比例定律及比轉(zhuǎn)速

比例定律和比轉(zhuǎn)數(shù)主講人：武晨華電廠熱能動(dòng)力裝置專業(yè)泵與風(fēng)機(jī)運(yùn)行檢修-微課01目錄比例定律及比轉(zhuǎn)速concents

2

《泵與風(fēng)機(jī)運(yùn)行檢修》2021/12/291.相似定律問題的提出設(shè)計(jì)任務(wù)反復(fù)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)要求：造價(jià)低、耗功少、效率高試驗(yàn)→修改→受限三個(gè)問題解決①．實(shí)型設(shè)計(jì)→模型設(shè)計(jì)②．設(shè)計(jì)選型的捷徑：利用優(yōu)良的模型進(jìn)行相似設(shè)計(jì)③．工程實(shí)際問題：不能滿足要求出力不足裕量過大轉(zhuǎn)速變化時(shí)進(jìn)行性能的換算均需要在相似定律的指導(dǎo)下完成3《泵與風(fēng)機(jī)運(yùn)行檢修》

1、相似條件1.相似定律保證流體流動(dòng)相似必須具備幾何相似、運(yùn)動(dòng)相似和動(dòng)力相似三個(gè)條件，即必須滿足模型和實(shí)型中任一對(duì)應(yīng)點(diǎn)上的同一物理量之間保持比例關(guān)系。

4《泵與風(fēng)機(jī)運(yùn)行檢修》幾何相似是指模型和實(shí)型各對(duì)應(yīng)點(diǎn)的幾何尺寸成比例，比值相等，各對(duì)應(yīng)角、葉片數(shù)相等。運(yùn)動(dòng)相似是指模型和實(shí)型各對(duì)應(yīng)點(diǎn)的速度方向相同，大小成同一比值，對(duì)應(yīng)角相等。即流體在各對(duì)應(yīng)點(diǎn)的速度三角形相似。1、相似條件（1）幾何相似1.相似定律（2）運(yùn)動(dòng)相似

5

《泵與風(fēng)機(jī)運(yùn)行檢修》2021/12/291.相似定律1、相似條件（3）動(dòng)力相似動(dòng)力相似是指模型和實(shí)型中相對(duì)應(yīng)點(diǎn)的各種力的方向相同，大小成比例。流體流動(dòng)時(shí)主要受到以下四種力的作用：①慣性力②粘性力③重力④壓力起主導(dǎo)作用的力為慣性力和粘性力。所以，只要這兩種力相似就滿足了動(dòng)力相似的條件。

6

《泵與風(fēng)機(jī)運(yùn)行檢修》2021/12/29

2、相似定律在相似工況下，“實(shí)型”與“模型”的揚(yáng)程、流量及功率有如下關(guān)系，此關(guān)系又叫相似定律。當(dāng)實(shí)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(duì)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A與A’兩個(gè)工況為相似工況。1.相似定律

7

《泵與風(fēng)機(jī)運(yùn)行檢修》2021/12/291.相似定律含義：幾何相似的泵與風(fēng)機(jī)，在相似工況下運(yùn)行時(shí)，其流量之比與幾何尺寸之比（一般用葉輪出口直徑D2）的三次方成正比，與轉(zhuǎn)速的一次方成正比，與容積效率的一次方成正比。2、相似定律（1）

流量相似定律

8

《泵與風(fēng)機(jī)運(yùn)行檢修》2021/12/291.相似定律（2）

揚(yáng)程相似定律2、相似定律含義：幾何相似的泵與風(fēng)機(jī)，在相似工況下運(yùn)行時(shí)，其揚(yáng)程之比與幾何尺寸比的平方成正比，與轉(zhuǎn)速比的平方成正比，與流動(dòng)效率比的一次方成正比。

9

《泵與風(fēng)機(jī)運(yùn)行檢修》2021/12/291.相似定律（3）

功率相似定律含義：幾何相似的泵與風(fēng)機(jī)，在相似工況下運(yùn)行時(shí)，其功率之比與幾何尺寸比的五次方成正比，與轉(zhuǎn)速比的三次方成正比，與密度比的一次方成正比，與機(jī)械效率比的一次方成反比。2、相似定律

10

《泵與風(fēng)機(jī)運(yùn)行檢修》2021/12/291.相似定律3、相似定律的兩個(gè)重要特例特例1：兩臺(tái)完全相同或同一臺(tái)泵或風(fēng)機(jī)在轉(zhuǎn)速相同時(shí)輸送不同密度的流體，可得：

說明對(duì)于同一臺(tái)泵或風(fēng)機(jī)，改變工作介質(zhì)后，流量和揚(yáng)程均不發(fā)生變化；全壓和功率與其密度成正比。由此，按熱態(tài)下運(yùn)行選配原動(dòng)機(jī)的泵或風(fēng)機(jī)，如火電廠中的引風(fēng)機(jī)，在冷態(tài)下試運(yùn)行時(shí)，可能導(dǎo)致原動(dòng)機(jī)過載。

11

《泵與風(fēng)機(jī)運(yùn)行檢修》2021/12/29特例2：兩臺(tái)完全相同或同一臺(tái)泵或風(fēng)機(jī)在轉(zhuǎn)速改變時(shí)輸送相同密度的流體，即比例定律。1.相似定律3、相似定律的兩個(gè)重要特例

12

《泵與風(fēng)機(jī)運(yùn)行檢修》2021/12/291.相似定律兩臺(tái)完全相同或同一臺(tái)泵或風(fēng)機(jī)在轉(zhuǎn)速改變

時(shí)輸送相同密度的流體，相似定律

可簡(jiǎn)化為比例定律：

同一臺(tái)泵或風(fēng)機(jī)在相似工況下，流量與轉(zhuǎn)速的一次方成正比軸功率與轉(zhuǎn)速的三次方成正比揚(yáng)程(全壓)與轉(zhuǎn)速的二次方成正比

13

《泵與風(fēng)機(jī)運(yùn)行檢修》2021/12/292.比轉(zhuǎn)速根據(jù)相似原理引入的一個(gè)與泵或風(fēng)機(jī)的幾何形狀特征和工作性能特點(diǎn)相聯(lián)系，且可由設(shè)計(jì)流量、揚(yáng)程（全壓）、轉(zhuǎn)速求出的綜合性特征數(shù)（或相似判別數(shù)）稱為比轉(zhuǎn)數(shù)。泵風(fēng)機(jī)

qv

—設(shè)計(jì)工況下的單吸流量H—設(shè)計(jì)工況下的單級(jí)揚(yáng)程p20

—標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下設(shè)計(jì)工況的全壓

14

《泵與風(fēng)機(jī)運(yùn)行檢修》2021/12/29我國(guó)規(guī)定：泵的比轉(zhuǎn)速在數(shù)值上等于幾何相似的泵在流量qvm=0.075m3/s、揚(yáng)程Hm=1m時(shí)的轉(zhuǎn)速。風(fēng)機(jī)的比轉(zhuǎn)速在數(shù)值上等于幾何相似的風(fēng)機(jī)在流量qvm=1m3/s、壓頭pm=1Pa時(shí)的轉(zhuǎn)速。2.比轉(zhuǎn)速

15

《泵與風(fēng)機(jī)運(yùn)行檢修》2021/12/2903比轉(zhuǎn)速是由相似定律引出的一個(gè)綜合性相似特征數(shù)，不應(yīng)當(dāng)被理解為轉(zhuǎn)速的概念，而應(yīng)當(dāng)理解為比較泵或風(fēng)機(jī)型式的一個(gè)相似準(zhǔn)則數(shù)，與轉(zhuǎn)速無關(guān)。01022.比轉(zhuǎn)速幾點(diǎn)說明：比轉(zhuǎn)速不是相似條件，而是相似的必然結(jié)果，即兩臺(tái)幾何相似的泵或風(fēng)機(jī)比轉(zhuǎn)速必然相等，相反，兩臺(tái)比轉(zhuǎn)速相等泵或風(fēng)機(jī)不一定相似。比轉(zhuǎn)速是工況的函數(shù)，取最佳工況，取值具有唯一性。

16

《泵與風(fēng)機(jī)運(yùn)行檢修》2021/12/29

比轉(zhuǎn)速反映了某相似系列泵或風(fēng)機(jī)的性能參數(shù)方面的特點(diǎn)。比轉(zhuǎn)速大流量大、揚(yáng)程低；反之亦然。比轉(zhuǎn)速反映了葉輪的幾何形狀。比轉(zhuǎn)速大b2/D2大、D2/D0小葉輪厚而小；反之亦然。比轉(zhuǎn)速反映了葉輪的幾何形狀。比轉(zhuǎn)速大b2/D2大、D2/D0小葉輪厚而?。环粗嗳?。比轉(zhuǎn)速的實(shí)用意義：2.比轉(zhuǎn)速123

17

《泵與風(fēng)機(jī)運(yùn)行檢修》2021/12/292.比轉(zhuǎn)速表2-1比轉(zhuǎn)速與葉輪形狀和性能曲線形狀的關(guān)系泵的類型離心泵混流泵軸流泵低比轉(zhuǎn)速中比轉(zhuǎn)速高比轉(zhuǎn)速比轉(zhuǎn)速ns30＜ns＜8080＜ns＜150150＜ns＜300300＜ns＜500