第四章 軸流式泵與風(fēng)機(jī)

1、重點(diǎn)、難點(diǎn)提示重點(diǎn)、難點(diǎn)提示重點(diǎn) （1）速度三角形 （2）基本方程式 （3）性能曲線難點(diǎn) （1）四種基本型式的特點(diǎn) （2）軸流式泵與風(fēng)機(jī)性能曲線的特點(diǎn)與分析第一節(jié) 軸流式泵與風(fēng)機(jī)的工作原理 （1）工作原理 軸流式泵與風(fēng)機(jī)的工作原理可簡(jiǎn)述為：原動(dòng)機(jī)帶動(dòng)葉輪旋轉(zhuǎn)，流體在旋轉(zhuǎn)葉輪中葉片的推動(dòng)作用下產(chǎn)生流動(dòng)并獲得能量，流體是軸向流入葉輪，軸向流出葉輪。（2）軸流式泵與風(fēng)機(jī)的特點(diǎn) :流量大、揚(yáng)程（或全壓）低；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、重量輕；其動(dòng)葉片可以設(shè)計(jì)成可調(diào)式的，這樣，軸流式泵與風(fēng)機(jī)在很大的流量范圍內(nèi)能保持較高的效率；軸流式風(fēng)機(jī)的耐磨性較差，噪音較高；立式軸流泵電動(dòng)機(jī)位置較高，沒有被水淹沒的危險(xiǎn)，這樣其葉

2、輪可以布置得更低，淹沒到水中，啟動(dòng)時(shí)可無需灌水或抽真空吸水。 （3）流體在葉輪內(nèi)的流動(dòng)速度三角形 這兩個(gè)速度三角形有下列兩個(gè)特點(diǎn)： 由于進(jìn)出口所在的半徑相同，均為r，所以，兩個(gè)圓周速度相等；由于軸流式葉輪進(jìn)出口通流面積相等，如忽略進(jìn)出口處流體的密度差別，則流進(jìn)葉輪的體積流量等于流出葉輪的體積流量，而體積流量等于軸向速度乘以通流面積，所以，這兩個(gè)速度三角形的軸向速度相等。 簡(jiǎn)單形象地說，這兩個(gè)速度三角形等底等高 (4)軸流式泵與風(fēng)機(jī)的基本方程式 與離心式泵與風(fēng)機(jī)基本方程式的含義相同，軸流式泵與風(fēng)機(jī)的基本方程式也是反映流體在葉輪中得到的能量與葉輪進(jìn)出口流體速度的關(guān)系式，它可以根據(jù)動(dòng)量矩定理推導(dǎo)得到

3、，對(duì)基本方程式有如下說明： 1）它主要有兩種表示形式： 對(duì)于泵： 對(duì)于風(fēng)機(jī)：eeauuTctgctgvguvvguH2112gvvgwwHT2221222221eeauuTctgctguvvvup21122221222221vvwwpT 2）當(dāng)流體軸向流入葉輪時(shí)，即進(jìn)口處流體絕對(duì)速度沒有圓周分速度，則 ，葉輪揚(yáng)程（或全壓）的形式變?yōu)椋?對(duì)于泵： 對(duì)于風(fēng)機(jī)：01uveauTctgvuguguvH22eauTctgvuuuvp223）軸流式葉輪的理論揚(yáng)程（或全壓）比離心式的少一項(xiàng)離心力作用項(xiàng)，說明軸流式葉輪使流體獲得的能量中沒有離心力作用的成分，所以，軸流式泵與風(fēng)機(jī)的揚(yáng)程（或全壓）比離心式低。4）

4、由軸流式泵與風(fēng)機(jī)能量基本方程式可以看出，如果要使流體流經(jīng)軸流式葉輪時(shí)能獲得能量，則 必須大于零，而函數(shù)在（0180）范圍內(nèi)是遞減函數(shù)，所以必須要求 ，再考慮到葉輪揚(yáng)程（或全壓）在不同半徑上應(yīng)保持相等、不同半徑上進(jìn)出口速度三角形的區(qū)別，則不同半徑上和的差值應(yīng)不同，因此軸流式葉片須呈扭曲狀。eectgctg21ee125）從基本方程式可以看出，泵葉輪的揚(yáng)程與流體的密度無關(guān)，風(fēng)機(jī)葉輪的全壓與流體的密度成正比。6）由于軸流式葉片斷面呈機(jī)翼型，所以，可以從機(jī)翼理論和平面葉柵理論來推導(dǎo)更為準(zhǔn)確的基本方程式，翼型的主要幾何參數(shù)第二節(jié) 軸流式泵與風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)軸流式泵與風(fēng)機(jī)有四種基本結(jié)構(gòu)型式， （1）第一種型式，

5、單個(gè)葉輪，沒有導(dǎo)葉，結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單，但效率較低，因?yàn)榱黧w從這種型式的泵與風(fēng)機(jī)中流出后，具有較大的圓周分速度，流動(dòng)損失較大。因此這種型式只適用于低壓風(fēng)機(jī)。（2）第二種型式單個(gè)葉輪后設(shè)置后導(dǎo)葉，損失小、效率高，因?yàn)閺暮笾脤?dǎo)葉流出后，流體軸向流動(dòng)，沒有圓周分速度，而且在后置導(dǎo)葉中部分流體動(dòng)能可以轉(zhuǎn)換成壓力能。因此這種型式應(yīng)用廣泛。（3）第三種型式，單個(gè)葉輪前設(shè)置前導(dǎo)葉，損失較大、效率較低，因?yàn)榱黧w進(jìn)入葉輪的相對(duì)速度較大，在非設(shè)計(jì)工況下，流體流出后具有圓周分速度。由于汽蝕原因，泵不能采用這種型式。但由于流體進(jìn)入葉輪的相對(duì)速度較大，從基本方程式可以看出，風(fēng)機(jī)的全壓較大，所以，在相同的全壓下，采用這種型式的風(fēng)

6、機(jī)體積小、重量輕。（4）第四種型式，單個(gè)葉輪前后都設(shè)置導(dǎo)葉，損失小、效率高，而且具有較好的調(diào)節(jié)性能，但結(jié)構(gòu)最復(fù)雜，另外，由于汽蝕原因，泵不宜采用這種型式。第三節(jié) 軸流式泵與風(fēng)機(jī)的性能 軸流式泵與風(fēng)機(jī)的性能曲線一般是指在轉(zhuǎn)速和葉片安裝角一定的情況下，其它性能參數(shù)隨流量變化的關(guān)系曲線。 軸流式泵與風(fēng)機(jī)的性能曲線形狀主要有下列特點(diǎn)： 曲線（或 曲線）是一條陡降的或呈馬鞍形的曲線，零流量時(shí)泵揚(yáng)程（或風(fēng)機(jī)全壓）最高； 曲線的形狀與 曲線（或曲線）有所相象，也是一條陡降的或呈馬鞍形的曲線，零流量時(shí)泵與風(fēng)機(jī)的軸功率最大； 曲線在最高效率點(diǎn)附近較陡。 HqVpqVPqVHqVVq軸流式泵與風(fēng)機(jī)有下列運(yùn)行特性：

7、軸流式泵與風(fēng)機(jī)往往有不穩(wěn)定工作區(qū)，應(yīng)在穩(wěn)定工作區(qū)內(nèi)運(yùn)行；軸流式泵與風(fēng)機(jī)軸功率隨流量的增大而減小，所以不宜采用節(jié)流調(diào)節(jié)；軸流式泵與風(fēng)機(jī)軸功率在零流量時(shí)最大，所以，不應(yīng)在零流量工況下啟停，即不應(yīng)在關(guān)閉出口閥門（或風(fēng)門）的情況下啟停；軸流式泵與風(fēng)機(jī)采用入口靜葉調(diào)節(jié)或動(dòng)葉調(diào)節(jié)可改善其運(yùn)行特性。軸流式與離心式在性能曲線上的區(qū)別，歸納如下：離心式 曲線（或 曲線）比較平坦，一般來說，揚(yáng)程或全壓隨流量增大而連續(xù)減?。惠S流式 曲線（或 曲線）則是一條陡降的或呈馬鞍形的曲線。離心式一般沒有不穩(wěn)定工作區(qū)，即使有，其不穩(wěn)定工作區(qū)的范圍也較小；而軸流式一般都有不穩(wěn)定工作區(qū)，且不穩(wěn)定工作區(qū)的范圍較大。HqVpqVpqVHqV 離心式 曲線一般來說是一條連續(xù)上升的曲線，即軸功率隨著流量的增加而增大，零流量時(shí)軸功率最??；軸流式 曲線是一條陡降的或呈馬鞍形的曲線，零流量時(shí)泵與風(fēng)機(jī)的軸功率最大，在穩(wěn)定工作區(qū)，軸功率隨著流量的增加而減小。所以，離心式應(yīng)零流量下啟停（即關(guān)閥啟停），可采用節(jié)流調(diào)節(jié)方法；軸流式應(yīng)帶負(fù)荷啟停（即開閥啟停），或者是將靜葉（或動(dòng)葉）安裝角調(diào)至較小時(shí)關(guān)閉出口閥門（或風(fēng)門）啟停，軸流式不宜采用節(jié)流調(diào)節(jié)方法。PqVPqV 離心式 曲線在最高效率點(diǎn)附近較平坦，高效工作區(qū)較寬；軸流式 曲線在最高效率點(diǎn)附近較陡，高效工作區(qū)較窄。但軸流式泵與風(fēng)機(jī)一般采用靜葉或動(dòng)葉調(diào)