选择。 第五章、泵与风机的运行 管路特性曲线 定义：流体在管路系统中流动时通过的流量与其所要能量之间的关系称为管路系统的通流特性。反应这种通流特性关系的曲线称为管路特性曲线。如右图。 并联管段的工作特点：各并联管段上单位重 量流体的阻力损失相等，否则就会失去平衡、管路系统中的流量等于个管段流量之和。 串联管段的工作特点：个串联管段的流量相等、总阻力损失为各管段阻力损失之和。 工作点 将泵本身的性能曲线与管路特性曲线按同一比例绘在同一张图上，则这两条曲线相交于 M 点，M 点即泵在管路中的工作点。该点流量为 qV，总扬程为 HM，这时泵产生能量等于流体在管道中克服的阻力，所以泵在 M 点工作时达到能量平衡，工作稳定。如右图。 泵与风机的运行工况点 定义：泵与风机的运行在其性能曲线上的位置即为运行工况点，通常称作工作点。 泵与风机运行工况的调节 方法：(1)节流调节：出口端节流调节、入口端节流调节。 (2)回流调节。 (3)入口导流器和静叶调节。 (4)动叶调节。 (5)汽蚀调节。 (6)变速调节。 火力发电厂变速调节的变速方式：采用小汽轮机驱动、采用变极数双速电动机驱动、采用液 力耦合器传动。 其他变速方式：变频调速、油膜滑差离合器。 第六章、泵与风机的选型与节能 泵与风机的选型 主要内容：选定泵与风机的种类和决定它们的大小。 1、选型的基本原则： (1)在选择泵与风机之前，应该广泛的了解国内（必要时包括国外）泵与风机的生产和产品的质量情况。 (2)选择的泵与风机必须满足运行中所需最大负荷，其正常工作点应尽可能靠近工况点。 (3)如果有两种及两种以上的泵与风机符合条件，要综合考虑各种因素，选择最佳方案。 (4)运行安全可靠。 (5)尽量避免采用泵与风机的串联或并联，当不能避免时要选择同型号，同性能的。 (6)风机噪声要低。 (7)有特殊要求的风机还要考虑其他要求，如安装位置受限时体积要小，进出口管路能配合等。 2、选型条件：输送流体的物理化学性能、选型参数、现场条件。 3、选择类型：叶片式泵与风机具有结构简单，输出流量、压头无脉动，运行工况调节简单等优点，因此优先选用。 4、确定型号： 叶片式泵的选型方法：利用“水泵性能表”确定型号、利用“泵系列型谱图”确定型号。 叶片式风机的选型方法：利用“风机性能表”确定型号、利用“风机性能选择曲线”确定型号、利用无因次性能曲线确定型号。- 泵与风机的节能概述 运行的安全可靠性、正确合理选型、改进和改良原有泵与风机、保证泵与风机的安装检修质量和泵与风机的经济运行。 课程学后的收获与体会 以前只是听说过泵与风机这个名词，以为就是一个设备，学了这门课程之后才知道原来是泵和风机这两样设备的合称，泵和风机也不是我以前想象的那么简单的东西，看看教程觉得好复杂，大篇幅泵与风机的结构图、工作原理、优缺点、公式等，一学期要想掌握这么多内容并非易事。 一个良好的学习安排对课程的学习尤为重要，具体有课前预习、课堂上认真听讲、课后巩固三个环节。对于这门课程整体内容量而言我学到的只有一个面，点上的知识就只能略知一二。有时上课看着大量的术语，就会觉得有点无聊，也会拿出手机玩一下，实在是无奈之举。 当然泵与风机这门课程与对我所学的专业还是有很大帮助的，我的专业方向是火力发电厂，其中管道在电厂中占有举足轻重的作用，而泵与风机就布置管路之间，给流体提供动力。学好泵与风机，对以后的工作很有帮助。 不知不觉与老师一起上课也有一学期了，在这段时间里真的很开心，多了一个好老师，站在朋友的角度上多了一位朋友。虽然现在课程结束了，我会一如既往去学习有关方面的专业知识弥补自身知识的缺陷，如果将来有疑问的地方，也希望能得到老师的解答。 对老师授课方式与效果评价 老师主要的授课方式主要以多媒体为主，这也是大多数老师的主要授课方式。这种方式方便快捷，可以节省课堂时间。当然在快的同时，也有它的弊端，就是不利于学生记忆，如果课后不巩固上课内容，最终的结果就是对本上的知识只有模糊的印象。 总体而言，老师的讲课时很认真，效果还是不错的，课后作业也适中。泵与风机是一门工科类学科，理论知识不可欠缺，但自从上了一堂认识泵与风机的实践课后，我发现实践课更有利于我掌握专业知识。所以建议老师结合总的课程安排多给学生上一些实践课。 最后还要和老师说句谢谢。