泵与风机的理论基础ppt课件.ppt

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1、第5章泵与风机的理论基础主要内容离心式泵与风机的基本结构、工作原理与性能参数离心式泵与风机的基本方程---欧拉方程性能曲线及叶型对性能的影响相似律与比转数5.1泵与风机5.1泵与风机5.1泵与风机5.1泵与风机5.1泵与风机5.1泵与风机5.2泵与风机的基本结构1离心式风机的基本结构5.2泵与风机的基本结构1）叶轮前盘、叶片（前向、后向和径向）、后盘和轴盘。2）机壳蜗壳、进风口等。3）进气箱4）前导器5）扩散器6）电动机5.2泵与风机的基本结构离心式泵的基本结构1）叶轮2）泵壳3）泵座4）轴封装置防止液体泄漏或空气进入水泵。5.2泵与风机的基本结

2、构叶轮结构形式示意图5.2泵与风机的基本结构叶片结构形式示意图5.2泵与风机的基本结构叶片形状示意图5.2泵与风机的基本结构进风口形式示意图5.2泵与风机的基本结构离心泵的基本机构5.2泵与风机的基本结构离心泵叶轮形式5.2泵与风机的基本结构思考题1：离心水泵有轴封装置，而离心风机没有，为什么？思考题2：水泵启动时，为什么要求灌满水？5.3泵与风机工作原理及性能参数离心式泵与风机的工作原理过程：流体受到离心力的作用——经叶片被甩出叶轮——挤入机（泵）壳——流体压强增高——排出——叶轮中心形成真空——外界的流体吸入叶轮——不断地输送流体。5.3泵与

3、风机工作原理及性能参数离心式泵与风机的工作原理实质：能量的传递和转化过程。电动机高速旋转的机械能——被输送流体的动能和势能。在这个能量的传递和转化过程中，必然伴随着能量损失，这种损失越大，该泵或风机的性能就越差，工作效率越低。5.3泵与风机工作原理及性能参数离心式泵与风机的性能参数1）流量Q(m3/s,m3/h)单位时间内输送的流体量。2）扬程H/全压P(mH2O,Pa)单位重量或单位体积的流体获得的能量。3）有效功率：有效功率Ne:单位时间内流体由泵或风机获得的能量；Ne=ρｇQH=QP5.3泵与风机工作原理及性能参数离心式泵与风机的性能参数4

4、）轴功率N：电动机传给泵和风机轴上的功率。5）效率η(%)有效功率与轴功率之比。6）转速n(r/min)5.4欧拉方程1绝对速度、相对速度、圆周速度流体相对静止大地的速度为绝对速度；流体相对叶轮的速度为相对速度；叶轮相对于静止大地的速度为圆周速度。绝对速度相对速度圆周速度5.4欧拉方程速度三角形安装角工作角5.4欧拉方程速度三角形切向分速度－－压力径向分速度－－流量5.4欧拉方程某叶轮，已知流量和转速，求速度三角形：由安装角β，得到速度三角形。b叶轮宽度，ε排挤系数。5.4欧拉方程基本假定：1）恒定流，即流动不随时间变化。2）不可压缩流体。即流体

5、密度不变。3）叶片数目无限多，厚度无限薄。叶片入口和出口无突变，沿圆周各点速度相等，即流体轴向对称。4）理想流动（无能量损失）。5.4欧拉方程推导欧拉方程理论依据：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。理想状态下，有效功率等于轴功率5.4欧拉方程5.4欧拉方程欧拉方程的意义1）理论扬程HT∞，仅与速度三角形有关，与流动过程无关。2）理论扬程HT∞与被输送流体的种类无关。只要叶片进、出口处的速度三角形相同，都可以得到相同的扬程。3）代表单位重量流量获得的全部能量，包括压力能和动能。5.4欧拉

6、方程欧拉方程的修正5.4欧拉方程实验结果：圆盘顺时针运动时，纸标指向基本不变。原因分析：碗随桌顺时针转动时，由于惯性作用，水只做平移运动，故水相对碗逆时针转动----轴向涡流。5.4欧拉方程轴向涡流对流速分布的影响叶轮转动时，流体随叶道平移运动，流体相对叶轮在叶道中形成与叶轮转动方向相反的轴向涡流。即泵与风机中，气流经叶道不仅有相对运动，还有轴向涡流。流动合成后，顺叶轮流动方向前部，涡流增大原相对流速，在后部则抑制相对流速。导致同一半径上流速分布不均，叶片两侧形成压差，且出口速度朝旋转反方向偏离切线。5.4欧拉方程轴向涡流对流速分布的影响5.4欧

7、拉方程轴向涡流对流速分布的影响：速度分布不均匀。叶片两侧形成压差，导致阻力矩耗能。相对速度出口反向偏离，进口同向偏离。5.4欧拉方程轴向涡流对流速分布的影响：相对速度出口反向偏离，进口同向偏离。5.4欧拉方程理想状态实际状态K称为环流系数。说明轴向涡流的影响，有限多叶片比无限多叶片作功小。离心式泵与风机，K值一般在0.78~0.85之间。5.4欧拉方程1＝90时，进口切向分速度vu1＝v1cos1＝0。理论扬程将达到最大值。泵与风机设计时，总使进口绝对速度与圆周速度的工作角等于90°,理论扬程方程式就简化为：5.4欧拉方程欧拉方程的物理意

8、义应用余弦定理，流体运动的速度可改写为：则有：切向分速度5.4欧拉方程欧拉方程的物理意义第一项是离心力作功，使流体自进口到出口产生一个向