10流体机械：泵与风机 系与风机都是输送流体的机械。一般地说，泵用于输送液 ,风机用于输送气件 人的 中传递给流体，转化为流体的压力能，以克服流体在流道中的阻力。有比流体如气机 的气体及高压柔中的液体，有更高的压力能储备做功，有些液体被举到更高的位置（如水 塔)而转化为位能。有些情况，流体在经过系或风机后，速度也有变化，因而部分地转化 为流体的动能。 按能量传递及转化的方式不同，系与风机常分为叶轮动力式与容积式（或静力式）两 大类。在叶轮动力式机械中，某些机械部件与流体间爱生动力作用，在相关力的作用下 流体速度发生改变，其能量天系是由动能转化为压力能或曲压力泥化为动配 、液刀相 回转式深 气体通过风机后，压力能增加不大，气体的密度变化很小。这种风机一般称为通园 机。在通风机中的气体，为了简化计算，可提为不可压缩流体。但在压气机中，气体的密 度有明显的变化，则应考虑其压缩性。 本章内容包括离心式泵、离心式通风机。轴流式风机，要求理解泵的扬程、叶轮的类 型、系中的能量损失、系的气蚀现象、系与风机的工况点等概念，了解泵的吸上扬程、离 心式泵的选择、轴流式风机的工作原理，掌摆系的杨程及效率计算、离心式系的性能曲 冬贸汉意本物男。肉心大通风风的高弗。边家程家的新及装丰计 10.1离心式泵 10.1.1离心式系的构造与工作原理 构成离心式泵的主要部件是固定在机隆上的机壳及与转轴连在一起并随轴转动的叶 轮。图10.1所示为离心式系的简略构造与工作原理。 当泵工作时，外部动力驱动转细旋转，叶轮1随着旋转，叶片2间原来充清着的液体 ,从出口5排走。当叶片间的 液体被光 动不 在叶轮上的许多叶 量传递给液体
101离心式 209 锅形机壳后。 部分动转化为压力 若将几个叶轮按一定的距离装在同一根转轴上，来提高液体的能量，这样的泵称为多 级系。为了把液体送到较远或较高的地方，常采用多级离心系。 10.1.2泵的扬程 般离心式系的装置如图10.2所示。1一1断面为系的进口，装有直空表3：22断 面为乘出口，装有压力表4 单位重量液体在琴 出口处的能 的能量 以表示 即 H=3-6 三-F日 图1a2 4一机壳：5一出口 4一压力表：5一制阀 如图10.2所示，以吸液池1的液面0一0为基准，单位重量液体在1一1断面和2一2 断面处的能量分别为 =++ 与=+号+ 式中y 一液休的重度 大气的压强为P,真空表的读数为，压力表的读数为P,则 P=P。-P,↑Y, P:=P.Pu +yiv 于是 月=-
10流体机械：梨与风机 210 H=(,+)-++卫，号- (10.1) 上式中，（与+一）-名，■4表示压力表与真空表位置的高度差。当4很小时可忽略不 计，且若系的进口断而积与出口断面积相等或相差很小时，即与~，则总扬程 H卫米液柱 (10.2) 即从系进口处的真空表读数与出口处的压力表读数之和，就可以表示系的扬程大小。 因此，在运转时，常根据真空表与压力表的读数，看系的扬程变化。 【例题10.1】某工厂的水泵站，有一台水泵的吸入管直径4=250mm,压出管直径 4=200mm,水泵出口的压力表与人口处真空表的位置高差为0.3m。水泵正常运转时，真 空表的读数R,=3.2×10P,压力表的读数Pm=8.33×10P,测得其流量Q=60L/s。求 水泵的杨程H。 [解】在泵的人口处，水的平均流速为 0 0.06 在系的出口处，水的平均流速为 = 根据式(10.1)，求得泵的扬程为 -a3+9000,192 =89.41m 再按图10.2，以0一0面为基准，列吸液池液面与1一1断面的能量方程 g+蓉++爱 (10.3) 则 列2一2断面与排液池液面d一d的能量方程： 点+场+号2=点++号+经如 (10.4) 则 与=点++号+景 故 H=81-e
101离心式系 210 因为吸液池液面与排液池液面面积较大，4=0,60，故 H=点+高+么+有+二 (10.5) 式中，点，+为排液池液面与吸液池液面的垂直距离称为几何扬程。以H。表示： ,是吸入管路与压出管路的阻力损失称为损失扬程或提失水 ，2 P4-P 程是用于将 排液池液面与吸液池液面的压强差4二严。 如果吸液池与排液池都与大气相通，则P=P,=。,于是系的扬程 H=h ththth=H+H (10.6) 由此可知 的扬程不仅包括格单位重量液体开高的 管路向水好 (1)吸人管路。管直径d=250mm.管长1=20m 0.02mH,0:装有一个带底阀的滤水网(，=4.45)，90°弯头(=0.291)两个 (2)压出管路。管直径4，=200mm,管长4=200m:每米长度的沿程损失4为 Q.03mH,0:装有全开的闸阀(G.=0.05)一个，90弯头(G=0.291)三个。管路出口 的局部阻力系数(=l。 (3)泵的吸人几何高度A,=4m,压出几何高度%=30m:输水量Q=60L/:吸水池 与水塔的液面均为大气 备的扬程 006 水在压出管中的流速为 戏3202=191m 在吸入管中的阻力损失为 =+6毫+24是 =002×20+445×82×0291* =0.783m,0
212 0流体机械：家与风机 在压出管中的用力损失为 =h+6+或+是 =0四×20+05×g3xa×。1 H=A,+++u=4+30+0.783+6.357=41.14m 10.1.3叶轮 叶轮动力式机械的主要部件是叶轮。离心式泵扬程的高低。主要取决于叶轮的情况。分析 流体在叶轮中的运动情况，对于了解与苹握这类机城设备的工作原理与性能是很重要的。 图。分为如下 由轮1、叶片2、底盘3、盖板4所组成。常用于 清水系中效乾高，多为转造 2)半开式叶轮。有轮授、底盘、叶片，而无盖板。多用于抽送酷性较大的液体。 (3)开式叶轮。如图10.4所示，既无底盘，也无盖板：叶片2圆定在轮毂1上。效 率较低，用于输送污水或含有圆体颗粒的矿浆或泥浆。 除上述的单面吸液的叶轮外，还有双面吸液的叶轮，如图10.5所示。这种叶轮由两 个人口同时吸液，以增大流量。装置这种叶轮的泵，称为双吸式泵。 10.3闭式时轮 图10.4开式叶轮 围10.5双面吸液叶轮 有T分便，银理的理叶轮上的叶片数为无限多，叶片的厚发 紧沿着叶片 [为流休 便可认为有相 能体为的无体不老装任面能精相失这样的叶轮传检单位重流 量，称为理想叶轮的欧拉扬程。以H,表示。 当考虑叶轮的叶片数目时，应对理想叶轮的欧拉扬程H,进行修正，可得实际叶轮但 不计能量损失的理论杨程H,有H=kH,。 10.1.4泵中的能量损失 实际流体通过实际的桌，不可避免地会发生能量损失。这些损失必然由泵的输人功率