离心泵与风机的基本理论素材.ppt

第六节 离心式泵与风机的叶片型式 （a）径向 （b）后弯 （c）前弯 叶片的型式： 1、径向式叶片：叶片的弯曲方向沿叶轮的径向展开，叶片出口几何角为900，如图a 2、后弯式叶片：叶片的弯曲方向与叶轮的旋转方向相反，叶片出口几何角小于900，如图b 3、前弯式叶片：叶片的弯曲方向与叶轮的旋转方向相同，叶片出口几何角大雨900，如图c 1、径向叶片：叶片弯曲方向沿叶轮径向展开 三种型式的叶片对扬程、全压、效率、流量都有很大影响。为了简化，设三种叶片进口几何角为90°。叶轮的外径、内经、转速、叶片进口安装角、流量均相等。则： 一、对扬程的影响 2、后弯式叶片：叶片弯曲方向与叶轮旋转方向相反 3、前弯式叶片：叶片弯曲方向与叶轮旋转方向相同 对n轴求导得 比较上式和 可得： 利用边界条件，流体微团中心，n＝0，w＝wm。对上式积分 利用泰勒级数展开： 取前两项，则 带入式子 则 式中第一部分为叶轮不旋转时流体通过流道的速度，第二部分为叶轮旋转时，流道内产生的轴向旋涡。此时有工作面和非工作面之分。工作面使流体产生离心力做功的面，非工作面指没有使流体缠身离心力做功的面。 （1）工作面 流体通过流道的速度 轴向旋涡的速度 这里： B为流道的宽度 （2）非工作面 流体通过流道的速度 轴向旋涡的速度 这里： B为流道的宽度 叶片数有限时，流体在流道内产生一个相对运动，此相对运动的速度，在叶片的工作面上和非工作面上数值相等，但方向相反，由此产生轴向的旋涡。 由于B远大于Rs，则叶片工作面上流体相对速度为： 叶片非工作面上流体相对速度为： 工作情况分析： （1）当叶轮内流量减小到某一值时（wm降低到某一数值时），会出现叶片工作面上的相对速度为0的情况，若流量再下降，则在叶片工作面上出现逆流，因此对于每个叶轮都有一个临界工作流量。泵与风机运转时，流量低于这个临界流量时，会在叶片的工作面上产生逆流； （2）如果流道内的流量不变，则轴向漩涡与叶片数和泵与风机的旋转角速度有关。大容量的锅炉给水泵的转速都很高，因此有可能在叶片工作面上出现逆流区，造成扬程下降，为此需要改变流道宽度，或装置长度叶片。 旋涡产生的危害（1）流速发生变化；（2）扬程降低；（3）损坏泵的结构；（4）效率降低 实验证实旋涡的方法： 有限多叶片数对全压或扬程的修正： 2）、离心泵的修正方法： （1）斯托道拉公式 应用：对于清水离心泵扬程的修正，误差不大，但对于输送含有悬浮物流体的泵，叶片数一般较少，或者流道很短，使用该公式误差较大，不宜应用。 （2）普夫列德尔的修正方法： P－修正系数；K－滑移系数 r2－叶轮出口直径，mm Z－叶片数 S－叶片轴面投影图中线对旋转轴的静距，mm2； Ψ－经验系数 参数求解方法： 对于低比转数叶轮，可近似认为dr＝dS，则 A－与泵结构形式有关的经验系数 对于导叶式压水室 a＝0.6 对于蜗壳式压水室 a＝0.65～0.85 对于环形压水室 a＝0.85～1.0 （3）斯基克钦经验公式 2）离心风机的修正方法 （1）斯托道拉修正公式 对于后弯式叶片（叶片安装角小于90）： 对于径向叶片（安装角等于90）： （2）爱克修正公式 对于叶轮前盘与后盘平行的： 30～50°之间适用 （3）对于前弯叶片： 20～170°时适用 （4）对于效率为80％～90％左右的高效风机，叶片安装角介于20°～45 °之间，采用下式修正 A＝0.9，b＝3.7 注：由于不同半径处相对速度的差异，基本方程中还需要乘以动量修正系数，动量修正系数取决于流速分布的均匀程度，工程上往往近似取1。 二、黏性流体对基本方程的修正 1、修正原因： 由于流体存在黏性，流体在泵或风机内流动时，存在沿程阻力、局部阻力、冲击阻力等损失，使泵和风机的扬程或全压下降。 2、修正公式 三、风机内气体的压缩性的修正 考虑风机中的压力增加，则： 气体流速较小时，马赫数也较小，引起的气体密度的相对变化很小，一般通风机内气流速度大多小于100m/s，则不考虑风机内气体的压缩性。对于气流速度大于100m/s的，应考虑气体的压缩性。一般引入压缩修正系数的方法进行修正。 压缩修正系数 例: 有一离心式水泵,叶轮外径D2＝320mm,叶轮内径D1=120mm，转速n ＝1450r／min，通过叶轮的理论流量180m3／h，叶片出口宽度b2＝15mm，在圆周方向上每个叶片的出口厚度10mm；叶片出口安装角为22.5°，叶片数为7。请用普夫列德尔公式计算滑移系数K，并计算有限叶片叶轮的理论扬程。设流体径向流人叶轮。 解：叶轮出口过流断面积为 叶轮出口处流体的轴面速度为 对于无限多叶片叶轮，流动角等于安装角，