当前课程知识点：流体机械基础 > 第3讲 流体机械过流部件工作原理及机组能量传递过程 > 3.2 泵与风机过流部件工作原理 > Video
在前面 已经以水轮机为例
学习了原动机的
过流部件的工作原理
接下来 我们学习讨论泵
与风机过流部件的工作原理
泵与风机的过流部件
可以分为两部分
一部分是转轮上游的引流部件
包含引入室和导流器
及转轮下游的出流部件
包括压水室
扩压器或两者联合体
其实叶片式的流体机械
本质上都是可逆的
既可以作为原动机
也可以作为工作机
两种情况下
各过流部件的基本工作原理是相同的
但是内部流体流动的方向相反
因此它们的性能也会有很大的差别
泵与风机的引流部件
主要为吸入室
对于水泵就是吸水室
对于风机就是吸气室
有的还包括导流器
一般是导叶形状
引流部件的作用与
水轮机的导水机构类似
提供转轮进口要求的速度环量
并尽可能地将介质均匀的引入转轮
如果采用了导流器
则还希望能够通过
导流器进行流量的调节
常见的吸水室形式有以下三种
直锥形或弯锥形吸水室
一般应用于悬臂结构泵
或单级泵中
第二种是环形吸水室
一般用于节段式
多级杂质泵和压缩机
该设计有利于支撑转子
第三种是半螺旋形吸水室
广泛应用于双吸泵中
吸水室的形状往往是根据现场
吸水条件和泵的型式结构来确定的
设计优化的目的是保证水流
进入转轮前能均匀对称进入
并在吸水室内
产生很小的水力损失
大部分吸水室
都会采用收缩的流道
直锥形或弯锥形吸水室
水流在这种吸水室内流动均匀
并且在叶轮进口不形成环量
保证转轮进口的
接近法向的入流条件
第二种是环形吸水室
水流在其中流动会有撞击和漩涡
速度不太均匀
内部往往会设有导向筋板
对于半螺旋形吸水室
由蜗形部分和非蜗形部分构成
水流在其内部流动
会形成一定的进口环量
导致转轮的能头降低
内部的流动相当于蜗壳内的流动
蜗形部分的流动满足速度矩为常数
液流角为常数的特点
环形和半螺旋形吸水室
工程中往往要在
来流汇合处设置导流板
保证叶轮入口的进口对称条件
提高水力效率
下面我们来分析泵
与风机的出流部件
泵与风机的出流部件
包括压水室
扩压器或两者的联合
如图所示
压水室有蜗壳形的螺旋压水室
也有环形的压水室
扩压器有叶片式的和无叶式扩压器
也有组合型的扩压器
其中叶片式的扩压器可以做成
空间导叶形式或轴向导叶形式
出流部件的主要作用
一是收集叶轮流出的介质
如果是单级泵或多级泵的最后一级
则送到排出口
如果是多级泵的前几级
就送到下一级叶轮的入口
第二是要配合叶轮
尽可能保证叶轮内的流动是轴对称的
第三需要降低介质速度
特别是排出泵体的水流
要将其部分动能转化为压能
减小流体在后续流动的
沿程损失和局部损失
最后一条就是消除介质所具有的环量
减少水力损失
常见的压水室是类似于
水轮机蜗壳的螺旋形压水室
流动方向与水轮机的蜗壳刚好相反
在设计工况
也往往按照内部流动满足速度矩
为常数的分布规律来设计
这样
从叶轮出口到蜗壳壁面
半径增加
水流速度降低
压力升高
水流的动能转化成压力能
且在压水室内是一个无旋流动
水力损失就很小
出口处
压水室一般做成直锥形
进一步起到增压减速的作用
由于转轮运行工况的变化
偏工况下
进入压水室的水流
并不能满足等速度矩的入流条件
会在压水室内产生二次流动
甚至出现强烈的漩涡运动
大幅度降低泵的水力效率
对于压缩机中常用的无叶扩压器
结构非常简单
由两个环形平面构成一个环形通道
通道的宽度可以保持不变
或稍有变化
其造价低
稳定工况范围宽
对工况的变化不敏感
因此在压缩机中
当马赫数Ma较大时
效率下降也不多
其内部流动可以认为是
满足速度矩为常数的
因此其内部理想流体的
自由运动轨迹为等角螺旋线
同时理论上来说
其内部流动的绝对液流角
也不会发生变化
这使得它相对于叶片式扩压器
达到同样的增压效果
所需的流道更长
使整机的尺寸增大
而且较长的运动路径
也会导致摩擦损失较大
导致设计工况下的效率较低
由流动的速度矩为常数可见
从扩压器的进口到出口
由于半径的增加
流动速度减小
压力增加
起到了减速增压的效果
在多级离心泵或离心式压缩机中
常在无叶扩压器的通道中设置若干叶片
形成叶片式的扩压器
这时候
由于叶片对流体的作用
流体的速度矩不再保持不变
流体将被迫沿扩压器的叶片表面流动
出口的液流角由叶片的形状决定
在多级离心泵或压缩机中
为了将从无叶或叶片式扩压器
流出的介质引入到
下一级叶轮进口
通常需要在扩压器后设置过渡流道
这在离心压缩机中
称为弯道或回流器
离心泵中称为反导叶
反导叶的设计目的是
将水流法向引入下一级叶轮
-1.1 流体机械定义
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-1.2 流体机械分类
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-1.3 水轮机工作过程概述
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-1.4 泵与风机工作过程概述
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-1.5 其他流体机械工作过程概述
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-1.6 流体机械工程应用
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-参考文献
--html
-第一讲习题--作业
-2.1 流体机械的主要性能参数
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-2.2 转轮内部的典型流态
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-2.3 速度三角形
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-2.4 工况发生变化时速度三角形分析
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-2.5 欧拉方程
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-参考文献
--html
-第二讲习题--作业
-3.1 水轮机过流部件工作原理
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-3.2 泵与风机过流部件工作原理
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-3.3 机组能量传递过程与效率分析
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-3.4例题分析
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-参考文献
--html
-第三讲习题--作业
-4.1 空化的定义与分类
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-4.2 空化余量与空化系数
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-4.3 吸出高度与安装高程
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-4.4 空蚀现象与类型
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-4.5 空化空蚀的危害及防护
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-参考文献
--html
-第四讲习题--作业
-5.1 泥沙磨损基本概念
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-5.2 泥沙磨蚀基本概念
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-5.3 流体机械磨损磨蚀现象
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-5.4 流体机械常见抗磨措施
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-5.5 腐蚀基本概念
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-5.6 流体机械腐蚀现象及防腐措施
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-参考文献
--html
-第五讲作业--作业
-6.1 流动相似概述
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-6.2 常用相似准则数
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-6.3 流体机械的相似准则分析
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-6.4 流体机械单位参数与相似换算
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-6.5 综合相似判别数——比转速
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-6.6 相似准则的工程应用
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-参考文献
--html
-第六讲作业--作业
-7.1 特性曲线概述
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-7.2 模型试验
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-7.3 典型模型机组综合特性曲线
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-7.4 水轮机运转特性曲线
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-7.5 水轮机的选型计算
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-第七讲作业--作业
-8.1 流体机械多相多组分非定常流动概述
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-8.2 二次流动现象
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-8.3 动静干涉
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-8.4 脱流
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-8.5 间隙流动
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-8.6 叶道涡
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-8.7 卡门涡
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-8.8 尾水管涡带
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-8.9 泵的旋转失速
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-8.10 泵的喘振
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-8.11 压力波传递与叠加
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-参考文献
--html
-第八讲作业--作业
-9.1 流体机械四象限特性概述
--Video
-9.2 水泵水轮机全特性曲线
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-9.3 水泵水轮机典型工况流动现象
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-9.4 水泵水轮机调相运行工况流动现象
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-9.5 双向潮汐机组复杂运行工况认识
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-参考文献
--html
-第九讲作业--作业
-10.1 流体机械在管网系统中的工作特性
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-10.2 流体机械暂态运行过程
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-10.3 调节系统与调速器
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-10.4 改善流体机械暂态运行性能工程措施
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-参考文献
--html
-第十讲作业--作业
-11.1 流体机械多场耦合特性概述
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-11.2 转轮流固耦合特性
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-11.3 轴承热流固耦合特性
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-11.4 轴系多场耦合特性
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-参考文献
--html
-第十一讲作业--作业
-12.1 标准化概述
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-12.2 流体机械行业标准
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-12.3 水轮机型号
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-12.4 泵型号
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-12.5 风机型号
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-12.6 阀门型号
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-12.7 流体机械工业流程
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-12.8 流体机械质量监督
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-参考文献
--html
-第十二讲作业--作业
-13.1 空化、通（补）气、压力脉动与安装高程
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-13.2 压力脉动与水锤
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-13.3 智能流体机械
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-13.4 流体机械及工程学科知识体系与学术交流
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