第11章葉片式泵與風(fēng)機(jī)得理論基礎(chǔ)

1、O返回2022-6-1岳麗芳O返回2022-6-1 為了把一定流量的流體沿管路系統(tǒng)從一處送到另一為了把一定流量的流體沿管路系統(tǒng)從一處送到另一處，常采用流體輸送機(jī)械來實(shí)現(xiàn)。處，常采用流體輸送機(jī)械來實(shí)現(xiàn)。 輸送機(jī)械向流體傳遞的能量，主要用來克服管路系輸送機(jī)械向流體傳遞的能量，主要用來克服管路系統(tǒng)的能量損失，提高流體位能，滿足工藝對壓力的統(tǒng)的能量損失，提高流體位能，滿足工藝對壓力的要求要求 泵與風(fēng)機(jī)是利用外加能量輸送流體的流體機(jī)械。它泵與風(fēng)機(jī)是利用外加能量輸送流體的流體機(jī)械。它們大量地應(yīng)用于燃?xì)饧肮崤c通風(fēng)專業(yè)。們大量地應(yīng)用于燃?xì)饧肮崤c通風(fēng)專業(yè)。 主要學(xué)習(xí)內(nèi)容：主要學(xué)習(xí)內(nèi)容： 常用的泵與風(fēng)機(jī)的常用

2、的泵與風(fēng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)基本結(jié)構(gòu)、工作原理、工作原理、性能性能參參數(shù)數(shù)、運(yùn)行、調(diào)節(jié)和選用方法等知識。、運(yùn)行、調(diào)節(jié)和選用方法等知識。O返回2022-6-1O返回2022-6-1O返回2022-6-1第一節(jié)第一節(jié) 工作原理及性能參數(shù)工作原理及性能參數(shù)第二節(jié)第二節(jié) 基本方程式基本方程式歐拉方程式歐拉方程式第三節(jié)第三節(jié) 葉型及其對性能的影響葉型及其對性能的影響第四節(jié)第四節(jié) 理論的流量壓頭曲線和流量功率曲線理論的流量壓頭曲線和流量功率曲線第五節(jié)第五節(jié) 泵與風(fēng)機(jī)的實(shí)際性能曲線泵與風(fēng)機(jī)的實(shí)際性能曲線第六節(jié)第六節(jié) 相似律與比轉(zhuǎn)數(shù)相似律與比轉(zhuǎn)數(shù)第七節(jié)第七節(jié) 相似律的實(shí)際應(yīng)用相似律的實(shí)際應(yīng)用O返回2022-6-1 工

3、作原理與基本結(jié)構(gòu)工作原理與基本結(jié)構(gòu) 泵和風(fēng)機(jī)的性能參數(shù)泵和風(fēng)機(jī)的性能參數(shù)O返回2022-6-11.1.離心泵和風(fēng)機(jī)的工作原理離心泵和風(fēng)機(jī)的工作原理 當(dāng)葉輪隨軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，葉片間的流體當(dāng)葉輪隨軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，葉片間的流體也隨葉輪旋轉(zhuǎn)而獲得離心力，并使也隨葉輪旋轉(zhuǎn)而獲得離心力，并使流體從葉片之間的出口處甩出。流體從葉片之間的出口處甩出。 被甩出的流體擠入機(jī)殼，于是機(jī)殼被甩出的流體擠入機(jī)殼，于是機(jī)殼內(nèi)的流體壓強(qiáng)增高，最后被導(dǎo)向出內(nèi)的流體壓強(qiáng)增高，最后被導(dǎo)向出口排出?？谂懦觥?流體被甩出后，葉輪中心部分的壓流體被甩出后，葉輪中心部分的壓強(qiáng)降低。外界流體就能從吸入口通強(qiáng)降低。外界流體就能從吸入口通過葉輪前盤中央的

4、孔口吸入，源源過葉輪前盤中央的孔口吸入，源源不斷地輸送氣體。不斷地輸送氣體。O返回2022-6-12.2.離心泵和風(fēng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)離心泵和風(fēng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)離心泵的基本結(jié)構(gòu)離心泵的基本結(jié)構(gòu)O返回2022-6-1離心風(fēng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)離心風(fēng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)O返回2022-6-11.1.泵的揚(yáng)程泵的揚(yáng)程H與風(fēng)機(jī)的全壓與風(fēng)機(jī)的全壓p和靜壓和靜壓pj(1)(1)泵的揚(yáng)程泵的揚(yáng)程H 定義：泵所輸送的單位重量流量的流體從進(jìn)口至出口定義：泵所輸送的單位重量流量的流體從進(jìn)口至出口的能量增值。也就是單位重量流量的流體通過泵所獲的能量增值。也就是單位重量流量的流體通過泵所獲得的有效能量，以得的有效能量，以p表示，單位是表示，單

5、位是m。 單位重量流量的流體所獲得的能量增量可用能量方程單位重量流量的流體所獲得的能量增量可用能量方程來計(jì)算。如分別取泵或風(fēng)機(jī)的入口與出口為計(jì)算斷面，來計(jì)算。如分別取泵或風(fēng)機(jī)的入口與出口為計(jì)算斷面，列出它們的表達(dá)式可得：列出它們的表達(dá)式可得：gvpZgvpZH2221112222O返回2022-6-11.1.泵的揚(yáng)程泵的揚(yáng)程H與風(fēng)機(jī)的全壓與風(fēng)機(jī)的全壓p和靜壓和靜壓pj(2)(2)風(fēng)機(jī)的全壓風(fēng)機(jī)的全壓 風(fēng)機(jī)的壓頭風(fēng)機(jī)的壓頭( (全壓全壓) )p：指單位體積氣體通過風(fēng)機(jī)所獲得：指單位體積氣體通過風(fēng)機(jī)所獲得的能量增量。單位為的能量增量。單位為Pa，由于，由于1Pa1N/m2；故風(fēng)機(jī)的；故風(fēng)機(jī)的p表示

6、壓頭又稱全壓。表示壓頭又稱全壓。 風(fēng)機(jī)的靜壓風(fēng)機(jī)的靜壓pj：指風(fēng)機(jī)全壓減去風(fēng)機(jī)出口動(dòng)壓，即假設(shè)：指風(fēng)機(jī)全壓減去風(fēng)機(jī)出口動(dòng)壓，即假設(shè)Z2Z1時(shí)有：時(shí)有：22212jvpppO返回2022-6-12.2.流量流量Q 單位時(shí)間內(nèi)泵或風(fēng)機(jī)所輸送的流體量稱為流量。單位時(shí)間內(nèi)泵或風(fēng)機(jī)所輸送的流體量稱為流量。 常用體積流量表示，單位為常用體積流量表示，單位為“m3/s”或或“m3/h”。 嚴(yán)格講，風(fēng)機(jī)的容積流量特指風(fēng)機(jī)進(jìn)口處的容積流量。嚴(yán)格講，風(fēng)機(jī)的容積流量特指風(fēng)機(jī)進(jìn)口處的容積流量。3.3.功率功率 泵的有效功率：在單位時(shí)間內(nèi)通過泵的流體所獲得的總泵的有效功率：在單位時(shí)間內(nèi)通過泵的流體所獲得的總能量叫有效功

7、率，以符號能量叫有效功率，以符號Ne表示表示Ne QH/1000 kW 風(fēng)機(jī)的有效功率：在單位時(shí)間內(nèi)通過風(fēng)機(jī)的流體所獲得風(fēng)機(jī)的有效功率：在單位時(shí)間內(nèi)通過風(fēng)機(jī)的流體所獲得的總能量，也以符號的總能量，也以符號Ne表示表示NeQp/1000 kWO返回2022-6-14.4.效率（全壓效率）效率（全壓效率） 泵或風(fēng)機(jī)的有效功率與輸入的軸功率的比，稱為泵或風(fēng)泵或風(fēng)機(jī)的有效功率與輸入的軸功率的比，稱為泵或風(fēng)機(jī)的全壓效率機(jī)的全壓效率(簡稱效率簡稱效率 ) =Ne/N 泵或風(fēng)機(jī)的軸功率：泵或風(fēng)機(jī)的軸功率： 風(fēng)機(jī)的靜壓效率風(fēng)機(jī)的靜壓效率 j ： 通常泵或風(fēng)機(jī)的效率，是由實(shí)驗(yàn)確定的。通常泵或風(fēng)機(jī)的效率，是由實(shí)驗(yàn)

8、確定的。 5.5.轉(zhuǎn)速：轉(zhuǎn)速：指泵或風(fēng)機(jī)葉輪每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù)，即指泵或風(fēng)機(jī)葉輪每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù)，即“r/min”10001000pQQHNeNjjppO返回2022-6-1 葉輪幾何形狀及參數(shù)葉輪幾何形狀及參數(shù) 速度三角形速度三角形 葉輪的歐拉方程式葉輪的歐拉方程式 葉輪葉輪及其對性能的影響及其對性能的影響O返回2022-6-1O返回2022-6-1流體在葉輪中的運(yùn)動(dòng)流體一方面隨葉輪旋轉(zhuǎn)作圓周運(yùn)動(dòng)，其圓周速度為u1，另一方面又沿葉片作相對運(yùn)動(dòng)，其相對速度為w1。因此，流體在進(jìn)口處的絕對速度v1應(yīng)為這兩個(gè)速度的矢量和。O返回2022-6-1O返回2022-6-1速度三角形除了清楚表達(dá)流體在葉輪流道中的流

9、動(dòng)情況外，又是研究泵或風(fēng)機(jī)的一個(gè)重要手段。當(dāng)葉輪流道幾何形狀（安裝角已定）及尺寸確定后，如已知葉輪轉(zhuǎn)速n和流量Qt，即可求得葉輪內(nèi)任何半徑r上的某點(diǎn)的速度三角形。O返回2022-6-1鑒于流體在葉輪流道中的運(yùn)動(dòng)十分復(fù)雜，為便于應(yīng)用一元流動(dòng)理論分析其流動(dòng)規(guī)律，作以下幾個(gè)假定：1、假設(shè)流體通過葉輪的流動(dòng)是恒定的，且可看成是無數(shù)層垂直于轉(zhuǎn)動(dòng)軸線的流面之總和，在層與層的流面之間其流動(dòng)互不干擾。2、假設(shè)葉片無限多，無限薄。3、假設(shè)進(jìn)入葉輪的流體是理想不可壓縮流體，即不計(jì)能量損失。O返回2022-6-1推導(dǎo)依據(jù)是“動(dòng)量矩”：質(zhì)點(diǎn)系對某一轉(zhuǎn)軸的動(dòng)量矩對時(shí)間的變化率等于作用于該質(zhì)點(diǎn)系的所有外力對該軸的合力矩。

10、MdtdLrQdtvrmvLuudtrvrvQdLuu)(1122單位時(shí)間內(nèi)流經(jīng)葉輪進(jìn)出口流體動(dòng)量矩的變化則為)(1122rvrvQMTuTuTO返回2022-6-1而加在轉(zhuǎn)軸上的外功率 MN理想流體下，軸功率等于有效功率TTHQNTTTTvuvugH11221uuTO返回2022-6-1 理想葉輪的歐拉方程式理想葉輪的歐拉方程式 理想化條件下單位重量流體的能量增量與流體理想化條件下單位重量流體的能量增量與流體在葉輪中運(yùn)動(dòng)的關(guān)系，即歐拉方程：在葉輪中運(yùn)動(dòng)的關(guān)系，即歐拉方程：TTTTvuvugH11221uuT說明：1）理論揚(yáng)程僅與流體在葉片進(jìn)出口處的運(yùn)動(dòng)速度有關(guān)，與流動(dòng)過程無關(guān)。2）理論揚(yáng)程與

11、被輸送流體的種類無關(guān)。O返回2022-6-1T2u21u11Huvu vg實(shí)際葉輪的歐拉方程式實(shí)際葉輪的歐拉方程式（即有限多葉片）（即有限多葉片）實(shí)際葉輪工作時(shí)，流體從外加能量所獲得的理論實(shí)際葉輪工作時(shí)，流體從外加能量所獲得的理論揚(yáng)程值。這個(gè)公式也叫做理論揚(yáng)程方程式。揚(yáng)程值。這個(gè)公式也叫做理論揚(yáng)程方程式。1TTHHK)(11122TuTTuTTvuvugHK稱為環(huán)流系數(shù)。它說明軸向渦流的影響，有限多葉片比無限多葉片作功小，這并非粘性的緣故，對離心式泵與風(fēng)機(jī)來說，K值一般在0.780.85之間。 O返回2022-6-1第一項(xiàng)是離心力作功，使流體自進(jìn)口到出口產(chǎn)生一個(gè)向外的壓能增量。第二項(xiàng)是由于葉片

12、間流道展寬、相對速度降低而獲得的壓能增量，它代表葉輪中動(dòng)能轉(zhuǎn)化為壓能的份額。由于相對速度變化不大，故其增量較小。 第三項(xiàng)是單位重量流體的動(dòng)能增量。利用導(dǎo)流器及蝸殼的擴(kuò)壓作用，可取得一部分靜壓。 TdTjTHHgvvgwwguuH222212222212122O返回2022-6-1當(dāng)進(jìn)口切向分速0cos111vvu理論揚(yáng)程T2u21u11Huvu vg達(dá)到最大值221uTvugH 因此，在設(shè)計(jì)泵或風(fēng)機(jī)時(shí)，總是使進(jìn)口絕對速度與圓周速度間的工作角等于90。這時(shí)流體按徑向進(jìn)入葉片間的流道。要求適當(dāng)設(shè)計(jì)葉片的進(jìn)口方向來保證，即取決于安裝角。2222ctgvuvru由于則)(122222ctgvuugHr

13、TO返回2022-6-122uvu22uvu22uvuO返回2022-6-1 當(dāng)當(dāng) 290時(shí)，時(shí)，ctg 20，這時(shí)，這時(shí)HTu22/2g，葉片出口按徑向裝設(shè)，葉片出口按徑向裝設(shè)，這種葉型叫做這種葉型叫做徑向葉型徑向葉型。 當(dāng)當(dāng) 20，這時(shí)，這時(shí)HT90時(shí)，時(shí)，ctg 2u22/2g，葉片出口和葉輪旋轉(zhuǎn)方，葉片出口和葉輪旋轉(zhuǎn)方向相同，這種葉型叫做向相同，這種葉型叫做前向葉型前向葉型。 O返回2022-6-1根據(jù)以上分析，似乎可得出如下結(jié)論：根據(jù)以上分析，似乎可得出如下結(jié)論： 具有前向葉型的葉輪所獲得的揚(yáng)程最具有前向葉型的葉輪所獲得的揚(yáng)程最大，其次為徑向葉型大，其次為徑向葉型，而后向葉型的而后向

14、葉型的葉輪所獲得的揚(yáng)程最小葉輪所獲得的揚(yáng)程最小。 因此似乎具有前向葉型的泵或風(fēng)機(jī)的因此似乎具有前向葉型的泵或風(fēng)機(jī)的效果最好。效果最好。O返回2022-6-1 實(shí)踐證明，在其它條件相同時(shí)，盡管前向葉型的泵和風(fēng)實(shí)踐證明，在其它條件相同時(shí)，盡管前向葉型的泵和風(fēng)機(jī)的總的揚(yáng)程較大，但能量損失也大，效率較低。機(jī)的總的揚(yáng)程較大，但能量損失也大，效率較低。下面分析揚(yáng)程中動(dòng)壓頭的情況。AvAvAvrr211通常在離心式泵或風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)中，除使流體徑向進(jìn)入流道，常令葉片進(jìn)口截面積等于出口截面積，根據(jù)連續(xù)性原理得出：則：211rrvvvgvgvvgvvHurTd2222222222122O返回2022-6-122uv

15、u22uvu22uvuO返回2022-6-1 揚(yáng)程與vu2成正比。在其他條件相同時(shí)，采用前向葉片的葉輪給出的能量高，后向葉片的最低，而徑向葉片的居中。 后向葉片型葉輪的vu2較小，全部理論揚(yáng)程中的動(dòng)壓頭成分較少；前向葉型葉輪vu2較大，動(dòng)壓頭成分較多而靜壓頭成分減少。分析O返回2022-6-1因此，因此，離心式泵全都采用后向葉輪。離心式泵全都采用后向葉輪。在在大型風(fēng)機(jī)大型風(fēng)機(jī)中，為了增加效率或降低噪聲水平，中，為了增加效率或降低噪聲水平，也幾乎也幾乎都采用后向葉型都采用后向葉型。但就中小型風(fēng)機(jī)而論，效率不是主要考慮因素，但就中小型風(fēng)機(jī)而論，效率不是主要考慮因素，也有采用前向葉型的，這是因?yàn)槿~輪

16、是前向葉型也有采用前向葉型的，這是因?yàn)槿~輪是前向葉型的風(fēng)機(jī)，在相同的壓頭下，輪徑和外形可以做得的風(fēng)機(jī)，在相同的壓頭下，輪徑和外形可以做得較小。較小。在在微型風(fēng)機(jī)微型風(fēng)機(jī)中，中，大都采用前向葉型大都采用前向葉型的多葉葉輪。的多葉葉輪。至于徑向葉型葉輪的泵或風(fēng)機(jī)的性能，顯然介于至于徑向葉型葉輪的泵或風(fēng)機(jī)的性能，顯然介于兩者之間。兩者之間。O返回2022-6-1幾種葉片形式的比較1）從流體所獲得的揚(yáng)程看，前向葉片最大，徑向葉片居中，后向葉片最小。2）從效率看，后向葉片最高，徑向葉片居中，前向葉片最低。3）從結(jié)構(gòu)和尺寸看，在流量和轉(zhuǎn)速一定時(shí)，達(dá)到相同的壓力前提下，前向葉輪直徑最小，徑向葉輪直徑居中，后

17、向葉輪直徑最大。4）從工藝觀點(diǎn)看，直葉片制造最簡單。O返回2022-6-1第四節(jié)第四節(jié) 泵與風(fēng)機(jī)的理論性能曲線泵與風(fēng)機(jī)的理論性能曲線三種形式表示流量、揚(yáng)程、功率這些性能之間的關(guān)系)(11QfH )(2QfN )(3Qf上述三種關(guān)系以曲線形式繪制在以流量Q為橫坐標(biāo)圖上，這些曲線為性能曲線。一、理論揚(yáng)程、流量性能曲線221uTvugH2222ctgvuvru222rTvbDQuvuO返回2022-6-1constnDunctgbDQuguctggvuguHTrT602222222222222一定，則TTQBctgAH2第四節(jié)第四節(jié) 泵與風(fēng)機(jī)的理論性能曲線泵與風(fēng)機(jī)的理論性能曲線O返回2022-6-1

18、第四節(jié)第四節(jié) 泵與風(fēng)機(jī)的理論性能曲線泵與風(fēng)機(jī)的理論性能曲線O返回2022-6-1第四節(jié)第四節(jié) 泵與風(fēng)機(jī)的理論性能曲線泵與風(fēng)機(jī)的理論性能曲線二、理論流量、軸功率性能曲線TTTeHQNN222)(TTTTTQDctgCQctgBQAQNO返回2022-6-1第四節(jié)第四節(jié) 泵與風(fēng)機(jī)的理論性能曲線泵與風(fēng)機(jī)的理論性能曲線O返回2022-6-1第四節(jié)第四節(jié) 泵與風(fēng)機(jī)的理論性能曲線泵與風(fēng)機(jī)的理論性能曲線結(jié)論：1、前向葉型的風(fēng)機(jī)在流量增加時(shí)，原動(dòng)機(jī)超載的可能性要比徑向葉型風(fēng)機(jī)的大得多，而后向葉型風(fēng)機(jī)幾乎不會(huì)發(fā)生原動(dòng)機(jī)超載現(xiàn)象。2、在計(jì)入各項(xiàng)損失的情況下，得到實(shí)際性能曲線。3、流量揚(yáng)程性能曲線更具有實(shí)用意義。O

19、返回2022-6-1第第五五節(jié)節(jié) 泵與風(fēng)機(jī)的泵與風(fēng)機(jī)的實(shí)際實(shí)際性能曲線性能曲線 泵和風(fēng)機(jī)的能量損失泵和風(fēng)機(jī)的能量損失 泵和風(fēng)機(jī)的實(shí)際性能曲線泵和風(fēng)機(jī)的實(shí)際性能曲線 離心風(fēng)機(jī)的選擇性能曲線離心風(fēng)機(jī)的選擇性能曲線O返回2022-6-1第第五五節(jié)節(jié) 泵與風(fēng)機(jī)的泵與風(fēng)機(jī)的實(shí)際實(shí)際性能曲線性能曲線泵或風(fēng)機(jī)損失可分為： 流動(dòng)水力損失(降低實(shí)際壓力)， 容積損失(減少流量) 機(jī)械損失（多耗功）O返回2022-6-1一、流動(dòng)水力損失 水力損失的大小與過流部件的幾何形狀、壁面粗糙度以及流體的黏性有關(guān)。1、進(jìn)口損失2、撞擊損失3、葉輪中的水力損失4、動(dòng)壓轉(zhuǎn)換和機(jī)殼出口損失1H2H3H4H4321HHHHHTTTh

20、HHHHH)(水力效率：第第五五節(jié)節(jié) 泵與風(fēng)機(jī)的泵與風(fēng)機(jī)的實(shí)際實(shí)際性能曲線性能曲線O返回2022-6-1第第五五節(jié)節(jié) 泵與風(fēng)機(jī)的泵與風(fēng)機(jī)的實(shí)際實(shí)際性能曲線性能曲線二、容積損失 葉輪工作時(shí)，機(jī)內(nèi)存在壓力較高和壓力較低的兩部分。同時(shí)，由于結(jié)構(gòu)上有運(yùn)動(dòng)部件和固定部件之分，這兩部分之間必然存在著縫隙。這就使流體有從高壓區(qū)通過縫隙泄漏到低壓區(qū)的可能性。這部分回流到低壓區(qū)的流體流經(jīng)葉輪時(shí)，顯然也能獲得能量，但未能有效利用。容積效率：TTTVQQQqQO返回2022-6-1第第五五節(jié)節(jié) 泵與風(fēng)機(jī)的泵與風(fēng)機(jī)的實(shí)際實(shí)際性能曲線性能曲線三、機(jī)械損失包括軸承和軸封的摩擦損失，還包括葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)其外表與機(jī)殼內(nèi)流體之間發(fā)

21、生的所謂圓盤摩擦損失。軸承和軸封摩擦損失的功率NN)03. 001. 0(1泵的圓盤摩擦損失的功率5232DknN 機(jī)械損失的總功率21NNNm機(jī)械效率NNNmmO返回2022-6-1四、泵與風(fēng)機(jī)的全效率當(dāng)只考慮機(jī)械效率時(shí)，供給泵與風(fēng)機(jī)的軸功率為mTTHQN而泵與風(fēng)機(jī)實(shí)際所得的有效功率是QHNe泵與風(fēng)機(jī)的全效率mhVmTTeHQQHNN五、泵與風(fēng)機(jī)的實(shí)際性能曲線第第五五節(jié)節(jié) 泵與風(fēng)機(jī)的泵與風(fēng)機(jī)的實(shí)際實(shí)際性能曲線性能曲線O返回2022-6-1第第五五節(jié)節(jié) 泵與風(fēng)機(jī)的泵與風(fēng)機(jī)的實(shí)際實(shí)際性能曲線性能曲線O返回2022-6-1第第五五節(jié)節(jié) 泵與風(fēng)機(jī)的泵與風(fēng)機(jī)的實(shí)際實(shí)際性能曲線性能曲線通常按Q-H曲線的

22、大致傾向可將其分為三種：1）平坦型，2）陡降型，3）駝峰型O返回第八節(jié)第八節(jié) 相似律與比轉(zhuǎn)數(shù)相似律與比轉(zhuǎn)數(shù)2022-6-1 泵或風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)、制造通常是按“系列”進(jìn)行的。同一系列中，大小不等的泵或風(fēng)機(jī)都是相似的，即滿足力學(xué)相似性原理。 泵和風(fēng)機(jī)的相似率表明了同一系列相似機(jī)器的相似工況之間的相似關(guān)系。一、泵與風(fēng)機(jī)的相似律1、同一系列泵或風(fēng)機(jī)的各過流部件相應(yīng)的線尺寸之間的比值應(yīng)相等，相應(yīng)的角度也應(yīng)相等。lmnmnmnmnbbbbDDDD22112211mn11mn22O返回2022-6-1第八節(jié)第八節(jié) 相似律與比轉(zhuǎn)數(shù)相似律與比轉(zhuǎn)數(shù)2、相似機(jī)在相似工況點(diǎn)的同名速度比值相等和方向相同，即相似工況點(diǎn)的速度

23、三角形相似。Vmnmnmnmnmnmnuuuuvvvv221122112211mn11mn22O返回2022-6-1第八節(jié)第八節(jié) 相似律與比轉(zhuǎn)數(shù)相似律與比轉(zhuǎn)數(shù)3、泵與風(fēng)機(jī)在模擬時(shí)，并不采用“準(zhǔn)數(shù)”來判斷相似，而是根據(jù)工況相似提出相似關(guān)系。相似工況：當(dāng)原型性能曲線上某一工況點(diǎn)A與模型性能曲線上工況點(diǎn)A所對應(yīng)的流體運(yùn)動(dòng)相似，也就是相應(yīng)的速度三角形相似，則這兩個(gè)工況點(diǎn)為相似工況。在相似工況下，原型與模型的揚(yáng)程、流量及功率有如下關(guān)系，此關(guān)系就叫相似律。O返回2022-6-1第八節(jié)第八節(jié) 相似律與比轉(zhuǎn)數(shù)相似律與比轉(zhuǎn)數(shù)（一）流量關(guān)系mnlmnnnQQ3（二）揚(yáng)程關(guān)系22)(mnlmnnnHH（三）功率關(guān)系

24、22)(lmnmnmnnnpp53)(lmnmnmnnnNNO返回第九節(jié)第九節(jié) 相似律的實(shí)際應(yīng)用相似律的實(shí)際應(yīng)用2022-6-1一、輸送流體的密度改變時(shí)性能參數(shù)的換算流體密度改變，風(fēng)機(jī)的性能參數(shù)也發(fā)生變化。0QQ 0ttBpp273273325.1010000ttBNN273273325.1010000O返回2022-6-1第九節(jié)第九節(jié) 相似律的實(shí)際應(yīng)用相似律的實(shí)際應(yīng)用二、轉(zhuǎn)速改變時(shí)相似工況點(diǎn)的性能參數(shù)換算mnmnnnQQ2)(mnmnnnHH3)(mnmnnnNNO返回2022-6-1第九節(jié)第九節(jié) 相似律的實(shí)際應(yīng)用相似律的實(shí)際應(yīng)用三、泵葉輪切削僅葉輪直徑改變的換算300)(DDQQ200)(

25、DDHH500)(DDNN0O返回2022-6-1 離心泵的揚(yáng)程H與風(fēng)機(jī)的壓頭p、軸功率N以及及效率均隨流量而變，一般均由實(shí)驗(yàn)測出：H=fH(Q) p=fp(Q) N=fN(Q) =f(Q) 它們之間的關(guān)系可用圖1.37所示的離心風(fēng)機(jī)工作性能曲線表示。 在風(fēng)機(jī)出廠前由風(fēng)機(jī)制造廠測定，列入產(chǎn)品樣本或說明書中，供使用部門選擇風(fēng)機(jī)和操作時(shí)參考。 各種型號的離心風(fēng)機(jī)都有其本身獨(dú)有的性能曲線，但它們都有一些共同的規(guī)律：O返回2022-6-1O返回2022-6-1O返回2022-6-1O返回2022-6-1 泵的揚(yáng)程（風(fēng)機(jī)的壓頭）一般隨流量加大而下降；泵的揚(yáng)程（風(fēng)機(jī)的壓頭）一般隨流量加大而下降； 泵與風(fēng)機(jī)

26、的軸功率在流量為零時(shí)為最小，隨流量的泵與風(fēng)機(jī)的軸功率在流量為零時(shí)為最小，隨流量的增大而上升。故增大而上升。故在啟動(dòng)時(shí)，應(yīng)關(guān)閉出口閥門，以減在啟動(dòng)時(shí)，應(yīng)關(guān)閉出口閥門，以減少啟動(dòng)電流，保護(hù)電機(jī)；少啟動(dòng)電流，保護(hù)電機(jī)； 隨著流量加大，風(fēng)機(jī)的效率出現(xiàn)一極大值。隨著流量加大，風(fēng)機(jī)的效率出現(xiàn)一極大值。泵與風(fēng)泵與風(fēng)機(jī)在與最高效率點(diǎn)相對應(yīng)的流量及揚(yáng)程與壓頭下運(yùn)機(jī)在與最高效率點(diǎn)相對應(yīng)的流量及揚(yáng)程與壓頭下運(yùn)轉(zhuǎn)最為經(jīng)濟(jì)。轉(zhuǎn)最為經(jīng)濟(jì)。 該最高效率點(diǎn)稱為該最高效率點(diǎn)稱為風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)點(diǎn)風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)點(diǎn)，對應(yīng)的參數(shù)為最，對應(yīng)的參數(shù)為最佳工況參數(shù)。銘牌上標(biāo)出的性能參數(shù)即是最高效率佳工況參數(shù)。銘牌上標(biāo)出的性能參數(shù)即是最高效率點(diǎn)對應(yīng)的

27、參數(shù)。點(diǎn)對應(yīng)的參數(shù)。O返回2022-6-1 泵與風(fēng)機(jī)一般不大可能恰好在設(shè)計(jì)點(diǎn)運(yùn)行，但應(yīng)盡泵與風(fēng)機(jī)一般不大可能恰好在設(shè)計(jì)點(diǎn)運(yùn)行，但應(yīng)盡可能在高效區(qū)（在最高效率的可能在高效區(qū)（在最高效率的9292范圍內(nèi)）工作。范圍內(nèi)）工作。 離心風(fēng)機(jī)的性能曲線隨轉(zhuǎn)速而變，因而性能曲線圖離心風(fēng)機(jī)的性能曲線隨轉(zhuǎn)速而變，因而性能曲線圖上或說明書中一定標(biāo)出測定時(shí)的轉(zhuǎn)速。上或說明書中一定標(biāo)出測定時(shí)的轉(zhuǎn)速。 一般性能曲線的測定條件一般性能曲線的測定條件: : 對于風(fēng)機(jī)，對于風(fēng)機(jī)，大氣壓強(qiáng)為大氣壓強(qiáng)為101.325kpa101.325kpa、大氣空氣溫度為、大氣空氣溫度為2020( (鍋爐引風(fēng)機(jī)為鍋爐引風(fēng)機(jī)為20200 0)，

28、相對濕度為，相對濕度為50%50%下進(jìn)行下進(jìn)行的的，此時(shí)空氣密度為，此時(shí)空氣密度為1.2kg/m1.2kg/m3 3。 對于泵，對于泵，大氣壓強(qiáng)為大氣壓強(qiáng)為101.325kpa101.325kpa、大氣空氣溫度為、大氣空氣溫度為2020，清水。，清水。O返回2022-6-18-184-108-184-10離心風(fēng)機(jī)的性能選擇曲線離心風(fēng)機(jī)的性能選擇曲線O返回2022-6-1第第四四節(jié)節(jié) 相似律在相似律在泵與風(fēng)機(jī)的泵與風(fēng)機(jī)的實(shí)際應(yīng)用實(shí)際應(yīng)用 風(fēng)機(jī)的無因次性能曲線風(fēng)機(jī)的無因次性能曲線 比轉(zhuǎn)數(shù)比轉(zhuǎn)數(shù) 密度改變時(shí)性能參數(shù)的換算密度改變時(shí)性能參數(shù)的換算 轉(zhuǎn)速改變時(shí)性能參數(shù)的換算轉(zhuǎn)速改變時(shí)性能參數(shù)的換算 泵葉

29、輪切削時(shí)性能參數(shù)的換算泵葉輪切削時(shí)性能參數(shù)的換算 葉輪直徑與轉(zhuǎn)數(shù)均改變時(shí)性能參數(shù)的換算葉輪直徑與轉(zhuǎn)數(shù)均改變時(shí)性能參數(shù)的換算O返回2022-6-1一、風(fēng)機(jī)的無因次性能曲線一、風(fēng)機(jī)的無因次性能曲線 系列系列：泵與風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)、制造通常是按泵與風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)、制造通常是按“系列系列”進(jìn)行的。進(jìn)行的。 同一系列中，大小不等的泵或風(fēng)機(jī)都是相似的，即它同一系列中，大小不等的泵或風(fēng)機(jī)都是相似的，即它們之間的流體力學(xué)性質(zhì)遵循力學(xué)相似原理。們之間的流體力學(xué)性質(zhì)遵循力學(xué)相似原理。 按系列進(jìn)行生產(chǎn)的原因之一是因?yàn)榱黧w在機(jī)內(nèi)的運(yùn)動(dòng)按系列進(jìn)行生產(chǎn)的原因之一是因?yàn)榱黧w在機(jī)內(nèi)的運(yùn)動(dòng)情況十分復(fù)雜，以致目前不得不廣泛利用已有泵和風(fēng)情況十

30、分復(fù)雜，以致目前不得不廣泛利用已有泵和風(fēng)機(jī)的數(shù)據(jù)作為設(shè)計(jì)的依據(jù)。機(jī)的數(shù)據(jù)作為設(shè)計(jì)的依據(jù)。 有時(shí)，由于實(shí)型泵或風(fēng)機(jī)過大，就運(yùn)用相似原理先在有時(shí)，由于實(shí)型泵或風(fēng)機(jī)過大，就運(yùn)用相似原理先在較小的模型機(jī)上進(jìn)行試驗(yàn)，然后再將試驗(yàn)結(jié)果推廣到較小的模型機(jī)上進(jìn)行試驗(yàn)，然后再將試驗(yàn)結(jié)果推廣到實(shí)型機(jī)器。實(shí)型機(jī)器。O返回2022-6-1一、風(fēng)機(jī)的無因次性能曲線一、風(fēng)機(jī)的無因次性能曲線22upp 232210004NNDu 22236004QQDu Q pN O返回2022-6-1二、比轉(zhuǎn)數(shù)二、比轉(zhuǎn)數(shù)1. 1.比轉(zhuǎn)數(shù)的概念比轉(zhuǎn)數(shù)的概念 同一類型泵或風(fēng)機(jī)，不論其尺寸大小，而反映其同一類型泵或風(fēng)機(jī)，不論其尺寸大小，而反映

31、其流量流量Q，揚(yáng)程，揚(yáng)程(全壓全壓)H以及轉(zhuǎn)數(shù)以及轉(zhuǎn)數(shù)n之間關(guān)系的類型性之間關(guān)系的類型性能代表量能代表量比轉(zhuǎn)數(shù)比轉(zhuǎn)數(shù)ns。 水泵的比轉(zhuǎn)數(shù)：水泵的比轉(zhuǎn)數(shù)： 式中：式中： Q的單位為的單位為m3/s、H的單位為的單位為m、n的單位為的單位為r/min； 雙吸泵流量除以雙吸泵流量除以2；多級泵揚(yáng)程除以級數(shù)。；多級泵揚(yáng)程除以級數(shù)。43653/s.HQnn O返回2022-6-1二、比轉(zhuǎn)數(shù)二、比轉(zhuǎn)數(shù)2.2.比轉(zhuǎn)數(shù)的實(shí)用意義：比轉(zhuǎn)數(shù)的實(shí)用意義： 比轉(zhuǎn)數(shù)大表明其流量大而壓頭??；反之，比轉(zhuǎn)數(shù)小比轉(zhuǎn)數(shù)大表明其流量大而壓頭?。环粗?，比轉(zhuǎn)數(shù)小時(shí)，表明流量小而壓頭大。時(shí)，表明流量小而壓頭大。 比轉(zhuǎn)數(shù)可以反映該系列泵或

32、風(fēng)機(jī)在結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn)。比轉(zhuǎn)數(shù)可以反映該系列泵或風(fēng)機(jī)在結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn)。 因?yàn)楸绒D(zhuǎn)數(shù)大的機(jī)器流量大而壓頭小，故其進(jìn)出口葉輪因?yàn)楸绒D(zhuǎn)數(shù)大的機(jī)器流量大而壓頭小，故其進(jìn)出口葉輪面積必然較大，即進(jìn)口直徑面積必然較大，即進(jìn)口直徑D0與出口寬度與出口寬度b2較大，而輪較大，而輪徑徑D2則較小，因此葉輪厚而小。則較小，因此葉輪厚而小。 反之，比轉(zhuǎn)數(shù)小的機(jī)器流量小而壓頭大，葉輪的反之，比轉(zhuǎn)數(shù)小的機(jī)器流量小而壓頭大，葉輪的D0與與b2小而輪徑小而輪徑D2較大，故葉輪相對地扁而大。較大，故葉輪相對地扁而大。O返回2022-6-1二、比轉(zhuǎn)數(shù)二、比轉(zhuǎn)數(shù)2.2.比轉(zhuǎn)數(shù)的實(shí)用意義：比轉(zhuǎn)數(shù)的實(shí)用意義： 比轉(zhuǎn)數(shù)可以反映性能曲線變化的

33、趨勢。對于直徑比轉(zhuǎn)數(shù)可以反映性能曲線變化的趨勢。對于直徑D2相同的葉輪來說，低比轉(zhuǎn)數(shù)的機(jī)器由于壓頭增相同的葉輪來說，低比轉(zhuǎn)數(shù)的機(jī)器由于壓頭增加較多，故流道一般較長，比值加較多，故流道一般較長，比值D2/D0和出口安裝和出口安裝角角2也較大。也較大。O返回2022-6-1二、比轉(zhuǎn)數(shù)二、比轉(zhuǎn)數(shù)O返回2022-6-1三、密度改變時(shí)性能參數(shù)的換算三、密度改變時(shí)性能參數(shù)的換算 由前述可知，由前述可知，生產(chǎn)廠家生產(chǎn)廠家產(chǎn)品樣本中產(chǎn)品樣本中所提出的性能所提出的性能數(shù)據(jù)是在標(biāo)準(zhǔn)條件經(jīng)試驗(yàn)得出的。數(shù)據(jù)是在標(biāo)準(zhǔn)條件經(jīng)試驗(yàn)得出的。 當(dāng)當(dāng)流流體體( (主要是氣體主要是氣體) )性質(zhì)（溫度、壓強(qiáng)）、風(fēng)機(jī)性質(zhì)（溫度、壓強(qiáng)）、風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)尺寸、風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速等參數(shù)任一個(gè)發(fā)生變化的結(jié)構(gòu)尺寸、風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速等參數(shù)任一個(gè)發(fā)生變化時(shí)，都會(huì)改變風(fēng)機(jī)的性能，此時(shí)需要對風(fēng)機(jī)的性時(shí)，都會(huì)改變風(fēng)機(jī)的性能，此時(shí)需要對風(fēng)機(jī)的性能參