泵与风机理论分析.ppt

按作用原理分 泵与风机的理论基础 5.1离心式泵与风机的基本结构 5.2离心式泵与风机的工作原理及性能参数 5.3离心式泵与风机的基本方程—欧拉方程 5.4泵与风机的损失与效率 5.5性能曲线及叶型对性能的影响 5.6相似律与比转数 5.7其它常用泵和风机 5.1.1离心式风机的基本结构 *离心式风机的主要部件有叶轮和机壳（如图） 一、叶轮 由前盘、后盘、叶片和轮毂组成。 前盘的形式有多种，如图示。 叶片是主要部件。 按叶片的出口安装角分类：有前向叶片、后向叶片、径向叶片三种（如图）。 叶片的形状有：平板型、圆弧型和中空机翼型（如图）。 离心式泵与风机的性能参数 一、流量 单位时间内泵与风机所输送的流体的量称为流量。常用体积流量并以字母Q表示，单位是 m3／s或 m3／h。 二．泵的扬程与风机的全压 流经泵的出口断面与进口断面单位重量流体所具有总能量之差称为泵的扬程。用字母H表示，其单位为m。 流经风机出口断面与进口断面单位体积的气体具有的总能量之差称为风机的全压或（压头）。用字母 P表示，单位为 Pa。 三． 功率 （1）有效功率 有效功率表示在单位时间内流体从离心式泵与风机中所获得的总能量。用字母Ne表示，它等于重量流量和扬程的乘积：Ne＝γQH＝QP （w或kw） （2）轴功率 原动机传递到泵与风机轴上的输入功率为轴功率，用字母N表示。 四．泵与风机总效率 泵与风机的有效功率与轴功率之比为总效率，常用字母η表示。η ＝ Ne／N 五．转速 转速指泵与风机的叶轮每分钟的转数即r／min，常用字母n表示。 离心式泵与风机的基本方程—欧拉方程 绝对速度与相对速度 绝对速度是指运动物体相对于静止参照系的运动速度； 相对速度则是指运动物体相对于运动参照系的速度； 牵连速度是指运动参照系相对于静止参照系的速度。 流体在叶轮中的运动与速度三角形 当叶轮旋转时，在叶片进口“1”或出口“2”处，流体一方面随叶轮旋转作圆周牵连运动，其圆周速度为u；见图。 另一方面又沿叶片方向作相对流动，其相对速度为w； 流体在进、出口处的绝对速度v应为w与u两者之矢量和。 为了便于分析，将绝对速度v分解为与流量有关的径向分速度vr和与压力有关的切向分速vu。 径向分速度的方向与半径方向相同，切向分速与叶轮的圆周运动方向相同。 将上述流体质点诸速度共同绘制在一张速度图上（如图），就是流体质点的速度三角形图。 速度v和u之间的夹角叫做叶片的工作角α，β为安装角。 离心式泵与风机的基本方程—欧拉方程 假定把它当做一元流动来讨论，也就是用流束理论进行分析。这些基本假定是： （1）流动为恒定流 （2）流体为不可压缩流体 （3）叶轮的叶片数目为无限多，叶片厚度为无限薄 （4）流体在整个叶轮中的流动过程为一理想过程，即泵与风机工作时没有任何能量损失 对于那些与实际情况不符的地方，对计算结果再逐步加以修正。 欧拉方程的导出： 动量矩定理：质点系对某一转轴的动量矩对时间的变化率，等于作用于该质点系的所有外力对该轴的合力矩M。 角标“T”表示流动过程理想，“∞”表示叶片为无限多，“1”表示叶轮进口参数，“2”表示叶轮出口参数。 则QT ∞ 表示流体在一个理想流动过程中流经叶片为无限多的叶轮时的体积流量 在每单位时间内流经叶轮进出口流体动量矩的变化则为：ρQT ∞ （r2vu2 T ∞ - r1vu1 T ∞ ） 合力矩为： M=ρQT ∞ （r2vu2 T ∞ - r1vu1 T ∞ ） u=ωr, r=u/ω M= ρQT ∞ （ u2T∞vu2 T ∞ - u1T∞ vu1 T ∞ ）/ ω 有效功率等于流体的合外力矩M与角速度之积： N二M·ω＝ρQT ∞ （ u2T∞vu2 T ∞ - u1T∞ vu1 T ∞ ） = γQT ∞ HT ∞ 经移项，得理想化条件下单位重量流体的能量增量与流体在叶轮中的运动的关系，即欧拉方程： HT ∞ = （ u2T∞vu2 T ∞ - u1T∞ vu1 T ∞ ）/g 欧拉方程的特点： 1．推导基本能量方程时，未分析流体在叶轮流道中途的运动过程，得出流体所获得的理论扬程HT ∞ ，仅与流体在叶片进、出口处的速度三角形有关，而与流动过程无关。 2．流体所获得的理论扬程HT ∞ 与被输送流体的种类无关。 5.3.4 欧拉方程的修正基本 假定（1）流动为恒定流（2）流体为不可压缩流体在实际中可以达到； 假定（3）叶轮的叶片数目为无限多，叶片厚度为无限薄是不可能的； 这将在叶道内产生轴向涡流，速度也不均匀。（涡流实验