泵與風(fēng)機(jī)理論基礎(chǔ)

1、第第5 5章章 泵與風(fēng)機(jī)的理論基礎(chǔ)泵與風(fēng)機(jī)的理論基礎(chǔ)5.1離心式泵與風(fēng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)離心式泵與風(fēng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)5.2離心式泵與風(fēng)機(jī)的工作原理及性能參數(shù)離心式泵與風(fēng)機(jī)的工作原理及性能參數(shù)5.3離心式泵與風(fēng)機(jī)的基本方程離心式泵與風(fēng)機(jī)的基本方程歐拉方程歐拉方程5.4泵與風(fēng)機(jī)的損失與效率泵與風(fēng)機(jī)的損失與效率5.5性能曲線及葉型對(duì)性能的影響性能曲線及葉型對(duì)性能的影響5.6相似律與比轉(zhuǎn)數(shù)相似律與比轉(zhuǎn)數(shù)5.7其它常用泵和風(fēng)機(jī)其它常用泵和風(fēng)機(jī)5.15.1離心式泵與風(fēng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)離心式泵與風(fēng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)5.1.15.1.1離心式風(fēng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)離心式風(fēng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)* *離心式風(fēng)機(jī)的主要部件有葉輪和機(jī)殼（離心式風(fēng)機(jī)的主

2、要部件有葉輪和機(jī)殼（如圖如圖）一、葉輪一、葉輪 由由前盤(pán)前盤(pán)、后盤(pán)后盤(pán)、葉片葉片和和輪轂輪轂組成。組成。 前盤(pán)的形式有多種，如前盤(pán)的形式有多種，如圖示圖示。 葉片是主要部件。葉片是主要部件。 按葉片的出口安裝角分類(lèi)：有按葉片的出口安裝角分類(lèi)：有前向葉片前向葉片、后向葉片后向葉片、徑向葉片徑向葉片三種（三種（如圖如圖）。）。 葉片的形狀有：葉片的形狀有：平板型平板型、圓弧型圓弧型和和中空機(jī)中空機(jī)翼型翼型（如圖如圖）。）。返回返回返回返回返回返回返回返回二、機(jī)殼二、機(jī)殼 由由蝸殼蝸殼、進(jìn)風(fēng)口進(jìn)風(fēng)口和和風(fēng)舌風(fēng)舌等零部件組成。等零部件組成。1 1）蝸殼）蝸殼 蝸殼是由蝸殼是由蝸板蝸板和和左右兩塊側(cè)板左

3、右兩塊側(cè)板焊接或咬口而成。焊接或咬口而成。 作用：作用：l 是收集從葉輪出來(lái)的氣體；是收集從葉輪出來(lái)的氣體；l 引至蝸殼的出風(fēng)口，把風(fēng)輸送到管道中或排到大氣；引至蝸殼的出風(fēng)口，把風(fēng)輸送到管道中或排到大氣；l有的風(fēng)機(jī)將風(fēng)的一部分動(dòng)壓通過(guò)蝸殼轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓。有的風(fēng)機(jī)將風(fēng)的一部分動(dòng)壓通過(guò)蝸殼轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓。2 2）進(jìn)風(fēng)口）進(jìn)風(fēng)口l進(jìn)風(fēng)口又稱集風(fēng)器，它保證氣流能均勻地充滿葉輪進(jìn)口，進(jìn)風(fēng)口又稱集風(fēng)器，它保證氣流能均勻地充滿葉輪進(jìn)口，使氣流流動(dòng)損失最小。使氣流流動(dòng)損失最小。l離心式泵與風(fēng)機(jī)的進(jìn)口有圓筒形，圓錐形、弧形、錐筒離心式泵與風(fēng)機(jī)的進(jìn)口有圓筒形，圓錐形、弧形、錐筒形、弧筒形、錐弧形等多種。形、弧筒形、錐弧形

4、等多種。如圖示如圖示。返回返回繼續(xù)繼續(xù)返回返回三進(jìn)氣箱三進(jìn)氣箱 一般只在大型或雙吸的離心式風(fēng)機(jī)上使用。一般只在大型或雙吸的離心式風(fēng)機(jī)上使用。四前導(dǎo)器四前導(dǎo)器n 在大型離心式風(fēng)機(jī)或要求性能調(diào)節(jié)的風(fēng)機(jī)的進(jìn)風(fēng)在大型離心式風(fēng)機(jī)或要求性能調(diào)節(jié)的風(fēng)機(jī)的進(jìn)風(fēng)口或進(jìn)風(fēng)口的流道內(nèi)裝置前導(dǎo)器?？诨蜻M(jìn)風(fēng)口的流道內(nèi)裝置前導(dǎo)器。n 前導(dǎo)器有前導(dǎo)器有軸向式軸向式和和徑向式徑向式兩種。兩種。五、擴(kuò)散器五、擴(kuò)散器n 擴(kuò)散器裝于風(fēng)機(jī)機(jī)殼出口處，其作用是降低出口擴(kuò)散器裝于風(fēng)機(jī)機(jī)殼出口處，其作用是降低出口流體速度，使部分動(dòng)壓轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓，流體速度，使部分動(dòng)壓轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓，n 有有圓形截面圓形截面和和方形截面方形截面兩種。兩種。5.1.

5、25.1.2離心式泵的基本結(jié)構(gòu)（離心式泵的基本結(jié)構(gòu)（如圖如圖）一葉輪一葉輪n 葉輪分為葉輪分為單吸葉輪單吸葉輪和和雙吸葉輪雙吸葉輪兩種；兩種；n目前多采用目前多采用鑄鐵鑄鐵、鑄鋼鑄鋼和和青銅青銅制成；制成；n葉輪按其蓋板情況又可分為葉輪按其蓋板情況又可分為封閉式葉輪封閉式葉輪、敞開(kāi)式敞開(kāi)式葉輪葉輪和和半開(kāi)式葉輪半開(kāi)式葉輪三種形式三種形式，如圖如圖所示。所示。二泵殼二泵殼三、泵座三、泵座四、軸封裝置四、軸封裝置 返回返回返回返回5.25.2離心式泵與風(fēng)機(jī)的工作原理和性能參數(shù)離心式泵與風(fēng)機(jī)的工作原理和性能參數(shù)* *5.2.15.2.1離心式泵與風(fēng)機(jī)的工作原理離心式泵與風(fēng)機(jī)的工作原理葉輪隨原動(dòng)機(jī)的軸

6、轉(zhuǎn)時(shí)，葉片間的流體也隨葉輪高葉輪隨原動(dòng)機(jī)的軸轉(zhuǎn)時(shí)，葉片間的流體也隨葉輪高速旋轉(zhuǎn)，受到離心力的作用，被甩出葉輪的出口。速旋轉(zhuǎn)，受到離心力的作用，被甩出葉輪的出口。被甩出的流體擠入機(jī)（泵）殼后，機(jī)（泵）殼內(nèi)流被甩出的流體擠入機(jī)（泵）殼后，機(jī)（泵）殼內(nèi)流體壓強(qiáng)增高，最后被導(dǎo)向泵或風(fēng)機(jī)的出口排出。體壓強(qiáng)增高，最后被導(dǎo)向泵或風(fēng)機(jī)的出口排出。 同時(shí)，葉輪中心由于流體被同時(shí)，葉輪中心由于流體被甩出而形成真空，外界的流體甩出而形成真空，外界的流體在大氣壓的作用下，沿泵或風(fēng)在大氣壓的作用下，沿泵或風(fēng)機(jī)的進(jìn)口吸入葉輪，如此源源機(jī)的進(jìn)口吸入葉輪，如此源源不斷地輸送流體。不斷地輸送流體。5.2.25.2.2離心式泵與

7、風(fēng)機(jī)的性能參數(shù)離心式泵與風(fēng)機(jī)的性能參數(shù)一、一、流量流量 單位時(shí)間內(nèi)泵與風(fēng)機(jī)所輸送的流體的量稱為單位時(shí)間內(nèi)泵與風(fēng)機(jī)所輸送的流體的量稱為流量流量。常用體積流量并以字母。常用體積流量并以字母QQ表示，單位是表示，單位是 mm3 3s s或或 mm3 3h h。二二泵的揚(yáng)程與風(fēng)機(jī)的全壓泵的揚(yáng)程與風(fēng)機(jī)的全壓 流經(jīng)泵的出口斷面與進(jìn)口斷面單位重量流體流經(jīng)泵的出口斷面與進(jìn)口斷面單位重量流體所具有總能量之差稱為泵的揚(yáng)程所具有總能量之差稱為泵的揚(yáng)程。用字母。用字母H H表表示，其單位為示，其單位為mm。 流經(jīng)風(fēng)機(jī)出口斷面與進(jìn)口斷面單位體積的氣流經(jīng)風(fēng)機(jī)出口斷面與進(jìn)口斷面單位體積的氣體具有的總能量之差稱為風(fēng)機(jī)的全壓體

8、具有的總能量之差稱為風(fēng)機(jī)的全壓或（壓或（壓頭）。用字母頭）。用字母 P P表示，單位為表示，單位為 PaPa。三三 功率功率（1 1）有效功率）有效功率 有效功率表示在單位時(shí)間內(nèi)流體從離心式泵與風(fēng)機(jī)有效功率表示在單位時(shí)間內(nèi)流體從離心式泵與風(fēng)機(jī)中所獲得的總能量。用字母中所獲得的總能量。用字母NNe e表示，它等于重量流量表示，它等于重量流量和揚(yáng)程的乘積：和揚(yáng)程的乘積：NeNeQHQHQP QP （ww或或kwkw）（2 2）軸功率）軸功率 原動(dòng)機(jī)傳遞到泵與風(fēng)機(jī)軸上的輸入功率為軸功率，原動(dòng)機(jī)傳遞到泵與風(fēng)機(jī)軸上的輸入功率為軸功率，用字母用字母NN表示。表示。四四泵與風(fēng)機(jī)總效率泵與風(fēng)機(jī)總效率 泵與風(fēng)機(jī)

9、的有效功率與軸功率之比為總效率，常用泵與風(fēng)機(jī)的有效功率與軸功率之比為總效率，常用字母字母表示。表示。 NeNeNN五五轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速 轉(zhuǎn)速指泵與風(fēng)機(jī)的葉輪每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù)即轉(zhuǎn)速指泵與風(fēng)機(jī)的葉輪每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù)即r rminmin，常，常用字母用字母n n表示。表示。返回返回繼續(xù)繼續(xù)5.35.3離心式泵與風(fēng)機(jī)的基本方程離心式泵與風(fēng)機(jī)的基本方程歐拉方程歐拉方程5. 3. 15. 3. 1絕對(duì)速度與相對(duì)速度絕對(duì)速度與相對(duì)速度絕對(duì)速度絕對(duì)速度是指運(yùn)動(dòng)物體相對(duì)于靜止參照系的運(yùn)是指運(yùn)動(dòng)物體相對(duì)于靜止參照系的運(yùn)動(dòng)速度；動(dòng)速度；相對(duì)速度相對(duì)速度則是指運(yùn)動(dòng)物體相對(duì)于運(yùn)動(dòng)參照系的則是指運(yùn)動(dòng)物體相對(duì)于運(yùn)動(dòng)參照系的速度；速度；牽連

10、速度牽連速度是指運(yùn)動(dòng)參照系相對(duì)于靜止參照系的是指運(yùn)動(dòng)參照系相對(duì)于靜止參照系的速度。速度。uwv5.3.2 5.3.2 流體在葉輪中的運(yùn)動(dòng)與速度三角形流體在葉輪中的運(yùn)動(dòng)與速度三角形u當(dāng)葉輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，在葉片進(jìn)口當(dāng)葉輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，在葉片進(jìn)口“1”1”或出口或出口“2”2”處，流體一方面隨葉輪旋轉(zhuǎn)作圓周牽處，流體一方面隨葉輪旋轉(zhuǎn)作圓周牽連運(yùn)動(dòng)，其連運(yùn)動(dòng)，其圓周速度圓周速度為為u u；見(jiàn)圖見(jiàn)圖。u另一方面又沿葉片方向作相對(duì)流動(dòng)，其另一方面又沿葉片方向作相對(duì)流動(dòng)，其相相對(duì)速度對(duì)速度為為w w；u流體在進(jìn)、出口處的流體在進(jìn)、出口處的絕對(duì)速度絕對(duì)速度v v應(yīng)為應(yīng)為w w與與u u兩兩者之矢量和。者之矢量和。為了便于

11、分析，將絕對(duì)速度為了便于分析，將絕對(duì)速度v v分解為與分解為與流流量量有關(guān)的有關(guān)的徑向分速度徑向分速度v vr r和與和與壓力壓力有關(guān)的有關(guān)的切切向分速向分速v vu u。徑向分速度徑向分速度的方向與半徑方向相同，的方向與半徑方向相同，切切向分速向分速與葉輪的圓周運(yùn)動(dòng)方向相同。與葉輪的圓周運(yùn)動(dòng)方向相同。將上述流體質(zhì)點(diǎn)諸速度共同繪制在一張將上述流體質(zhì)點(diǎn)諸速度共同繪制在一張速度圖上（速度圖上（如圖如圖），就是流體質(zhì)點(diǎn)的速），就是流體質(zhì)點(diǎn)的速度度三角形圖三角形圖。速度速度v v和和u u之間的夾角叫做葉片的之間的夾角叫做葉片的工作角工作角，為為安裝角安裝角。返回返回返回返回5.3.35.3.3離心式

12、泵與風(fēng)機(jī)的基本方程離心式泵與風(fēng)機(jī)的基本方程歐拉方程歐拉方程 假定把它當(dāng)做一元流動(dòng)來(lái)討論，也就是用流束理論假定把它當(dāng)做一元流動(dòng)來(lái)討論，也就是用流束理論進(jìn)行分析。這些進(jìn)行分析。這些基本假定是基本假定是：（1 1）流動(dòng)為）流動(dòng)為恒定流恒定流（2 2）流體為）流體為不可壓縮不可壓縮流體流體（3 3）葉輪的）葉輪的葉片葉片數(shù)目為數(shù)目為無(wú)限多無(wú)限多，葉片厚度為，葉片厚度為無(wú)限薄無(wú)限薄（4 4）流體在整個(gè)葉輪中的流動(dòng)過(guò)程為一）流體在整個(gè)葉輪中的流動(dòng)過(guò)程為一理想過(guò)程理想過(guò)程，即泵與風(fēng)機(jī)工作時(shí)即泵與風(fēng)機(jī)工作時(shí)沒(méi)有沒(méi)有任何能量損失任何能量損失 對(duì)于那些與實(shí)際情況不符的地方，對(duì)計(jì)算結(jié)果再對(duì)于那些與實(shí)際情況不符的地方

13、，對(duì)計(jì)算結(jié)果再逐步加以修正。逐步加以修正。歐拉方程的導(dǎo)出：歐拉方程的導(dǎo)出： 動(dòng)量矩定理：動(dòng)量矩定理：質(zhì)點(diǎn)系對(duì)某一轉(zhuǎn)軸的動(dòng)量矩對(duì)質(zhì)點(diǎn)系對(duì)某一轉(zhuǎn)軸的動(dòng)量矩對(duì)時(shí)間的變化率，等于作用于該質(zhì)點(diǎn)系的所有時(shí)間的變化率，等于作用于該質(zhì)點(diǎn)系的所有外力對(duì)該軸的合力矩外力對(duì)該軸的合力矩MM。角標(biāo)角標(biāo)“T”T”表示流動(dòng)過(guò)程理想，表示流動(dòng)過(guò)程理想，“”表示葉表示葉片為無(wú)限多，片為無(wú)限多，“1”1”表示葉輪進(jìn)口參數(shù)，表示葉輪進(jìn)口參數(shù)，“2”2”表示葉輪出口參數(shù)。表示葉輪出口參數(shù)。則則QQT T 表示流體在一個(gè)理想流動(dòng)過(guò)程中流經(jīng)表示流體在一個(gè)理想流動(dòng)過(guò)程中流經(jīng)葉片為無(wú)限多的葉輪時(shí)的體積流量葉片為無(wú)限多的葉輪時(shí)的體積流量在每

14、單位時(shí)間內(nèi)流經(jīng)葉輪進(jìn)出口流體動(dòng)量矩在每單位時(shí)間內(nèi)流經(jīng)葉輪進(jìn)出口流體動(dòng)量矩的變化則為：的變化則為：QQT T （r r2 2v vu2 T u2 T - r- r1 1v vu1 T u1 T ）合力矩為：合力矩為： M=QM=QT T （r r2 2v vu2 T u2 T - r- r1 1v vu1 T u1 T ） u=r, r=u/u=r, r=u/ M= Q M= QT T （ u u2T2Tv vu2 T u2 T - u- u1T 1T v vu1 T u1 T ）/ / 有效功率等于流體的合外力矩有效功率等于流體的合外力矩MM與角速度之積：與角速度之積： NN二二MMQQT T

15、 （ u u2T2Tv vu2 T u2 T - u- u1T 1T v vu1 T u1 T ） = Q= QT T H HT T 經(jīng)移項(xiàng)，得理想化條件下單位重量流體的能量增量經(jīng)移項(xiàng)，得理想化條件下單位重量流體的能量增量與流體在葉輪中的運(yùn)動(dòng)的關(guān)系，即歐拉方程：與流體在葉輪中的運(yùn)動(dòng)的關(guān)系，即歐拉方程： 歐拉方程的特點(diǎn)：歐拉方程的特點(diǎn)：1 1推導(dǎo)基本能量方程時(shí)，未分析流體在葉推導(dǎo)基本能量方程時(shí)，未分析流體在葉輪流道中途的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，得出流體所獲輪流道中途的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，得出流體所獲得的理論得的理論揚(yáng)程揚(yáng)程H HT T ，僅與流體在葉片進(jìn)、，僅與流體在葉片進(jìn)、出口處的速度三角形有關(guān)，而出口處的速度三角形

16、有關(guān)，而與流動(dòng)過(guò)與流動(dòng)過(guò)程無(wú)關(guān)程無(wú)關(guān)。2 2流體所獲得的理論揚(yáng)程流體所獲得的理論揚(yáng)程H HT T 與被輸送流與被輸送流體的種類(lèi)無(wú)關(guān)體的種類(lèi)無(wú)關(guān)。5.3.4 5.3.4 歐拉方程的修正基本歐拉方程的修正基本假定（假定（1 1）流動(dòng)為恒定流）流動(dòng)為恒定流（2 2）流體為不可壓縮流）流體為不可壓縮流體在實(shí)際中可以達(dá)到；體在實(shí)際中可以達(dá)到； 假定（假定（3 3）葉輪的葉片數(shù)）葉輪的葉片數(shù)目為無(wú)限多，葉片厚度為目為無(wú)限多，葉片厚度為無(wú)限薄是不可能的；無(wú)限薄是不可能的；這將在葉道內(nèi)產(chǎn)生軸向渦這將在葉道內(nèi)產(chǎn)生軸向渦流，速度也不均勻。（渦流，速度也不均勻。（渦流實(shí)驗(yàn)如圖），渦流對(duì)歐流實(shí)驗(yàn)如圖），渦流對(duì)歐拉方程

17、的影響如拉方程的影響如圖示圖示。 在葉道的出口處，渦流使在葉道的出口處，渦流使Vu2T減小減小Vu2T，在葉道的進(jìn)口處，渦流使在葉道的進(jìn)口處，渦流使Vu1T增加為增加為Vu1T（如圖如圖），）， 對(duì)有限多葉片的泵與風(fēng)機(jī)的理論揚(yáng)程為：對(duì)有限多葉片的泵與風(fēng)機(jī)的理論揚(yáng)程為： 設(shè)設(shè)K= HT/ HT 1，為環(huán)流系數(shù)，一般取，為環(huán)流系數(shù)，一般取0.750.85，它說(shuō)明了渦流的影響。，它說(shuō)明了渦流的影響。當(dāng)當(dāng)1=900時(shí)，時(shí)，, 則則 返回返回Tv2 5.3.5 5.3.5 歐拉方程的歐拉方程的物理意義物理意義在速度三角形中，由余弦定理得：在速度三角形中，由余弦定理得：ww2 2=u=u2 2+v+v2

18、2-2uvcos= u-2uvcos= u2 2+v+v2 2-2uv-2uvu u ，于是于是u u2 2v vu2u2=（ u u2 22 2+v+v2 22 2 w w2 22 2）/2 /2 u u1 1v vu1u1=（ u u1 12 2+v+v1 12 2 w w1 12 2）/2 /2 代入歐拉方程得：代入歐拉方程得：gvvgwwguuHT222212222212122第一項(xiàng)第一項(xiàng)表示流體在葉輪內(nèi)旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的離心力所做的功；表示流體在葉輪內(nèi)旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的離心力所做的功；第二項(xiàng)第二項(xiàng)表示由于葉道展寬，相對(duì)速度降低而獲得的壓能；表示由于葉道展寬，相對(duì)速度降低而獲得的壓能；第三項(xiàng)第三項(xiàng)

19、表示動(dòng)壓水頭增量表示動(dòng)壓水頭增量5.4 5.4 泵與風(fēng)機(jī)的損失與效率泵與風(fēng)機(jī)的損失與效率5. 4. 15. 4. 1流動(dòng)損失與流動(dòng)效率流動(dòng)損失與流動(dòng)效率1 1、流動(dòng)損失、流動(dòng)損失根本原因：流體具有粘性根本原因：流體具有粘性A A、進(jìn)口損失、進(jìn)口損失流體進(jìn)入葉道之前發(fā)生了預(yù)旋轉(zhuǎn)，葉片做功減流體進(jìn)入葉道之前發(fā)生了預(yù)旋轉(zhuǎn)，葉片做功減小，使氣流角發(fā)生了旋轉(zhuǎn)，理論揚(yáng)程下降。小，使氣流角發(fā)生了旋轉(zhuǎn)，理論揚(yáng)程下降。B B、撞擊損失、撞擊損失當(dāng)實(shí)際運(yùn)行流量與額定流量不同時(shí)，相對(duì)速度當(dāng)實(shí)際運(yùn)行流量與額定流量不同時(shí)，相對(duì)速度的方向不再與葉片進(jìn)口安裝角的方向一致，從的方向不再與葉片進(jìn)口安裝角的方向一致，從而發(fā)生撞擊

20、損失。而發(fā)生撞擊損失。它與流量差的平方成正比。它與流量差的平方成正比。C C、葉輪中的水力損失、葉輪中的水力損失包括摩擦損失和流速大小、方向改變及離開(kāi)葉包括摩擦損失和流速大小、方向改變及離開(kāi)葉片時(shí)的局部損失。片時(shí)的局部損失。D D、動(dòng)壓轉(zhuǎn)換和流體離開(kāi)機(jī)殼時(shí)的損失、動(dòng)壓轉(zhuǎn)換和流體離開(kāi)機(jī)殼時(shí)的損失E E、流動(dòng)總損失、流動(dòng)總損失gvHvPiihiih2222或2 2、流動(dòng)效率、流動(dòng)效率實(shí)際揚(yáng)程或全壓與其理論揚(yáng)程或全壓之比叫做實(shí)際揚(yáng)程或全壓與其理論揚(yáng)程或全壓之比叫做流動(dòng)效率。流動(dòng)效率。ThThThThPPPHHH或5. 4. 25. 4. 2泄露損失與泄露效率泄露損失與泄露效率1 1、泄露損失、泄露損

21、失（1 1）形成原因）形成原因A A、外泄露?？珊雎?。、外泄露?？珊雎浴 B、內(nèi)泄露、內(nèi)泄露包括從平衡孔和葉輪與進(jìn)氣包括從平衡孔和葉輪與進(jìn)氣孔間隙泄露的流量。孔間隙泄露的流量。（2 2）間隙：?。ǎ╅g隙：?。?/1001/2001/1001/200）D D2 2（3 3）泄露量：）泄露量：全壓定義為：全壓定義為：3221PuDq3222223221PstuvPuvPPu222 2、泄露效率、泄露效率qQQQQTe5. 4. 35. 4. 3輪阻損失與輪阻效率輪阻損失與輪阻效率1 1、輪阻損失、輪阻損失定義定義：當(dāng)葉輪旋轉(zhuǎn)時(shí)引起流體于葉輪前、后盤(pán)外：當(dāng)葉輪旋轉(zhuǎn)時(shí)引起流體于葉輪前、后盤(pán)外側(cè)面和輪

22、緣與周?chē)黧w的摩擦損失側(cè)面和輪緣與周?chē)黧w的摩擦損失)(1032232KWDuNr2 2、輪阻效率、輪阻效率irirNNN 其中其中NNi i為內(nèi)功率為內(nèi)功率輪阻損失總功率輪阻損失總功率5. 4. 45. 4. 4泵與風(fēng)機(jī)的功率和效率泵與風(fēng)機(jī)的功率和效率1 1、功率、功率（1 1）有效功率）有效功率NNe e 輸送體積流量為輸送體積流量為QQ的流體，在單位時(shí)間內(nèi)從泵與風(fēng)的流體，在單位時(shí)間內(nèi)從泵與風(fēng)機(jī)中所獲得的總能量，稱為有效功率，即：機(jī)中所獲得的總能量，稱為有效功率，即： NNe e=PQ/1000=PQ/1000（KWKW）（2 2）內(nèi)功率）內(nèi)功率NNi i 包括包括流動(dòng)損失、輪阻損失流動(dòng)損

23、失、輪阻損失和和內(nèi)泄漏損失內(nèi)泄漏損失等實(shí)際消耗于等實(shí)際消耗于流體的功率為內(nèi)功率，即流體的功率為內(nèi)功率，即NNi i =（P P十十PPh h）（）（QQq q）NrNr（kwkw）（3 3）軸功率）軸功率NNs s 泵與風(fēng)機(jī)的輸入功率稱為泵與風(fēng)機(jī)的輸入功率稱為軸功率軸功率，它等于內(nèi)功率，它等于內(nèi)功率NNi i與與機(jī)械傳動(dòng)損失機(jī)械傳動(dòng)損失NNmm之和，即之和，即NNs s= N= Ni i+N+Nmm（kwkw）2 2、效率、效率（1 1）內(nèi)效率）內(nèi)效率i i i i = N = Ne e/ N/ Ni i= = h h e e r r（2 2）機(jī)械傳動(dòng)效率）機(jī)械傳動(dòng)效率m m m m = N=

24、 Ni i/ N/ Ns s= = （NNS S-N-Nmm）/ N/ Ns s（3 3）全壓效率）全壓效率 = N= Ne e/ N/ Ns s= = i i m m = = h h e e r r mm （4 4）靜壓效率）靜壓效率st st靜壓總效率：靜壓總效率： st st = P= Pst stQ/ NQ/ Ns s= = （P Pst st/ P/ P） 靜壓內(nèi)效率：靜壓內(nèi)效率： sti sti = P= Pst stQ/ NQ/ Ni i= = （P Pst st/ P/ P） i i3 3、泵與風(fēng)機(jī)所需功率、泵與風(fēng)機(jī)所需功率NNMM= PQK/1000 = PQK/1000 =

25、 PQK/1000 = PQK/1000 h h e e r r mm其中：其中：K K為電動(dòng)機(jī)容量?jī)?chǔ)備系數(shù)。見(jiàn)下表。為電動(dòng)機(jī)容量?jī)?chǔ)備系數(shù)。見(jiàn)下表。5.55.5性能曲線及葉型對(duì)性能的影響性能曲線及葉型對(duì)性能的影響5. 5. 15. 5. 1泵與風(fēng)機(jī)的理論特性曲線泵與風(fēng)機(jī)的理論特性曲線* *1 1、三種性能曲線、三種性能曲線A A、H=fH=f1 1（QQ）；）；B B、N=fN=f2 2（QQ）；）；C C、=f=f3 3（QQ）。）。* *2 2、 H=fH=f1 1（QQ）曲線）曲線3 3、N=fN=f2 2（QQ）曲線）曲線* *5. 5. 25. 5. 2葉型對(duì)性能的影響葉型對(duì)性能的影

26、響1 1、三種葉型、三種葉型A A、前向葉片：、前向葉片：2 29090B B、后向葉片：、后向葉片：2 29090 C C、徑向葉片：、徑向葉片：2 29090 2 2、 2 2 對(duì)壓力的影響對(duì)壓力的影響根據(jù)葉片出口根據(jù)葉片出口速度三角形速度三角形得出：得出：A A、前向葉片：、前向葉片：2 29090，v vu2 u2 u u2 2 ；B B、后向葉片：、后向葉片：2 29090， v vu2 u2 u u2 2 ；C C、徑向葉片：、徑向葉片：2 29090， v vu2 u2 = u u2 2 。 根據(jù)：根據(jù)： 得：得：返回返回在在u2相等的條件下，可以比較相等的條件下，可以比較vu2

27、的大小的大小結(jié)論：結(jié)論： 泵與風(fēng)機(jī)的揚(yáng)程或全壓：前向葉片葉輪給泵與風(fēng)機(jī)的揚(yáng)程或全壓：前向葉片葉輪給出的能量最高，后向葉片葉輪給出的能量最低，出的能量最高，后向葉片葉輪給出的能量最低，徑向葉片葉輪給出的能量居中。徑向葉片葉輪給出的能量居中。 3 3、 2 2 對(duì)效率的影響對(duì)效率的影響 在離心式泵或風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)中，除使流體徑在離心式泵或風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)中，除使流體徑向進(jìn)入流道外，常令葉片進(jìn)口截面積等于出口向進(jìn)入流道外，常令葉片進(jìn)口截面積等于出口截面積。根據(jù)連續(xù)性原理可得出：截面積。根據(jù)連續(xù)性原理可得出：由由圖圖5-5-45-5-4得：得：u 在相同葉輪直徑和葉輪轉(zhuǎn)速的條件下，具有在相同葉輪直徑和葉輪轉(zhuǎn)速的

28、條件下，具有2 29090的后向葉型葉輪的出口切向分速度較小的后向葉型葉輪的出口切向分速度較小, ,因而全部因而全部理論揚(yáng)程中的動(dòng)壓水頭成分較少；理論揚(yáng)程中的動(dòng)壓水頭成分較少；u具有具有2 29090的前向葉型葉輪的出口切向分速度較大，的前向葉型葉輪的出口切向分速度較大，所以動(dòng)壓水頭成分多，流體在擴(kuò)壓器中的流速大，從所以動(dòng)壓水頭成分多，流體在擴(kuò)壓器中的流速大，從而動(dòng)靜壓轉(zhuǎn)換損失必然較大，效率較低。而動(dòng)靜壓轉(zhuǎn)換損失必然較大，效率較低。由由5-5-35-5-3得：得：返回返回離心式泵和大型風(fēng)機(jī)中，為了增加效率和離心式泵和大型風(fēng)機(jī)中，為了增加效率和降低噪聲水平，幾乎都采用后向葉型。降低噪聲水平，幾乎

29、都采用后向葉型。中小型風(fēng)機(jī)效率不是主要考慮因素，有采中小型風(fēng)機(jī)效率不是主要考慮因素，有采用前向葉型的，因?yàn)槿~輪是前向葉型，在用前向葉型的，因?yàn)槿~輪是前向葉型，在相同的壓頭下，輪徑和外形可以做的較小。相同的壓頭下，輪徑和外形可以做的較小。4 4、幾種葉片形式的比較：、幾種葉片形式的比較：（1 1）從揚(yáng)程看）從揚(yáng)程看: : 前向葉片最大，徑向葉片稍次，前向葉片最大，徑向葉片稍次，后向葉片最小。后向葉片最小。（2 2）從效率看）從效率看: : 后向葉片最高，徑向葉片居中，后向葉片最高，徑向葉片居中，前向葉片最低。前向葉片最低。（3 3）從結(jié)構(gòu)尺寸看）從結(jié)構(gòu)尺寸看: : 前向葉輪直徑最小，而徑向前向葉

30、輪直徑最小，而徑向葉輪直徑稍次，后向葉輪直徑最大。葉輪直徑稍次，后向葉輪直徑最大。 (4) (4) 從工藝看：直葉片制造最簡(jiǎn)單。從工藝看：直葉片制造最簡(jiǎn)單。 結(jié)論：結(jié)論：（1 1）大功率的泵與風(fēng)機(jī)一般用后向葉片較多。大功率的泵與風(fēng)機(jī)一般用后向葉片較多。（2 2）如果對(duì)泵與風(fēng)機(jī)的壓力要求較高，而轉(zhuǎn)速）如果對(duì)泵與風(fēng)機(jī)的壓力要求較高，而轉(zhuǎn)速或圓周速度又受到一定限制時(shí)，則往往選用前或圓周速度又受到一定限制時(shí)，則往往選用前向葉片。向葉片。（3 3）從摩擦和積垢角度看，選用徑向直葉片較）從摩擦和積垢角度看，選用徑向直葉片較為有利。為有利。5.5.35.5.3泵與風(fēng)機(jī)的實(shí)際性能曲線泵與風(fēng)機(jī)的實(shí)際性能曲線 泵

31、與風(fēng)機(jī)的泵與風(fēng)機(jī)的QQH H曲線曲線從上圖看出：從上圖看出： H HT T Q QT T 曲線中如果考慮葉片為有限多，該曲曲線中如果考慮葉片為有限多，該曲線變?yōu)椋壕€變?yōu)椋?H HT T Q QT T 曲線，如果考慮流動(dòng)損失和泄曲線，如果考慮流動(dòng)損失和泄露損失得到：露損失得到： H H Q Q曲線。曲線。 泵與風(fēng)機(jī)的泵與風(fēng)機(jī)的QQNN曲線曲線 軸功率是理論功率與全部功率損失之和軸功率是理論功率與全部功率損失之和N=NN=NT T+N+NmmQQT TH HT T+ N+ Nmm 曲線曲線即為即為QQNN曲線曲線 泵與風(fēng)機(jī)的泵與風(fēng)機(jī)的QQ曲線曲線 按有效功率與軸功率之比，可得按有效功率與軸功率之比

32、，可得 QQ曲線曲線QQH H曲線最為重要曲線最為重要 *通常按照通常按照QQH H曲線的大致傾向可將其分曲線的大致傾向可將其分為下列三種：為下列三種：平坦型平坦型、陡降型陡降型、駝峰型駝峰型。如。如圖示。圖示。具有平坦型曲線的泵與風(fēng)機(jī)，當(dāng)流量變動(dòng)很具有平坦型曲線的泵與風(fēng)機(jī)，當(dāng)流量變動(dòng)很大時(shí)能保持基本恒定的揚(yáng)程。大時(shí)能保持基本恒定的揚(yáng)程。陡降型曲線的泵與風(fēng)機(jī)流量變化時(shí)，揚(yáng)程的陡降型曲線的泵與風(fēng)機(jī)流量變化時(shí)，揚(yáng)程的變化較大。變化較大。駝峰型曲線的泵與風(fēng)機(jī)，當(dāng)流量自零逐漸增駝峰型曲線的泵與風(fēng)機(jī)，當(dāng)流量自零逐漸增加時(shí)，相應(yīng)的揚(yáng)程最初上升，達(dá)到最高值后加時(shí)，相應(yīng)的揚(yáng)程最初上升，達(dá)到最高值后開(kāi)始下降開(kāi)始

33、下降5.5.4 5.5.4 泵與風(fēng)機(jī)性能實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)泵與風(fēng)機(jī)性能實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)?zāi)康膌 測(cè)繪離心式風(fēng)機(jī)性能曲線測(cè)繪離心式風(fēng)機(jī)性能曲線l 學(xué)習(xí)離心式風(fēng)機(jī)運(yùn)行操作學(xué)習(xí)離心式風(fēng)機(jī)運(yùn)行操作2.實(shí)驗(yàn)設(shè)備及儀表實(shí)驗(yàn)設(shè)備及儀表3.實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)步驟檢查儀表是否正常，正常啟動(dòng)風(fēng)機(jī)檢查儀表是否正常，正常啟動(dòng)風(fēng)機(jī)開(kāi)始記錄最大流量下的凈壓、入口處凈壓，電機(jī)開(kāi)始記錄最大流量下的凈壓、入口處凈壓，電機(jī)功率和效率功率和效率改變流量，繼續(xù)測(cè)量上述值改變流量，繼續(xù)測(cè)量上述值測(cè)試完畢測(cè)試完畢4.數(shù)據(jù)整理數(shù)據(jù)整理風(fēng)量風(fēng)量全壓全壓功率功率效率效率轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速5.實(shí)驗(yàn)結(jié)果實(shí)驗(yàn)結(jié)果l計(jì)算表格和性能曲線圖計(jì)算表格和性能曲線圖5.65.6相

34、似律和比轉(zhuǎn)數(shù)相似律和比轉(zhuǎn)數(shù)5. 6. 15. 6. 1泵與風(fēng)機(jī)相似律泵與風(fēng)機(jī)相似律5. 6. 1.15. 6. 1.1相似條件相似條件A A、幾何相似、幾何相似B B、運(yùn)動(dòng)相似、運(yùn)動(dòng)相似C C、動(dòng)力相似。、動(dòng)力相似。雷諾數(shù)相等（慣性力與粘性力之比）：雷諾數(shù)相等（慣性力與粘性力之比）：歐拉數(shù)相等（壓差與慣性力之比）歐拉數(shù)相等（壓差與慣性力之比） ：5.6.1.2 5.6.1.2 入口速度三角形相似入口速度三角形相似 在幾何相似的泵與風(fēng)機(jī)中，只要能保持葉在幾何相似的泵與風(fēng)機(jī)中，只要能保持葉片入片入 口速度三角形相似，且對(duì)應(yīng)點(diǎn)的慣性力與口速度三角形相似，且對(duì)應(yīng)點(diǎn)的慣性力與粘性力的比值相等，則其流動(dòng)過(guò)

35、程必然相似。粘性力的比值相等，則其流動(dòng)過(guò)程必然相似。 相似三角形中相似三角形中由于由于可得：可得：令：令：流量系數(shù)流量系數(shù)相等相等 流量系數(shù)相等，即表示入口速度三角形相似。流量系數(shù)相等，即表示入口速度三角形相似?？梢园褍呻x心式泵與風(fēng)機(jī)流動(dòng)過(guò)程相似的可以把兩離心式泵與風(fēng)機(jī)流動(dòng)過(guò)程相似的條件歸結(jié)為：條件歸結(jié)為： 1 1幾何相似幾何相似； 2 2流量系數(shù)流量系數(shù)QQ相等相等； 3 3雷諾數(shù)雷諾數(shù)ReRe、歐拉數(shù)、歐拉數(shù)EuEu相等相等。根據(jù)歐拉數(shù)相等的條件，可得根據(jù)歐拉數(shù)相等的條件，可得又由于又由于所以有所以有因?yàn)橐驗(yàn)閷?duì)應(yīng)點(diǎn)的動(dòng)壓也成比例對(duì)應(yīng)點(diǎn)的動(dòng)壓也成比例所以所以令令可以寫(xiě)成：可以寫(xiě)成：全壓系數(shù)全

36、壓系數(shù)相等相等同理同理全壓系數(shù)全壓系數(shù)2uPPstst功率功率令令得得功率系數(shù)功率系數(shù) 在相似工況下，流量系數(shù)、壓力系數(shù)和效在相似工況下，流量系數(shù)、壓力系數(shù)和效率都彼此相等，所以功率系數(shù)率都彼此相等，所以功率系數(shù)NN也相等。也相等。 當(dāng)幾何相似的兩泵與風(fēng)機(jī)的工況，滿足流當(dāng)幾何相似的兩泵與風(fēng)機(jī)的工況，滿足流量系數(shù)相等和雷諾數(shù)相等的條件時(shí)，全壓量系數(shù)相等和雷諾數(shù)相等的條件時(shí)，全壓系數(shù)、功率系數(shù)與效率必彼此相等。系數(shù)、功率系數(shù)與效率必彼此相等。 當(dāng)流量系數(shù)、雷諾數(shù)變化時(shí)，全壓系當(dāng)流量系數(shù)、雷諾數(shù)變化時(shí)，全壓系數(shù)、功率系數(shù)與效率將跟著發(fā)生變化。數(shù)、功率系數(shù)與效率將跟著發(fā)生變化。 可用下列函數(shù)式表示它們

37、之間的關(guān)系：可用下列函數(shù)式表示它們之間的關(guān)系：返回返回5.6.25.6.2泵與風(fēng)機(jī)的相似律及其應(yīng)用泵與風(fēng)機(jī)的相似律及其應(yīng)用1 1、全壓或揚(yáng)程換算公式、全壓或揚(yáng)程換算公式2 2、流量換算公式、流量換算公式3 3、功率換算公式、功率換算公式5.6.35.6.3比轉(zhuǎn)數(shù)比轉(zhuǎn)數(shù)1 1、公式的推導(dǎo)、公式的推導(dǎo)由由得得整理得：整理得：假設(shè)假設(shè)為比轉(zhuǎn)數(shù)為比轉(zhuǎn)數(shù)( (簡(jiǎn)化形式）簡(jiǎn)化形式）由由5-6-145-6-14式可知式可知4321PQnns是無(wú)因次量是無(wú)因次量為便于進(jìn)行分析比較，一般把泵與風(fēng)機(jī)全壓效率最高為便于進(jìn)行分析比較，一般把泵與風(fēng)機(jī)全壓效率最高點(diǎn)的比轉(zhuǎn)數(shù)作為該泵與風(fēng)機(jī)的比轉(zhuǎn)數(shù)值。點(diǎn)的比轉(zhuǎn)數(shù)作為該泵與風(fēng)

38、機(jī)的比轉(zhuǎn)數(shù)值。特別要指出的是，在相似條件下，兩個(gè)泵與風(fēng)機(jī)的比特別要指出的是，在相似條件下，兩個(gè)泵與風(fēng)機(jī)的比轉(zhuǎn)數(shù)是相等的。轉(zhuǎn)數(shù)是相等的。反過(guò)來(lái)，比轉(zhuǎn)數(shù)相等的兩泵與風(fēng)機(jī)就不一定相似。反過(guò)來(lái)，比轉(zhuǎn)數(shù)相等的兩泵與風(fēng)機(jī)就不一定相似。 比轉(zhuǎn)數(shù)也可以用無(wú)困次參數(shù)比轉(zhuǎn)數(shù)也可以用無(wú)困次參數(shù)P P、QQ來(lái)表示來(lái)表示2 2、 比轉(zhuǎn)數(shù)的應(yīng)用比轉(zhuǎn)數(shù)的應(yīng)用（1 1）用比轉(zhuǎn)數(shù)劃分泵與風(fēng)機(jī)的類(lèi)型）用比轉(zhuǎn)數(shù)劃分泵與風(fēng)機(jī)的類(lèi)型比轉(zhuǎn)數(shù)大，反映泵與風(fēng)機(jī)的流量大、壓力低；比轉(zhuǎn)數(shù)大，反映泵與風(fēng)機(jī)的流量大、壓力低；反之，比轉(zhuǎn)數(shù)小，則流量小、壓力高。反之，比轉(zhuǎn)數(shù)小，則流量小、壓力高?？捎帽绒D(zhuǎn)數(shù)的大小劃分泵與風(fēng)機(jī)的類(lèi)型。例如：可用比轉(zhuǎn)數(shù)的大小

39、劃分泵與風(fēng)機(jī)的類(lèi)型。例如： n ns s=2.7=2.712 12 前彎型泵與風(fēng)機(jī)前彎型泵與風(fēng)機(jī) n ns s=3.6=3.616.6 16.6 后彎型泵與風(fēng)機(jī)后彎型泵與風(fēng)機(jī) n ns s=16.6=16.617.6 17.6 單級(jí)雙進(jìn)氣或并聯(lián)離心式泵與單級(jí)雙進(jìn)氣或并聯(lián)離心式泵與風(fēng)機(jī)風(fēng)機(jī) 在設(shè)計(jì)參數(shù)給定時(shí)，可先計(jì)算比轉(zhuǎn)在設(shè)計(jì)參數(shù)給定時(shí)，可先計(jì)算比轉(zhuǎn)數(shù)，再根據(jù)比轉(zhuǎn)數(shù)的大小決定采用哪種數(shù)，再根據(jù)比轉(zhuǎn)數(shù)的大小決定采用哪種類(lèi)型的泵與風(fēng)機(jī)。類(lèi)型的泵與風(fēng)機(jī)。（2 2）比轉(zhuǎn)數(shù)的大小可以反映葉輪的幾何）比轉(zhuǎn)數(shù)的大小可以反映葉輪的幾何形狀形狀 同一類(lèi)型泵與風(fēng)機(jī)，比轉(zhuǎn)數(shù)越大，流同一類(lèi)型泵與風(fēng)機(jī)，比轉(zhuǎn)數(shù)越大，流量系數(shù)越大，葉輪的出口寬度與其直徑量系數(shù)越大，葉輪的出口寬度與其直徑之比就越大；反之，結(jié)果相反之比就越大；反之，結(jié)果相反（3 3）比轉(zhuǎn)數(shù)可用于泵與風(fēng)機(jī)的相似設(shè)計(jì)）比轉(zhuǎn)數(shù)可用于泵與風(fēng)機(jī)的相似設(shè)計(jì)對(duì)于編制系列和安排型譜有重要意義對(duì)于編制系列和安排型譜有重要意義根據(jù)比轉(zhuǎn)數(shù)的大小，大體可了解風(fēng)機(jī)的根據(jù)比轉(zhuǎn)數(shù)的大小，大體可了解風(fēng)機(jī)的性能和結(jié)構(gòu)性能和結(jié)構(gòu)根據(jù)流量、壓頭和轉(zhuǎn)速計(jì)算比轉(zhuǎn)數(shù)，再根據(jù)流量、壓頭和轉(zhuǎn)速計(jì)算比轉(zhuǎn)數(shù)，再通過(guò)比轉(zhuǎn)數(shù)，確定泵與風(fēng)機(jī)的型號(hào)通過(guò)比轉(zhuǎn)數(shù)，確定泵與風(fēng)機(jī)的型號(hào)5.6.4 5.6.4 泵與風(fēng)機(jī)的無(wú)因次性能曲線泵與風(fēng)機(jī)的無(wú)因次