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泵与风机 Pumps and Fans 华北电力大学 流体力学及泵与风机课程组 泵与风机 一、相似条件 §1-8 叶片式泵与风机的相似 定律及其应用 二、相似三定律 三、相似定律的几点说明 问题的提出 四、相似定律的应用 ①. 实型设计→模型设计 ②．相似设计 ③．工程实际问题： 问题的提出 设计任务：结构→要求：造价低、耗功少、效率高 出力不足 裕量过大 →改造； 不能满足要求 转速变化时进行性能的换算 反复设计→试验→修改→受限； 利用优良的模型进行相似设计，设计选型的捷径 一、相似条件 二、相似三定律 几何相似：通流部分对应成比例——前提条件； 运动相似：速度三角形对应成比例——相似结果； 动力相似：同名力对应成比例——根本原因。 （但Re＞105，已自模化） 1、流量相似定律 　　表述：几何相似机泵与风机，在相似的工况下，其流量与叶轮直径的三次方、转速及容积效率的一次方成正比。 （由 推得） 二、相似三定律 2、能头相似定律 　　表述：几何相似机泵与风机，在相似的工况下，其扬程（或全压）与叶轮直径及转速的二次方、以及流动效率（流体密度）的一次方成正比。 由　　　　　　　　　　　　　　 及 p=?gH 推得） 或 二、相似三定律 3、功率相似定律 　　表述：几何相似机泵与风机，在相似的工况下，其轴功率与流体密度的一次方、叶轮直径五次方、转速的三次方成正比；与机械效率的一次方成反比。 （由　　　　　　推得） 三、相似定律的几点说明 1、该三定律应用存在困难（原因是：?V 、?h 和?m 未知） 　　当实型和模型的几何尺度比≤5，相对转速比≤20%时，实型和模型所对应的效率近似相等，可得等效的相似三定律： 三、相似定律的几点说明 2、等效的相似三定律 或 　　尺寸效应：（小模型） 三、相似定律的几点说明 3、?V、?h 和?m 不等效的原因 相对粗糙度 ↑→沿程损失系数?↑→?h↓ ↑→泄漏流量q 相对↑→?V↓ 相对间隙 　　转速效应：（降转速） ↓(设D2不变) 结论：对于小模型、降转速，?? ? (?V? 、?h? 、?m? )。 1、变密度? 时性能参数的换算 　　一般通风机：1atm=101325Pa， 20℃ 相对湿度：?=50% 四、相似定律的应用 一般产品样本的标准条件： 　　锅炉引风机：1atm=101325Pa，200℃ 相对湿度： 　 qV = qV0 　 p/p0=?/?0 Psh/Psh0=?/?0 　　【解】 锅炉引风机铭牌参数是以大气压10.13×104Pa，介质温度为200℃条件下提供的。这时空气的密度为?0=0.745㎏/m3，当输送20℃空气时，?20=1.2㎏/m3，故工作条件下风机的参数为： 　　【例1-4】 现有Y9-6.3(35)-12№10D型锅炉引风机一台，铭牌参数为: n0=960r/min, p0=1589Pa, qV0=20000m3/h, ?=60%，配用电机功率22kW。现用此风机输送20℃的清洁空气，转速不变，联轴器传动效率?tm=0.98。求在新工作条件下的性能参数，并核算电机是否能满足要求? （Pa） 　　 所以，电动机的功率为（安全系数取K =1.15）： 可见，这时需更换电机。 2、转速n变化时性能参数的换算（比例定律） = 　　注意：上述等式为联等式； 　　　　　因n?→qV?→H ??→Psh???。 　 【例1-5】 已知某电厂的锅炉送风机用960r/min的电机驱动时，流量qV1=261000m3/h，全压p1=6864Pa，需要的轴功率为Psh=570kW。当流量减小到qV2=158000m3/h时，问这时的转速应为多少？相应的轴功率、全压为多少？设空气密度不变。 　【解】 由比例定律得： 　　按照现有电机的档次，取n2=580r/min，则： 同理，利用相似定律还可换算出几何尺寸改变时的性能参数。 3、相似泵与风机性能曲线的换算 　　求：相似泵（D2、n）的性能曲线？ 四、相似定律的应用 已知：某泵（D20、n0）的性能曲线。 　　描点：用光滑曲线连接A?、B?、C?、D?、E? …各点，即可得相似泵（D2、n）的性能曲线。 HA’ 计算相似点扬程H值 qVA‘ 计算相似点流量qV值 … … E’ D’ C’ B’ A’ 相似点定义为： H0A 读扬程H0值 qV0A 读流量qV0值 … … E D C B A 在原始曲线上任取若干点 列表： 计算依据： A’ H qV