离心式泵与风机的叶轮理论.ppt

* 五 有限叶片叶轮中流体的运动 无限叶片数 轴向涡流 无限叶片数 有限叶片数 ?p ? ?p?形成阻力矩； 1、 * 轴向涡流对速度三角形的影响 　　2、流线和速度三角形发生变化，分布不均；出流角β2小于出口安装角β2a。相对速度产生滑移，造成流体出口的旋转不足，致使扬程下降。 * 当Wm进一步降低时，W1逐渐变为0而后变为负值，意味着流道内可能出现逆流，因此选择合理的叶片数很重要。 六、滑移系数和环流系数 滑移量w2u与滑移速度Δv2u 环流系数 滑移系数 用滑移系数和环流系数求扬程 （1）已知K （2）已知σ 由前面的推导有 不是由损失造成的； 流体惯性?有限叶片?轴向滑移； K为滑移系数 粗略计算时，离心泵K值可取0.8～1.0，离心风机的K值可取0.8～0.850 也可查表获得。 七、流体进入叶轮前的预旋 1 强制预旋 结构原因导致流体 不能以90o的绝对速度 角进入叶轮，存在结 构上的强制预旋。 正预旋：α190o v1u0，扬程变小 与叶轮转动相同方向预旋，有利于消除旋涡 相对速度变小，提高抗汽蚀性能，损失减小，效率提高 负预旋：α190o v1u0，扬程变大 相对速度变大，抗汽蚀性能下降，损失增大，效率降低 HT∞= (u2v2u-u1v1u)/g 2 自由预旋 产生原因： 由于流量改变导致的预旋 与结构无关 斯梯瓦特的试验结果 设计流量下，无预旋 小于设计流量，正预旋 大于设计流量，负预旋 斯捷潘诺夫分析 最小阻力原理： 流体总是企图选择阻力最小的路线进入叶轮 表现为以接近设计流量下的流动角β1进入 正预旋 负预旋 临界流量理论 临界流量： 产生预旋的流量 小于设计流量 预旋与叶轮有关 流量越小，预旋越大 预旋系数φ 一般取φ＝0.3~0.5 多级离心泵： 次级叶轮： φ＝0.3~0.5 首级不预旋，或取φ＝0.2 涅维里松试验表明:风机预旋较大 例题 1 蜗壳式离心泵 n=1450r/min, qvT=0.09m3/s, D2=400mm, D1=140mm, b2=20mm β2a=25o, z=7, v1u∞=0 求: HT∞和HT 求解思路 先求得 通过经验公式得到环流系数K 最后求 解： （1） 根据斯托道拉公式 （2）根据普弗列德尔公式 * * 公式（1-4）利用流体微元的旋转离心力（微元单位面积上的离心力的积分）与径向压力相等来求得。 其意义为：离心力使叶轮外缘压力增加，且随半径及转速的升高而增大。外界压力小于p2时，流体则流出叶轮。在叶轮出口处，由于流体流出后压力降低，当低于p1时，在吸入空间压力（差）的作用下，流体被吸入。故在离心力的作用下，流体源源不断的被吸入和排出，形成连续的工作。 * * 推导思路 利用动量矩定理，建立叶片对流体作功与流体运动状态变化之间的联系。 * 在稳定流动中，?M=?K。且，单位时间内流出、流进控制体的流体对转轴的动量矩K 分别为： K2=?qVT?2?l2=?qVT?2?r2cos?2?，K1=?qVT?1?l1=?qVT?1?r1cos?1? 作用在控制体内流体上的外力有质量力和表面力。其对转轴的力矩M由假设可知：该力矩只有转轴通过叶片传给流体的力矩。则M=?qVT(?2?r2cos?2?-?1?r1cos?1?) * 提高无限多叶片时理论能头的几项措施： （1）吸入条件：在能量方程式中，u1c1u?反映了泵与风机的吸入条件，减小u1c1u?也可提高理论能头。因此．一般在泵与风机进行设计时为了提高机器的能量头，多数采用法向入流条件（或径向入流），此时，水泵和风机将得到较大的理论扬程（风压）。 （2）叶轮外径D2、圆周速度u2：由能量方程式可以看出，叶轮的理论能头与叶轮外径D2、圆周速度u2成正比。因为u2=?D2n/60，所以，当其它条件相同时，加大叶轮外径D2和提高转速n均可以提高理论能头。 增大D2会使叶轮的摩擦损失增加，从而使泵与风机的效率下降，同时还会使泵与风