泵与风机1.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第一章 概述,第一节 泵与风机在国民经济中的地位与作用,泵与风机是最常见，且较简单的机械设备,泵到处都是，风机也无处不在，有的结构也非常简单。,正是因为最常见，才说明它们最有用；,其外形和内部结构看似简单，其基本原理也不是太复杂，但研究泵与风机的理论却并不简单，有些深层的机理目前还未研究透彻。,所以，很有学习的必要。,第一节 泵与风机在国民经济中的地位与作用,第一章 概述,我们是以应用泵与风机为主要目的。,应用在一般概念上讲是指泵与风机的,选型、安装、运行、调节、改造,主要目的是提高泵与风机的,运行效率,。,然而不懂基本理论，如何选型、如何调节、又如何运用调节或改造去提高效率呢？如果在运行中碰到了问题，又如何去解决呢？,所以，想高效、安全地应用风机，首先应掌握泵与风机的基本理论。,第一节 泵与风机在国民经济中的地位与作用,第一章 概述,举几个简单的例子,有一井深,20,米，让你设计一个方案向上抽水，选一个,扬程,为,25,米的清水泵安装在地面上可以吗？,洪涝出现时，把,1000 t/h,锅炉给水泵拿来排涝是否可以？,有些泵与风机的配用电机经常烧毁,(,如换气扇,),，让你去分析原因，应从何处着手呢？,还有，如果由于扩建或设备改造等原因，原有的泵的,扬程,或风机的,全压,不够了，让你提出一个改造方案。又如何去提高现有的泵与风机的扬程或全压？,第一节 泵与风机在国民经济中的地位与作用,第一章 概述,再举一个例子：,在某矿山，地下几百米深处，有一组抽水泵，因设备老化需要更新。,第一节 泵与风机在国民经济中的地位与作用,第一章 概述,1.,归属,由于它们所输送的介质为水或气体，属于流体，所以它们属于流体机械，也因此流体力学是本门课程的基础课程，一定要掌握。,流体机械有：,流体,原动机,(,能量由流体传给机械，如汽轮机、水轮机、风力发电机等,),流体,工作机,(,能量由机械传给流体，如泵、风机、压缩机等,),若按其工作形式分，流体机械又分为：,叶轮式,(Turbine),容积式,(,如螺杆式、活塞式、旋片式等,),。,我们要学的泵与风机属于叶轮式流体机械,-,叶轮机械。,第二节 泵或风机的用途及现状,第一章 概述,1.,归属,机械,之通用机械,之流体机械,之叶轮机械,之工作机,第二节 泵或风机的用途及现状,第一章 概述,一般而言，可对,叶轮机械,下如下定义：,旨在使旋转的,叶轮,与,流体,介质之间进行,能量交换,的机械。,关键词：,叶轮,-,由若干叶片组成的可以旋转的能量传递部件。,流体,-,可以流动的介质,(,气或液,),。,能量交换,-,叶轮旋转的目的是能量交换。,可见，泵或风机中有叶轮，工作介质是流体，且在它们之间有能量交换，因此叶轮式泵或风机属于流体机械。,又因为泵与风机是把机械能传给流体，所以是流体,工作机,第二节 泵或风机的用途及现状,第一章 概述,2.,用途,正如大家所知，泵或风机的用途非常广泛：,能源生产行业,(,火力发电厂,),：,泵或风机的耗电量占发电量的,510%,，占厂用电的,7080%(,见第一页图,),；,30,万千瓦机组泵或风机的功率就大于,20000,千瓦；,70,万千瓦机组的引风机的功率为,11000,千瓦；,180,万千瓦机组的给水泵功率达,55000,千瓦,(,单台,),；,第二节 泵或风机的用途及现状,第一章 概述,2.,用途,农业排涝与灌溉；,城市生活用水、排涝；,化工行业：如化肥厂，化肥生产中，主要成本是能源消耗,(,电煤,),，原料主要是空气，需高温高压，压缩机、泵与风机所消耗的能量占全厂工业用电的,80%,以上；,生活：风扇、家用空调、中央空调,(,水泵、风机把冷水,(,风,),送往需求的地方。,其他：各行各业，无处不在，教室中就有几十个泵与风机在工作。,第二节 泵或风机的用途及现状,第一章 概述,2.,用途,从生产数量上也可以看出其用途广泛，仅泵每年的生产量占机电产品的第二位,(,仅次于,？,),，而仅泵的耗电量就约占全国发电量的,1/4,再加上风机，耗电量就要超过全国发电量,1/3,。,而对于制冷和热能专业而言，泵与风机的用量是相当大的，我们所接触到的各种设备，几乎无一例外的包含大量的泵与风机。,所以，泵与风机是很值得一学的。,第二节 泵或风机的用途及现状,第一章 概述,3.,国内应用现状,既然泵与风机用的是如此广泛，是不是在应用中就不存在什么问题了呢？但愿如此。,以某化肥厂为例，前几年我曾带队去化肥厂实习，了解到：,每生产,1,吨合成氨，需耗能,1400,万大卡，而国际水平,500,万大卡；,有时锅炉炉渣中的可燃物就高达,35%,；,当然，影响因素很多，但泵或风机及压缩机的耗能占的比例这么大，其利用的不合理肯定是其中的主要因素之一。,第二节 泵或风机的用途及现状,第一章 概述,3.,国内应用现状,是不是就这一家的情况较差呢？回答是否定的。,这几年，我国原煤、原油及电的生产已位于世界前茅，但能源的紧张情况一直未得到改善,当然，这与许多因素有关，但能源浪费、管理不善、耗能设备利用不合理也是一个相当重要的原因。,第二节 泵或风机的用途及现状,第一章 概述,3.,国内应用现状,有一个较早的数据，每生产,1,美元国民生产总值，我国的消耗的能源等于：,法国,日本,德国,美国,印度,中国,4.97,倍,4.43,3.84,2.1,1.65,1,8.719KJ/1$,9.797,11.304,20.6554,26.38,43.39,第二节 泵或风机的用途及现状,第一章 概述,3.,国内应用现状,另一组数据：,若以单位,GDP,产出的能耗来计算能源利用效率，我国与发达国家差距极大。,若以日本为,1,，意大利为,1.33,，法国为,1.5,，德国为,1.5,，英国为,2.17,，美国为,2.67,，加拿大为,3.5,而我国则高达,11.5,我国的耗能设备能源利用率比发达国家普遍低,30%-40%,。,我国,2004,年的,GDP,占世界的份额只有,4.4%,，而当年我国消费的原油、原煤、铁矿石、钢材、氧化铝、水泥却分别占全世界消费总量的,7.4%,、,31%,、,30%,、,27%,、,25%,和,40%,。,第二节 泵或风机的用途及现状,第一章 概述,3.,国内应用现状,另一组数据：,日本每公斤标准煤能源产生的国内生产总值为,5.58,美元，法国为,3.24,美元，韩国为,1.56,美元，印度为,0.72,美元，世界平均值为,1.86,美元。,而我国仅为,0.36,美元,我国单位资源的产出水平相当于德国的,1/6,，美国的,1/10,，日本的,1/20,。,这和泵与风机有关系吗？,第二节 泵或风机的用途及现状,第一章 概述,3.,国内应用现状,当然，原因是多方面的，但设备运转状况不好也是一个重要的原因。,如有的设备设计效率是,90%,，而实际的运行效率只有,50%,或更低的情况屡见不鲜。,有些泵与风机就是典型的例子，它们的运转不良也在上述数据中有很大的贡献。,因为其耗电量占了全国发电量的,1/3,左右，如果全国发电量为,1,万亿千瓦时，那么就有,3000,亿千瓦时的电量被泵与风机消耗掉了，它们的运行状况对上述数字的影响是不言而喻的。,第二节 泵或风机的用途及现状,第一章 概述,3.,国内应用现状,这十几年来，国内一直在努力提高泵与风机的运行效率，有了一定的成绩，但应该看到，存在的问题仍然不少，究其原因可能还是数量太多的缘故，运行情况复杂，不好管理所致。,大家知道，,效率,等于,输出功率,与,输入功率,之比。,对泵与风机而言，输入功率是电能或机械能，而输出功率是有一定压力、一定流量的流体，而实际运行时的效率取决于两方面：设计水平,(,设计效率,),和运行情况,(,运行效率,),。,第二节 泵或风机的用途及现状,第一章 概述,3.,国内应用现状,设计效率,是根据设计参数计算并对部分样机在额定工况下实测出的效率，也就是在铭牌上标定的效率，虽然有时也不太准，但误差也不会太大，如泵的效率一般在,6090%,，与国际水平相差不大。,运行效率,是指泵与风机在实际运行时的效率，最理想的情况是运行效率,运行,等于设计效率,设计,，但在一般情况下，,运行,设计,，有时相差很多。,第二节 泵或风机的用途及现状,第一章 概述,3.,国内应用现状,买来一台泵，设计效率很高，安装好之后，只要能出水，其效率不就应等于设计效率了吗？,其实不一定。,第二节 泵或风机的用途及现状,第一章 概述,3.,国内应用现状,因为泵与风机的实际工作参数同时取决于泵与风机本身的性能和运行环境，设计值只是该泵与风机,可能达到的值,，但在实际运行中，并不一定能在,设计条件,下运行。,如有一台锅炉给水泵，设计效率为,92%,，,(,高效、高参数,),，如用来进行农田灌溉或进行城市排水，可以吗？,绝对不行，不但运行效率很低,(,可能,10%,都不到,),，还会造成电机烧毁事故,为什么？,6,第二节 泵或风机的用途及现状,第一章 概述,3.,国内应用现状,虽然这是一个特例，在实际中并不一定发生，但类似的现象在实际中却并不少见，一台效率较高的水泵,(,如,=85%),的运行效率,50%,的情况是常有的事。,在一些泵与风机耗电较大、管理较完善的地方,(,如电厂,),，运行效率可能非常接近设计效率。遗憾的是这类情况并不普遍。,而相当多的中小用户则不然，主要表现在,不注意选型,或随意改变,工况,。,第二节 泵或风机的用途及现状,第一章 概述,3.,国内应用现状,另外，现在的选型方法也存在一定的弊端。,举个例子：,现有一设备，需要的风量为,50000m,3,/h,风压,3000Pa,按规程，风量的裕量为,1.051.1,风压的裕量为,1.11.15,风量留出,5%,的裕量，为,52500 m,3,/h,风压留出,10,的裕量，为,3300Pa,而在选择风机时，又无此型号的风机，按就大不就小的原则，只有选,q,v,=60000 m,3,/h,p,=3500Pa,的风机,第二节 泵或风机的用途及现状,第一章 概述,3.,国内应用现状,假设该风机的效率为,0.8,。,需要,留出裕量后,选型后,电机型号,流量,m,3,/h,50000,52500,60000,全压,Pa,3000,3300,3500,功率,kW,52,60.2,72.9,80,最后选定的电机功率就比当初需要的功率增加了,53.8%,。,第二节 泵或风机的用途及现状,第一章 概述,3.,国内应用现状,只需,5,万流量，选择了,6,万的风机，该风机的设计流量,(,也就是最高效率时的流量,),为,6,万，在,5,万流量运行时的效率可能只有,0.7,而本应输出,80kW,的电机此时也只能输出,52kW,的功率，它也不在最高效率点工作，所以实际的运行效率就可想而知了。,这还是较大型号的，再小的算都不算，买一个安上就行，效率吗，自己看着办吧。,电厂中实际上也存在大马拉小车的现象，以锅炉给水泵为例，,1,台,200MW,发电机组的给水泵，其电动机功率达,5000kW,，水泵的出口压力为,25.0MPa,，而正常运行时的汽包压力为,16.5MPa,第二节 泵或风机的用途及现状,第一章 概述,本课程的目的：,提高,运行,第二节 泵或风机的用途及现状,第一章 概述,第三节,泵与风机,的,分类,按压力分类,泵按产生的压力分为,：,低压泵,：压力在,2MPa,以下；,中压泵,：压力在,2,一,6MPa,；,高压泵,：压力在,6MPa,以上。,风机按产生的风压分为,：,通风机,：风压小于,15kPa;,鼓风机,：风压在,15,一,340kPa,以内；,压气机,：风压在,340kPa,以上。,第三节 泵与风机的分类,第一章 概述,按工作原理分类,轴流,风机,风机,叶片式风机,容积式,风机,离心风机,往复风机,回转风机,第三节 泵与风机的分类,第一章 概述,一、离心式泵与风机,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。,第三节 泵与风机的分类,第一章 概述,二、轴流式泵与风机,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,。,轴流风机示意图,1,-,整流罩,2,-,前导叶,3,-,叶轮,4,-,扩散筒,5,-,整流体,第三节 泵与风机的分类,第一章 概述,三、混流式,泵与风机,流体是沿介于轴向与径向之间的圆锥面方向流出叶轮，部分利用叶型升力，部分利用离心力,流量较大、压头较高，是一种介于轴流式与离心式之间的叶片式泵与风机,第三节 泵与风机的分类,第一章 概述,四、往复式泵与风机,这种机械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,此泵适用于小流量、高压力，电厂中常用作加药泵。,活塞泵,柱塞泵,第三节 泵与风机的分类,第一章 概述,五、齿轮泵,齿轮泵具有一对互相啮合的齿轮,在输油系统中可用作传输、增压泵；在燃油系统中可用作输送、加压、喷射的燃油泵；在一切工业领域中，均可作润滑油泵用。,齿轮泵示意图,1,-,主动轮,2,-,从动轮,3,-,吸油,管,4,-,压油管,第三节 泵与风机的分类,第一章 概述,六、螺杆泵,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。,第三节 泵与风机的分类,第一章 概述,七、喷射泵,将高压的工作流体,7,，由压力管送人工作喷嘴,6,，经喷嘴后压能变成高速动能，将喷嘴外围的液体,(,或气体,),带走。此时因喷嘴出口形成高速使扩散室,2,的喉部吸人室,5,造成真空，从而使被抽吸流体,8,不断进入与工作流体,7,混合，然后通过扩散室将压力稍升高输送出去。,工作流体可以为高压蒸汽，也可为高压水，前者称为蒸汽喷射泵，后者称为射水抽气器。在电厂中都可用作抽出凝汽器中的空气。,第三节 泵与风机的分类,第一章 概述,第四节,泵与风机,的,主要参数及单位,泵与风机的主要参数以及它们的单位在以后的计算中起着重要的作用，如果计算前把题目给的单位都化成本节所列单位，直接代入公式就可得出正确的结果，否则在计算中就比较容易出错。,泵与风机中的参数较多，主要有：,能头,(,扬程,H,、,全压,p,),流量,q,v,转速,n,功率,P,效率,第一章 概述,第四节 泵与风机的主要参数及单位,一、能头,单位数量的流体所具有的能量。,泵的能头叫,扬程,，用,H,表示，,表示单位重量,的流体通过泵时所,获得,的能量。,暂时可理解为能提升的高度；,单位为,m,.,风机的能头用,p,表示，叫,全压，表示,单位体积,的气体通过风机时所,获得,的能量，用,p,表示，单位为,Pa(N/m,2,),；单位为,Pa,。,第一章 概述,第四节 泵与风机的主要参数及单位,二、流量,q,v,(,m,3,/s,),单位时间内流过泵或风机流体的数量,(,体积,),。,如给的是其他单位,(G,m,或,m,3,/h),应换算成体积流量的标准单位。,第一章 概述,第四节 泵与风机的主要参数及单位,三、转速,n,(r/min,rpm,转,/,分,),泵与风机,主轴,每分钟的转速。,第一章 概述,第四节 泵与风机的主要参数及单位,四、功率,(kW)P,（,P57,）,根据测量点的不同，有三种功率：,泵与风机的,输出,功率,(,有效功率,)P,e,;,泵与风机的,输入,功率,(,轴功率,)P;,泵与风机,驱动装置的输入功率,(,原动机功率,),P,g,;,第一章 概述,第四节 泵与风机的主要参数及单位,五、泵与风机的效率,=,输出,/,输入,=,P,e,/P,它反映了泵与风机内部损失的大小程度。,泵与风机的内部损失由三部分组成：,机械损失：,机械摩擦,和,圆盘损失,引起，用机械效率,m,表示；,容积,(,泄漏,),损失：内部,泄漏,损失引起，用容积效率,v,表示；,流动,(,水力,),损失：流体,流动损失,和,冲击,引起，用流动效率,h,表示。以后细讲,它们与泵或风机的效率的关系是：,=,m,v,h,。,本课程的目的：提高效率。,第一章 概述,第四节 泵与风机的主要参数及单位,第五节,泵与风机,的,发展及方向,泵与风机的快速发展始于 18 世纪，由于蒸汽机的发明和采矿、钢铁工业的需要，出现了一种比较完善的以蒸汽机为动力的往复式泵与风机。,之后又发明了离心式和轴流式泵与风机。,与此同时欧拉和儒可夫斯基分别研究出叶片式泵与风机的基本方程式和升力公式，为泵与风机的设计提供了理论根据。,到 19 世纪末，由于电动机的发明，泵与风机在工农业生产中得到了广泛的应用。,本世纪 50 年代初，我国吴仲华教授的三元流动一般理论，又使流体机械的设计理论上升到一个新的高度，对流体机械的高速发展作出了很大的贡献。,随着科学技术的不断进步，泵与风机正向着大容量、高转速、高效率及自动化等方向发展。,第五节 泵与风机的发展及方向,第一章 概述,1.,大容量,50,年代，,50MW,的发电机组被看做是一个重大的技术成就，而今天，这一动力只能用来驱动一台,1300MW,大型机组的给水泵。近年来，国内,200MW,、,300MW,机组不断增多，国产,300MW,机组配套的两台,DG500-240,型离心式锅炉给水泵，驱动功率每台为,5500kW,。,而目前大型锅炉给水泵的驱动功率已接近,6000kW,。给水泵的压力也从超高压,13.715.7MPa,，亚临界压力,17.720MPa,，已发展到超临界压力,25.629.4MPa,，近年来，有压力更高达,50MPa,以上的产品。,第五节 泵与风机的发展及方向,第一章 概述,1.,大容量,风机方面，,300MW,机组原配套,0.7-11N923,型送风机，已用引进西德,TLT,公司的,FAF20-10-1,型动叶可调轴流式风机代替；原配套的,0.7-11N929,型引风机，已用引进丹麦诺迪斯克公司的,ASN-3000/2000N,动叶可调轴流风机所代替。,日本袖浦,1000MW,机组的轴流式送风机，其驱动功率为,8000kW,，美国阿姆斯电厂,1300MW,机组的离心式送风机、驱动功率为,6700kW,，这些都是目前世界上热力发电厂的最大的辅助设备。,但是泵与风机发展到大容量后，所采用的型式是不同的，由于对泵要求的压力高，因此采用高速离心式。而风机并不要求把风压提高，所以向轴流式发展。,第五节 泵与风机的发展及方向,第一章 概述,2.,高速化,随着单元机组容量的增大，泵与风机容量迅速增加，尤其是给水泵压力快速增长，导 致转速也很快提高。,60,年代，给水泵转速一般为,3000r/min,，近年来已提高到,7500r/min,，泵的单级扬程由,200m,左右增加到,1150m,以上,如美国,660MW,机组配套的给水泵，转速为,6500r/min,，总扬程达,2317m,；因而级数从,5,级减少到,2,级，相应的轴的长度大大缩短，趋向于采用短而粗的刚性轴。,由于转速的提高，泵的外形尺寸大为减小，重量减少，节省了材料，搬运维修都更方便，由此带来的经济效益是十分显著的。,第五节 泵与风机的发展及方向,第一章 概述,3.,高效率,泵与风机是耗能大户，泵的电能消耗占全国电能消耗的,21,，风机占,10,以上。,从发电厂看，泵与风机耗电量占厂用电量的,70,80,，其中泵约占,50,，风机约占,30,。,国务院节能,2,号指令规定：凡离心泵、轴流泵效率低于,60,，通风机、鼓风效率低于,70,，必须分批分期地予以改造或更换。,这些年来，我国在这方面做了大量工作，如改进后的,4-13.2(73),型后弯机翼叶片离心式送引风机的效率可达,90,左右，原,10Sh-6,型泵改进为,250S-65,型，效率由,79,提高到,84,，原,DG500-140,型给水泵，改进为,DG450-180,型后，效率由,72,提高到,89,。,第五节 泵与风机的发展及方向,第一章 概述,4.,可靠性,由于泵向大容量、高速化方向发展，因此对泵的可靠性要求越来越高。,前苏联投入很大力量从事泵的汽蚀研究，如研究汽蚀新生、潜在汽蚀、断裂汽蚀等；人们从事材料研究，进行材料抗汽蚀能力的试验，研究评价方法和预测泵零件汽蚀寿命的方法；,还从事密封研究，近几年在工业中广泛应用端面密封，在输送腐蚀性和磨损性介质时，这种密封能承受压力达,45MPa,，温度为,-200450,，摩擦滑动速度达,100m/s,。,目前，具体对大型锅炉给水泵提出下列可靠性的要求：到大修时的工作寿命为,1500030000h,；转子的振动稳定性,(,在轴承体处测量,),不应大于,3550m,；振动速度的均方值不应超过,78.5mm/s,；不会由于热膨胀而破坏泵的对中；泵和管路表面温度低于,45,；限制最小启动时间；泵体上下温度差不超过,1520,；泵转子可以在,n=10 15r/min,下转动。最近还提出了泵中汽化时泵能干转,5min,的要求等。,第五节 泵与风机的发展及方向,第一章 概述,4.,可靠性,风机容量也在增大，可靠性要求同样愈来愈高。据报道，美国西屋电气公司建成一台,6.7MW(9000hp),的变速汽轮机驱动的试验台。还对风机安全可靠性做超速试验、振动试验、临界转速和谐振转速试验等。,第五节 泵与风机的发展及方向,第一章 概述,5.,低噪声,热力发电厂是一个强烈的噪声源，如,300MW,机组的送风机附近的噪声高达,124dB,，一般希望控制在,90dB,以下，其他引风机、给水泵、电动机、球磨机等也是高噪声源。,噪声污染如同空气污染、水污染一样，对人们健康是十分有害的。,随着工业的发展和环境保护、劳动保护科学技术的进步，噪声的危害不仅被人们所认识，而且已被设法进行控制。,第五节 泵与风机的发展及方向,第一章 概述,6.,自动化,随着科学技术的发展，自动检测技术、自动控制技术和计算机已不仅逐步应用于泵与风机的设计、绘图、制造过程中，而且还日益广泛地应用在泵与风机的运行上，如泵与风机的自动启停；,流量、压力、温度等参数的自动检测、显示和控制；主要参数的上下限报警以及泵与风机的自动联锁、保护等。,不仅如此，国内外有的泵与风机的实验装置已实现自动化。,总之，自动化水平随着机组大容量化和高速化而不断地发展和提高。,第五节 泵与风机的发展及方向,第一章 概述,6.,自动化,随着科学技术的发展，自动检测技术、自动控制技术和计算机已不仅逐步应用于泵与风机的设计、绘图、制造过程中，而且还日益广泛地应用在泵与风机的运行上，如泵与风机的自动启停；,流量、压力、温度等参数的自动检测、显示和控制；主要参数的上下限报警以及泵与风机的自动联锁、保护等。,不仅如此，国内外有的泵与风机的实验装置已实现自动化。,总之，自动化水平随着机组大容量化和高速化而不断地发展和提高。,第五节 泵与风机的发展及方向,第一章 概述,第六节,流体力学,基本知识,复习,粘度、理想流体、牛顿流体、非牛顿流体的基本概念；,不可压缩流体：,d/dt=0,还是,=con,st,？,实际上，流体都是可压缩的。判断依据？,以马赫数为判别依据，如,M0.3,，则可视为不可压缩流体。,而,在,20,时，,c=345m/s,，用,M0.3,计算，只要流速不大于,100m/s,，就可把流体看成是不可压缩流体。,在实际中，风机所处理的流体的速度一般,30m/s,；水的流速,3m/s,而水中声速为,1500m/s,。所以，无论是气体还是液体，在泵与风机中都可看成是不可压缩流体。,因此在以后的处理中，就不考虑流体的可压缩性问题。,第六节 流体力学基本知识复习,第一章 概述,流量 单位时间内流过某一断面的流体的数量。根据计量单位的不同，有可分为：,体积流量,q,v,(,国内多用,Q,）：单位时间内流过某一断面的流体的体积，单位,m,3,/s,，泵与风机中多用此单位。,重量流量,G,：单位时间内流过某一断面的流体的重量，单位,N/s,。,质量流量,m,：单位时间内流过某一断面的流体的质量，单位,kg/s,。,它们的关系：,G=q,v,m=q,v,。,第六节 流体力学基本知识复习,第一章 概述,流速,q,v,=vA,注意断面的面积应为与流速相,垂直,的面积，,如计算流速,V,2,应用哪一个面积？,压力,(,压强,),p,=,P/A,。,第六节 流体力学基本知识复习,第一章 概述,一维流动的连续性方程,1,A,1,v,1,=,2,A,2,v,2,因,1,=,2,故,A,1,v,1,=,A,2,v,2,知道其中,3,个量可求另外一个量。,第六节 流体力学基本知识复习,第一章 概述,一维流动的伯努力方程,?,z,1,+,p,1,/+,v,1,2,/2g=,z,2,+,p,2,/+,v,2,2,/2g m,因此，上式具有高度的量纲：,m,m=mN/N=J/N,-,单位重量流体所具有的能量。,第六节 流体力学基本知识复习,第一章 概述,一维流动的伯努力方程,z,1,+,p,1,/+,v,1,2,/2g=,z,2,+,p,2,/+,v,2,2,/2g m,上式两端同乘,有：,z,1,+,p,1,+,v,1,2,/2=,z,2,+,p,2,+,v,2,2,/2 Pa,上式具有压力的量纲,:,Pa,Pa=N/m,2,=Nm/m,3,=J/m,3,-,单位体积流体所具有的能量。,第六节 流体力学基本知识复习,第一章 概述,一维流动的伯努力方程,z,1,+,p,1,/+,v,1,2,/2g=,z,2,+,p,2,/+,v,2,2,/2g m,还有一个单位质量流体所具有的能量，因用的不多，在此就不说了，只要上式两端同除以,g,就可得到，量纲自己分析。,上二式为泵与风机中最常用的两个公式，应牢牢记住。,第六节 流体力学基本知识复习,第一章 概述,一维流动的伯努力方程,z,1,+,p,1,/+,v,1,2,/2g=,z,2,+,p,2,/+,v,2,2,/2g m,扩展：如有损失,h,w,，应放在那一端？,如有能量输入,H,，又应放在那一端？,z,1,+,p,1,/+,v,1,2,/2g+H=,z,2,+,p,2,/+,v,2,2,/2g +h,w,m,第六节 流体力学基本知识复习,第一章 概述,一维流动的伯努力方程,z,1,+,p,1,/+,v,1,2,/2g=,z,2,+,p,2,/+,v,2,2,/2g,举例：通过测量集流器的静压，计算集流器的流量。,(,流体力学中常举的例子,),h,(,水,),风机,2,1,1,2,第六节 流体力学基本知识复习,第一章 概述,列出,1-1,2-2,面的伯努力方程,(,单位体积,),，不计损失：,z,1,+,p,1,/+,v,1,2,/2g=,z,2,+,p,2,/+,v,2,2,/2g,z,1,=z,2,1,面很大，,v,1,=0,p,1,=p,a,p,2,=p,a,-,水,h,1,=,2,=,空气,所以：上式简化为：,p,a,=(p,a,-,水,h)+,空气,v,2,2,/2g,即,v,2,2,=2gh,水,/,空气,q,v,=v,2,A,用一个简单的,U,形管，就测出了风筒中的流量。大家知道，由于风筒的直径一般很大，其流量的测量非常麻烦，要么借助于大孔径的流量计，但价格非常昂贵，要么用毕托管测量，但测量起来非常费事，且条件有时很恶劣，计算量也很大。,虽然由于阻力等原因，有些误差，可以进行修正，一般的风机测量试验常用这种方法。但在现场，却因为没有合适的条件，用的不多。,h,(,水,),风机,2,1,1,2,第六节 流体力学基本知识复习,第一章 概述,动量方程,q,v,(,v,2,-,v,1,)=F,动量矩方程,q,v,+,(,v,2,d,2,-,v,1,d,1,)=F,i,d,i,=M,i,=M,流动阻力？,沿程阻力,局部阻力,总阻力,h,w=,h,f+,h,j,v,2,qv,2,第六节 流体力学基本知识复习,第一章 概述,