最新11离心式泵与风机的叶轮理论解析教学讲义PPT.ppt

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1、进入夏天，少不了一个热字当头，电扇空调陆续登场，每逢此时，总会想起那一把蒲扇。蒲扇，是记忆中的农村，夏季经常用的一件物品。　　记忆中的故乡，每逢进入夏天，集市上最常见的便是蒲扇、凉席，不论男女老少，个个手持一把，忽闪忽闪个不停，嘴里叨叨着“怎么这么热”，于是三五成群，聚在大树下，或站着，或随即坐在石头上，手持那把扇子，边唠嗑边乘凉。孩子们却在周围跑跑跳跳，热得满头大汗，不时听到“强子，别跑了，快来我给你扇扇”。孩子们才不听这一套，跑个没完，直到累气喘吁吁，这才一跑一踮地围过了，这时母亲总是，好似生气的样子，边扇边训，“你看热的，跑什

2、么？”此时这把蒲扇，是那么凉快，那么的温馨幸福，有母亲的味道！　　蒲扇是中国传统工艺品，在我国已有三千年多年的历史。取材于棕榈树，制作简单，方便携带，且蒲扇的表面光滑，因而，古人常会在上面作画。古有棕扇、葵扇、蒲扇、蕉扇诸名，实即今日的蒲扇，江浙称之为芭蕉扇。六七十年代，人们最常用的就是这种，似圆非圆，轻巧又便宜的蒲扇。　　蒲扇流传至今，我的记忆中，它跨越了半个世纪，也走过了我们的半个人生的轨迹，携带着特有的念想，一年年，一天天，流向长长的时间隧道，袅11离心式泵与风机的叶轮理论解析一、离心式泵与风机的工作原理封闭叶轮中的流体微团叶

3、轮旋转带动流体旋转离心力作用使流体获得能量流体在叶轮中的运动——矢量法如图(a)所示，称为圆周速度u，其方向与圆周切线方向一致，大小与所在半径及转速有关。流体沿叶轮流道的运动，如图(b)所示，称相对速度w，其方向为叶片的切线方向，大小与流量及流道形状有关。相对静止机壳的运动，如图(c)所示，称绝对速度V。D2b2b1a1w1c1u1w2c2u2D12a牵连运动相对运动绝对运动7二、流体在叶轮中的运动及速度三角形流动角流动角如果流体沿着叶片切向运动时，用下标l和2表示叶片进口和出口处的参数，∞表示无限多无限薄叶片时的参数。什么叫安装角

4、？a叶片安装角9（二）叶轮流道内任意点速度的计算1圆周速度u2轴面速度圆周上的厚度排挤系数σσ103相对速度的方向及流动角β无穷多叶片：β∞＝βa重点速度三角形的绘制。由轴面速度、圆周速度、流动角即可画出速度三角形。意义1、推导能量方程2、为水泵设计提供理论依据11三、能量方程及其分析1、前提条件叶片为“”,=0,[=const.,],=const.，轴对称。相对坐标系控制体2速度矩2、控制体和坐标系（相对）12动量矩定理：动量矩的变化率应等于所有外力对转轴的力矩MMω表示叶轮旋转时传递给流体的功率，由于假设不计能量损

5、失，Mω应该等于流体获得的功率ρgqVTHT∞。P=Mω=ρgqVTHT∞按照动量矩定理，动量矩的变化率应等于所有外力对转轴的力矩M流进：流出：叶轮进、出口处流体动量矩的变化为：13泵与风机的基本方程：欧拉方程由于u2=r2、u1=ωr1、2u=2cos2、1u=1cos1，代入上式得：P=qVT(u22u-u11u)（Pa）pT=gHT=(u22u-u11u)而单位体积流体流经叶轮时所获得的能量，即无限多叶片时的理论能头pT为：则单位重力流体流经叶轮时所获得的能量，即无限多叶片

6、时的理论能头HT为：（m）14能量方程分析(1)单位重量和单位体积的理想流体流过无限多叶片叶轮时所获得的能量仅与流体在叶片进口及出口处的运动速度有关，而与在流道中的流动过程和流体性质无关。如果泵与风机的叶轮尺寸相同,转速相同,流量相等时，则流体所获得的理论能头相等，即泵所产生的液柱与风机产生的气柱高度相等。而全风压与流体密度有关。因此，不同密度的流体所产生的压力是不同的。(2)当α1＝90°时，则v1u＝0，流体径向流入叶轮时，获得最大的理论扬程。HT∞=u2v2u/g(3)增加转速n，叶轮外径D2和绝对速度在圆周的分量V2u，均

7、可提高理论能头HT∞，但加大D2会使损失增加，降低泵的效率。提高转速则受材料强度及汽蚀的限制。比较之下，用提高转速来提高理论能头，仍是当前普遍采用的主要方法。HT∞=(u2v2u-u1v1u)/g15由叶轮叶片进、出口速度三角形，由余弦定理可知：其中i=1或i=2，将上式代入理论扬程HT的表达式，得：（二）能量方程式的分析（4）能量方程式的第二形式：表示流体流经叶轮时动压头的增加值。共同表示了流体流经叶轮时静压头的增加值。动扬程静扬程能量方程分析HT∞=(u2v2u-u1v1u)/g16四、离心式叶轮叶片型式的分析(a)β2a<9

8、0º，后弯式叶片(b)β2a=90º，径向式叶片(c)β2a>90º，前弯式叶片17当α1∞＝90º时，能量方程式为而有HT∞=(u2v2u-u1v1u)/g18最小出口安装角β2aminβ2a=90º最大出口安装角β2am