流机第5章(11-12)第五章____轴流式泵与风机.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,*,*,*,流 体 机 械,辽宁工程技术大学机械工程学院,第五章 轴流式泵与风机,第五节 轴流式机的结构型式,第六节 轴流泵与风机的主要部件和结构,第七节 轴流泵与风机的性能,第八节 轴流泵与风机结构参数对性能的影响,第五节 轴流式机的结构型式,一、单个叶轮：,最简单的结构型式，,特点：效率不高（,=70,80,）；结构简单；制造方便。,适用：小型低压轴流泵和低压轴流通风机。,二、单个叶轮后置导叶：,特点：,=80,88,（,最高效率可达,90,）。,适用：轴流泵和轴流通风机中普遍应用。,三、单个叶轮前置导叶：,特点：,（,1,）前置导叶使流体在进入叶轮之前，可产生负预旋使流体加速，流体可以获得较高的能量。,（,2,）若导叶角度可改变，则可进行工况调节。同时，当流量变化时流体对叶片的冲角变动较小，运行较稳定。,（,3,）在获得同样的能量下，叶轮尺寸可减小，机体结构尺寸较小，占地面积较小，其效率可达,78,82,。,适用：火力发电厂轴流风机常采用这种型式。但考虑泵汽蚀的缘故，轴流泵一般不能有这种型式。,四、单个叶轮前、后导叶：,特点：,前导叶（若做成可转动）可调节工况，后置导叶可对从叶轮流出流体的圆周分速度进行校直，其效率为,82%,85%,（轴流风机可在变工况状态下工作，效果较好。在轴流泵中只能用后导叶）。,五、多级轴流风机型式：,两级轴流风机应用比较广泛（可在首级叶轮前装导叶）。,一般轴流泵扬程不够用时，则往往用混流泵来取代。,第六节 轴流式机的主要部件和结构,一、轴流泵与风机的主要部件,1,叶轮,作用：,对流体作功，提高流体能量的部件,（最重要的部件之一）,2,导叶,作用：,确定流体通过叶轮前或后的流动方向，使流体以最小的损失获得最大的能量，对于后导叶还有将旋转运动的动能转换为压力能的作用。,导叶叶型：,机翼型、圆弧板型,导叶高度：,与动叶要相适应，安装在叶轮前或后的定子上。,导叶与动叶之间的间隙要求：,（,1,）间隙过大，影响泵与风机的效率，,（,2,）间隙太小，动静之间将产生摩擦和碰撞。,3,泵吸入室、风机集流器：,吸入室和集流器的作用：,保证流体以最小的损失、均匀分布的压力和速度进入泵或风机的叶轮。,吸入室：,安装在轴流,泵,叶轮入口（一般选喇叭管形，大型泵根椐地形情况多选用肘型和钟型作吸入室，包括进水管道）。,集流器：,安装在轴流,风机,叶轮入口,。,4,扩压器（扩散器）,作用：将流体的动能部分地转换为压力能。,结构形式：筒形、锥形；,内扩型、外扩型和内外扩型。,扩散角度：要避免流体的边界层分离，以保证扩压器内流动损失最小、扩压效果好，一般取,5,20,（,常取,7,9,）。,二、轴流泵整体结构,大型火力发电厂中的循环水泵大多采用立式轴流泵，其组成：,（,1,）转子部分：叶轮通过联轴器与泵轴相连；,（,2,）壳体部分：叶轮外壳、导叶体、进水喇叭管、中间接管、出水弯管、轴承和密封装置等。,1.,轴流泵叶轮：,动叶头：,流线形体，以减少流动的阻力损失，并与入口喇叭管相配合构成液体流入的良好入口条件。,叶片：,4,5,枚、扭曲型，叶片有固定式和调节式两种联接方式。,轮毂：,钻有孔，孔内装入叶片，并用圆锥销将叶柄与拉臂固定在一起，拉臂通过衬圈靠在轮毂上。,2.,动叶调节机构：,半调节式：,轴流泵在停车时，用扳手转动上端联轴器内的蜗杆，（不必拆卸任何水泵零件）调节叶片的安装角。,全调节式：,通过机械或液压传动装置在不停机的情况下，改变叶片的安装角。,半调节式工作过程：,叶片的拉臂,3,分别与拉板套,2,上的孔用带有铰孔的螺栓连接，拉板套,2,用螺帽固定在调节杆,1,上，调节杆,1,从空心的泵轴,5,内穿出，在泵轴上端由蜗轮、蜗杆传动，调节杆上下移动时，带动拉板套一起上下移动，使拉臂旋转，从而改变叶片安装角，达到调节目的。,3.,泵轴,材质：,优质碳素钢制成，表面镀铬。,结构：,泵轴上下有两个橡胶轴承，下部轴承位于导叶片的中心处，上部轴承位于泵轴穿过出水弯管处。,橡胶轴承：,经过硫化处理的,硬橡胶浇熔在轴承的衬套上（半开式），依靠泵本身所输送的水来冷却与润滑。,三、轴流风机的结构,结构组成：转子、静子两部分,（,1,）转子：主轴、叶轮等,（,2,）静子：进气箱、集流器、机壳、扩压器,作业：,思考题：,5-7,、,5-8,第七节 轴流泵与风机的性能,一、轴流泵与风机的损失和效率,1,流动损失和流动效率,流动损失：,叶轮损失、前后导叶损失、扩压器损失三部分。,大小表示：,流动效率,h,2,容积损失和容积效率,容积损失：通过叶片顶部与外壳之间间隙的回流。,大小表示：容积效率,V,。,固定叶片的叶轮：,V,=0.98,0.99,。,动叶可调的叶轮：,V,=0.96,左右。,3,机械损失和机械效率,机械损失：轴承及密封的摩擦损失。,大小表示：机械效率,m,，与其结构型式有关，,m,=0.96,左右。,4,总效率,总效率等于流动效率、容积效率和机械效率三者的乘积：,=,m,V,h,二、轴流泵与风机的性能曲线,1,、轴流泵与风机的性能曲线,:,在,叶轮转速,和,叶片安装角,一定时得到的。,2,、形状特点：,H(p,),q,V,曲线：,在小流量区域内出现马鞍形形状，在大流量区域内非常陡降，在,q,V,=0,时，,H(p,),最大；,N,q,V,曲线：,在,q,V,=0,时，,N,最大，随着,q,V,的增大,N,减小。,轴流泵与风机不允许在空负荷时启动（除动叶可调）；,q,V,曲线：,高效区比较窄，最高效率点接近不稳定分界点,c,。,3,、压头曲线分析：,设计工况（,e,点）：,流体流线沿叶高分布均匀，效率最高；,流量大于设计值时（,d,点）：,叶顶出口处产生回流，流体向轮毂偏转，损失增加，扬程,(,全压,),降低，效率下降；,流量小于设计值时（,c,点、,b,点、,a,点）：,在叶片下部、背部产生边面层分离，形成脱流，流量很小时能量沿叶高偏差较大，形成二次回流。,当改变轴流泵与风机的叶片安装角时，性能曲线随之变化。,在一定转速下，把各个叶片安装角所对应的性能曲线包括,H(p,),q,V,曲线、,q,V,曲线和,N,q,V,曲线绘制在同一张图上，可得到轴流泵或风机的通用性能曲线。,第八节 轴流泵与风机结构参数对性能的影响,影响性能的结构参数：轮毂比,、叶轮直径,D,2,、叶片数,Z,、径向间隙,r,和轴向间隙,a,等,一、轮毂比,轮毂比,为叶轮轮毂直径,D,h,与叶轮外径,D,2,的比值（,=D,h,/D,2,）。,大时：,叶轮叶片相对比较短，叶轮通流面积较小，则叶片壁面摩擦损失增加，性能变差，效率下降。,小时：,叶轮叶片较长，叶轮通流面积较大，可减小摩擦损失，利于水泵抗汽蚀性能的改善。但轮毂比,过小，叶片过长，使叶片扭曲程度增大，并使流体流动紊乱，易产生边界层分离，在叶片出口形成二次流，使效率下降。,轴流泵轮毂比：见表。,轴流风机轮毂比：一般为,0.25-0.75,，比转速大的取小值。,二、叶轮直径,D,2,叶轮直径受叶轮圆周速度的限制，过大的圆周速度会明显增大噪声。直径达,5.3m,（,最大）,时,，叶顶圆周速度已达,162m/s,。,三、叶栅稠度,叶栅稠度,(b/t,),反映了叶片在叶轮上的稠密程度，对效率、噪声及泵的抗汽蚀性能有直接的影响。,轴流风机：,=0.3,2.0,。,轴流泵：,的大小可按叶片数的要求选取：,叶片数,Z=3,时，叶栅稠度,=0.65,0.75,；,叶片数,Z=4,时，叶栅稠度,=0.75,0.85,；,叶片数,Z=5,时，叶栅稠度,=0.80,0.90,。,四、叶轮叶片数,Z,叶片数,z,对于轴流泵与风机扬程（全压）、效率、噪声、性能曲线形状都有一定的影响。,叶片数,Z,过多：叶栅稠度要增加，效率下降。,叶片数,Z,过少：叶片的负荷增大，叶栅工作性能恶化，导致扬程,(,全压,),的降低，效率降低。,实际工程中，轴流泵叶片数通常按,比转速,n,s,选择。,五、径向间隙与轴向间隙,1,、径向间隙（,r,）：,指叶片顶端与机壳或泵壳间的间隙。,r,增大，全压,p,要下降，效率,也要下降；,r,减小，噪声将随之增加、轴流泵还会因此而产生汽蚀。,2,、轴向间隙（,a,）：,指在相邻两组叶栅边缘处的轴向间隙。,由于尾迹的影响，从前面叶栅流出的气流，在轴向间隙中其速度场是不均匀的，这将影响到后面叶栅的工作及流动性能，并引起叶片的振动，产生噪声。,a,过大：,虽然可以使进入后面叶栅的流体趋于均匀，但是由于轴向尺寸的加大会增加摩擦损失。,a,过小：,对噪声及叶片的振动有不利的影响。,研究结果和实际经验：,轴流泵导叶与动叶之间的轴向间隙：取,(0.05,0.1)D,2,；,轴流风机：取,(0.15,0.25)D,2,。,（,a,在径向上一般是不等的，一般取平均半径处的轴向间隙。）,作业：,思考题：,5-6,、,5-9,、,5-10,