課題四泵及風(fēng)機(jī)原理

1、一、泵與風(fēng)機(jī)的工作原理一、泵與風(fēng)機(jī)的工作原理二、流體在葉輪中的運(yùn)動(dòng)二、流體在葉輪中的運(yùn)動(dòng)三、葉片型式三、葉片型式一、一、 葉片式泵與風(fēng)機(jī)的工作原理葉片式泵與風(fēng)機(jī)的工作原理、離心式泵與風(fēng)機(jī)的工作原理、離心式泵與風(fēng)機(jī)的工作原理任何做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的物體都要受到離心力的任何做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的物體都要受到離心力的作用。作用。受離心力作用壓能得到提高，使水沿測(cè)壓管上升一高受離心力作用壓能得到提高，使水沿測(cè)壓管上升一高段，此高度表示不同半徑處水獲得的壓能，段，此高度表示不同半徑處水獲得的壓能，即即hp /g=u2/2g=r22/2g 1）工作原理：工作原理： 利用離心力使液體流經(jīng)利用離心力使液體流經(jīng)葉輪后獲得能量。葉

2、輪后獲得能量。2）特點(diǎn)：離心式泵與風(fēng)機(jī)和其他形式相比，具有效）特點(diǎn)：離心式泵與風(fēng)機(jī)和其他形式相比，具有效率高、性能可靠、流量均勻、易于調(diào)節(jié)等優(yōu)點(diǎn)，特別率高、性能可靠、流量均勻、易于調(diào)節(jié)等優(yōu)點(diǎn)，特別是可以制成滿足不同需要的各種壓力及流量的泵與風(fēng)是可以制成滿足不同需要的各種壓力及流量的泵與風(fēng)機(jī)，所以應(yīng)用最為廣泛。機(jī)，所以應(yīng)用最為廣泛。2、軸流式泵與風(fēng)機(jī)、軸流式泵與風(fēng)機(jī)1）工作原理：工作原理：利用升力使液體流經(jīng)葉輪后獲利用升力使液體流經(jīng)葉輪后獲得能量。得能量。2）特點(diǎn)：）特點(diǎn)： 大流量、低壓頭，具有結(jié)構(gòu)緊湊、外形尺寸小、質(zhì)量大流量、低壓頭，具有結(jié)構(gòu)緊湊、外形尺寸小、質(zhì)量輕，動(dòng)葉可調(diào)式軸流風(fēng)機(jī)還具有變

3、工況性能好、工作輕，動(dòng)葉可調(diào)式軸流風(fēng)機(jī)還具有變工況性能好、工作范圍大。范圍大。二、容積式泵與風(fēng)機(jī)的工作原理：二、容積式泵與風(fēng)機(jī)的工作原理：1、往復(fù)式泵與風(fēng)機(jī)、往復(fù)式泵與風(fēng)機(jī)1）工作原理：）工作原理： 依靠工依靠工作部件的往復(fù)運(yùn)動(dòng)問(wèn)作部件的往復(fù)運(yùn)動(dòng)問(wèn)歇改變工作室容積來(lái)歇改變工作室容積來(lái)輸送流體。輸送流體。 2）特點(diǎn)：高揚(yáng)程）特點(diǎn)：高揚(yáng)程(或或高全風(fēng)壓高全風(fēng)壓)、小流量。、小流量。如一般動(dòng)力源和氣動(dòng)如一般動(dòng)力源和氣動(dòng)控制儀表供氣的空氣控制儀表供氣的空氣壓縮機(jī)是一種往復(fù)式壓縮機(jī)是一種往復(fù)式風(fēng)機(jī)。風(fēng)機(jī)。 2 、回轉(zhuǎn)式泵與風(fēng)機(jī)：、回轉(zhuǎn)式泵與風(fēng)機(jī)：工作原理：依靠工作部件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，使工作室容積工作原理：依

4、靠工作部件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，使工作室容積周期性變化來(lái)輸送流體的。周期性變化來(lái)輸送流體的。1）水環(huán)環(huán)式真空泵：）水環(huán)環(huán)式真空泵：結(jié)構(gòu)：葉輪、吸氣口、排氣結(jié)構(gòu)：葉輪、吸氣口、排氣口、泵殼等。口、泵殼等。工作原理：原動(dòng)機(jī)帶動(dòng)偏心工作原理：原動(dòng)機(jī)帶動(dòng)偏心安裝星狀葉輪旋轉(zhuǎn)，使其形安裝星狀葉輪旋轉(zhuǎn)，使其形成的月牙形氣室容積周期性成的月牙形氣室容積周期性變化來(lái)輸送流體的。變化來(lái)輸送流體的。2）羅茨風(fēng)機(jī)）羅茨風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：腰形轉(zhuǎn)子、機(jī)殼等腰形轉(zhuǎn)子、機(jī)殼等工作原理：工作原理：電機(jī)帶動(dòng)主動(dòng)軸并通過(guò)電機(jī)帶動(dòng)主動(dòng)軸并通過(guò)相互嚙合的齒輪帶動(dòng)重相互嚙合的齒輪帶動(dòng)重動(dòng)軸使兩個(gè)腰形轉(zhuǎn)子相動(dòng)軸使兩個(gè)腰形轉(zhuǎn)子相向轉(zhuǎn)動(dòng)，主動(dòng)軸每旋轉(zhuǎn)向

5、轉(zhuǎn)動(dòng)，主動(dòng)軸每旋轉(zhuǎn)一周，交替吸入四份等一周，交替吸入四份等量容積的氣體（每個(gè)轉(zhuǎn)量容積的氣體（每個(gè)轉(zhuǎn)子兩份）排出到出口子兩份）排出到出口端，由此不斷提高氣端，由此不斷提高氣體能量輸送氣體。體能量輸送氣體。二、二、 流體在葉輪中的運(yùn)動(dòng)流體在葉輪中的運(yùn)動(dòng)1、流體在葉輪中的運(yùn)動(dòng)：、流體在葉輪中的運(yùn)動(dòng)：泵與風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，流體一方面隨葉輪旋轉(zhuǎn)作圓周泵與風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，流體一方面隨葉輪旋轉(zhuǎn)作圓周運(yùn)動(dòng)，同時(shí)又在葉輪的葉道內(nèi)向葉輪邊緣流動(dòng)，運(yùn)動(dòng)，同時(shí)又在葉輪的葉道內(nèi)向葉輪邊緣流動(dòng)，因此，流體在葉輪中的運(yùn)動(dòng)是一種復(fù)合運(yùn)動(dòng)。因此，流體在葉輪中的運(yùn)動(dòng)是一種復(fù)合運(yùn)動(dòng)。圓周運(yùn)動(dòng)圓周速度圓周運(yùn)動(dòng)圓周速度u ，相對(duì)運(yùn)動(dòng)相對(duì)速度相對(duì)

6、運(yùn)動(dòng)相對(duì)速度w，絕對(duì)運(yùn)動(dòng)絕對(duì)速度絕對(duì)運(yùn)動(dòng)絕對(duì)速度c， c=u w 、速度三角形、速度三角形 u 、w、c三個(gè)速度構(gòu)成的向量三角形，稱為速度三三個(gè)速度構(gòu)成的向量三角形，稱為速度三角形。角形。 (為工作角，為工作角，為葉片安裝角。為葉片安裝角。)圓周分速圓周分速cu： cu =ccos徑向分速?gòu)较蚍炙賑r：cr=csin葉輪的理論流量葉輪的理論流量qvT： qvT Db cr -排擠系數(shù)；排擠系數(shù)；D-葉輪直徑；葉輪直徑；b-葉片出口寬度葉片出口寬度三、泵與風(fēng)機(jī)的基本方程式三、泵與風(fēng)機(jī)的基本方程式HT= (1/g)(u2c2u-u1c1u) pT= (u2c2u-u1c1u)揚(yáng)程：?jiǎn)挝恢亓恳后w流經(jīng)

7、葉輪后獲得的能量，用液揚(yáng)程：?jiǎn)挝恢亓恳后w流經(jīng)葉輪后獲得的能量，用液柱高度表示時(shí)，稱為能頭或揚(yáng)程。用柱高度表示時(shí)，稱為能頭或揚(yáng)程。用“H”表示。表示。全壓：全壓：?jiǎn)挝惑w積氣體流經(jīng)葉輪后獲得的能量，用壓力表示單位體積氣體流經(jīng)葉輪后獲得的能量，用壓力表示時(shí)，稱為全風(fēng)壓或全壓。用時(shí)，稱為全風(fēng)壓或全壓。用“p”表示。表示。 HT= (1/g)(u2c2u-u1c1u) pT= (u2c2u-u1c1u) 、理論能頭的影響因素：、理論能頭的影響因素： 理論能頭僅與流體在葉輪進(jìn)出口運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有理論能頭僅與流體在葉輪進(jìn)出口運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有 關(guān)，而與流體的種無(wú)關(guān)。關(guān)，而與流體的種無(wú)關(guān)。、最大理論能頭：、最大理論能頭：H

8、T=(1/g )u2c2u 3、理論能頭的組成：、理論能頭的組成： HT=Hd+Hj 四、葉型及葉輪的工作特性四、葉型及葉輪的工作特性1、葉片型式：、葉片型式：2y90，后彎葉片，后彎葉輪；，后彎葉片，后彎葉輪；2y= 90，徑向葉片，徑向葉輪；，徑向葉片，徑向葉輪；2y 90，前彎葉片，前彎葉輪；，前彎葉片，前彎葉輪；、不同葉輪的工作特性、不同葉輪的工作特性1）最大理論能頭的比較）最大理論能頭的比較后彎型葉輪的后彎型葉輪的HT最小，徑向型葉輪的最小，徑向型葉輪的HT較大，較大，前彎型葉輪的前彎型葉輪的HT最大。最大。2）流體所獲得的能頭性質(zhì)的比較）流體所獲得的能頭性質(zhì)的比較流體流經(jīng)后彎葉輪所

9、獲得的理論能頭中靜能頭占流體流經(jīng)后彎葉輪所獲得的理論能頭中靜能頭占得比例最大，而前彎葉輪理論能頭中動(dòng)能頭占得得比例最大，而前彎葉輪理論能頭中動(dòng)能頭占得比例最大，徑向葉輪介于二者之間，動(dòng)，靜能頭比例最大，徑向葉輪介于二者之間，動(dòng)，靜能頭各占一半。各占一半。3）不同葉型也道的阻力損失比較）不同葉型也道的阻力損失比較(a)后彎葉后；后彎葉后；(b)徑向葉片；徑向葉片；(c)前彎葉片前彎葉片后彎葉輪的葉道較長(zhǎng)，擴(kuò)散角較小，過(guò)流斷面后彎葉輪的葉道較長(zhǎng)，擴(kuò)散角較小，過(guò)流斷面變化平緩，因而阻力損失較??；前彎葉輪的葉變化平緩，因而阻力損失較?。磺皬澣~輪的葉道較短，擴(kuò)散角較大，過(guò)流斷面變化急劇，因道較短，擴(kuò)散角較大，過(guò)流斷面變化急劇，因而阻力損失較大；徑向葉輪介于二者之間。而阻力損失較大；徑向葉輪介于二者之間。4）qvTHT關(guān)系曲線及關(guān)系曲線及qvTPT關(guān)系曲線的比較關(guān)系曲線的比較后彎型葉輪雖產(chǎn)生的理論能頭較低，但其壓能頭后彎型