离心泵风机工作原理

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1、离心泵风机离心泵风机工作原理工作原理dd dmbrrd流体质点：密度流体质点：密度，半径，半径r，厚度，厚度dr，宽度，宽度b，对应圆心角，对应圆心角 ，则：，则：离心式泵与风机功作原理离心式泵与风机功作原理(一一)2ddFmr2ddddFpbrA 2dd dFbrrd(d )ddArrbbr离心式泵与风机功作原理离心式泵与风机功作原理(二二)质量为质量为dm的流体质点的流体质点随叶轮以角速度随叶轮以角速度旋转旋转时产生的离心力为时产生的离心力为离心力作用在流体质离心力作用在流体质点的外周，其作用面点的外周，其作用面积为积为单位面积上作用的离单位面积上作用的离心力，其值应与径向心力，其值应与径

2、向压力差相等。即压力差相等。即222121()2ppuugg22112222121dd()2prprpppr ruu离心式泵与风机功作原理离心式泵与风机功作原理(三三)若为不可压缩流体，且叶轮若为不可压缩流体，且叶轮内缘内缘和和外缘外缘的半径的半径分别为分别为r1和和r2，则叶轮内缘和外缘的压力差为，则叶轮内缘和外缘的压力差为离心式泵与风机功作原理离心式泵与风机功作原理(四四)离心力离心力使叶轮外缘压力增加，随半径及转速的升使叶轮外缘压力增加，随半径及转速的升高而加大。如叶轮不封闭，外界压力小于高而加大。如叶轮不封闭，外界压力小于p2时，时，流体则流出叶轮。叶轮进口处，流体流出后压力流体则流出

3、叶轮。叶轮进口处，流体流出后压力降低，低于降低，低于p1时，在吸入空间压力的作用下，流时，在吸入空间压力的作用下，流体被吸入。在离心力的作用下，流体源源不断的体被吸入。在离心力的作用下，流体源源不断的被吸入和排出，形成离心式泵与风机的连续工作。被吸入和排出，形成离心式泵与风机的连续工作。二、流体在叶轮内的运动及速度三角形二、流体在叶轮内的运动及速度三角形为简化问题，作两点假设：为简化问题，作两点假设：叶轮中叶片数为无限多，且无限薄叶轮中叶片数为无限多，且无限薄流体质流体质点的运动轨迹与叶片的外形曲线相重合。点的运动轨迹与叶片的外形曲线相重合。相对相对速度速度的方向即为叶片的的方向即为叶片的切线

4、方向。切线方向。叶轮中的流叶轮中的流体为无粘性流体，即理想流体，忽略粘性而产体为无粘性流体，即理想流体，忽略粘性而产生的能量损失。生的能量损失。平面投影图平面投影图将叶片投影到与转将叶片投影到与转轴垂直的平面（也轴垂直的平面（也称为径向面）上而称为径向面）上而得。得。轴面（子午面）轴面（子午面）通过叶轮轴线的平通过叶轮轴线的平面面轴面投影图轴面投影图将每一点绕轴线旋将每一点绕轴线旋转一定角度到同一转一定角度到同一轴面而成。轴面而成。复合运动复合运动复合运动复合运动当叶轮旋转，叶轮中某一流体质点将随叶当叶轮旋转，叶轮中某一流体质点将随叶轮一起作轮一起作旋转运动旋转运动。同时该质点在。同时该质点在

5、离心力离心力的作用下，又沿叶一轮流道向外缘流出。的作用下，又沿叶一轮流道向外缘流出。矢量法分析研究矢量法分析研究复合运动复合运动十分方便，是研究叶十分方便，是研究叶轮理论的轮理论的重要基础重要基础。vuw 流体在叶轮中的运动（一）流体在叶轮中的运动（一）牵连运动牵连运动流体旋转运动其速度流体旋转运动其速度称牵连速度，称周速称牵连速度，称周速度，用度，用u表示。表示。相对运相对运动动流体相对于叶轮运流体相对于叶轮运动其速度称相对速度，动其速度称相对速度，w表示表示绝对运动绝对运动流体相流体相对于静止机壳的运动对于静止机壳的运动其速度称绝对速度，其速度称绝对速度，用用v表示三速度矢量组表示三速度矢

6、量组成矢量图，称为成矢量图，称为速度速度三角形三角形矢量图矢量图圆周速度圆周速度u u：流体随叶轮作圆周运动的速度：流体随叶轮作圆周运动的速度相对速度相对速度w w：流体在叶轮内作相对于叶轮运：流体在叶轮内作相对于叶轮运 动的速度动的速度绝对速度绝对速度c c：流体相对于泵壳所作的绝对运：流体相对于泵壳所作的绝对运动的速度动的速度 c cu uw wc cr rc cu uwuc+=cosuvv sinmvv 0,amrvvv绝对速度绝对速度v（一）（一）分解成两个相互垂直的分量。分解成两个相互垂直的分量。圆周分速度圆周分速度绝对速度在圆周方的绝对速度在圆周方的分量，用分量，用vu表示大小表示

7、大小与流体通过叶轮后所与流体通过叶轮后所获得的能量有关获得的能量有关轴面速度轴面速度绝对速度在轴面上的绝对速度在轴面上的分量，用分量，用vm表示是流表示是流体沿轴面向叶轮出口体沿轴面向叶轮出口流出的分量，与通过流出的分量，与通过叶轮的流量有关。当叶轮的流量有关。当轴面流线是径向时，轴面流线是径向时，轴面速度才沿半径方轴面速度才沿半径方向向xzyvrvavmvuv绝对速度绝对速度v（二）（二）a用下标1表示叶片进口处的参数，下标2表示叶片出口处的参数，下标表示无限多叶片时的参数。速度三角形速度三角形表示绝对速度表示绝对速度v与圆周速度与圆周速度u之间的夹角流动角之间的夹角流动角()相对速度相对速

8、度w与圆周速度与圆周速度u反向之间的夹角叶片安反向之间的夹角叶片安装角装角(a)叶片切线与圆周叶片切线与圆周速度速度u反方向之间的夹角反方向之间的夹角影响泵与风机性能的重影响泵与风机性能的重要儿何参数流体沿叶片要儿何参数流体沿叶片切线运动时切线运动时60nDu叶轮流道内任意点速度的计算叶轮流道内任意点速度的计算(一一)由泵与风机的设计参数可求由泵与风机的设计参数可求出出u，vm和和角；角；圆周速度圆周速度un-叶轮转速，叶轮转速，rpmD计算点的叶轮直径，计算点的叶轮直径，m叶轮流道内任意点速度的计算叶轮流道内任意点速度的计算(二二)轴面速度轴面速度vmqVT理论流量，理论流量，m/sqV实际

9、流量，实际流量，m/sA与轴面速度与轴面速度vm相垂直的过流断面面积，相垂直的过流断面面积，V容积效率，容积效率，%xzyvrvavmvuv圆周方向的厚度圆周方向的厚度z叶轮的叶片数叶轮的叶片数b叶片宽度叶片宽度 排挤系数排挤系数表示叶片厚度对流道表示叶片厚度对流道过流断面面积减小的过流断面面积减小的程度，等于实际过流程度，等于实际过流断面面积与无叶片时断面面积与无叶片时的过流断面面积之比。的过流断面面积之比。(1)zADbz bDbDsinas()(1)DzzDDADb排挤系数排挤系数相对速度相对速度w的方向或的方向或角角当叶片为无限多时，相对速度当叶片为无限多时，相对速度w的方向应与叶片相

10、应的方向应与叶片相应点切线方向一致，即点切线方向一致，即a= 。求出。求出u、vm及及后，就后，就可按一定比例画出速度三角形可按一定比例画出速度三角形离心泵与风机的能量转换离心泵与风机的能量转换离心式泵与风机，在研究流体通过叶轮的能量转换离心式泵与风机，在研究流体通过叶轮的能量转换关系时，只需知道叶轮关系时，只需知道叶轮进门进门和和出口出口的运动状态，而的运动状态，而不必知道叶轮流道内的运动情况。不必知道叶轮流道内的运动情况。作出叶轮作出叶轮进口进口和和出口出口的速度三角形即可。的速度三角形即可。三、能量方程及其分析三、能量方程及其分析能量方程能量方程欧拉欧拉(Euler 1756)流体流经旋

11、转的叶轮后，能量增加，所增加的能量流体流经旋转的叶轮后，能量增加，所增加的能量可以用流体力学中的可以用流体力学中的动量矩定律动量矩定律推导而得。推导而得。 动量矩定理动量矩定理在定常流动中，单位时间内流体质量的动量矩变化，在定常流动中，单位时间内流体质量的动量矩变化，等于作用在该流体上的外力矩。等于作用在该流体上的外力矩。假设：叶片数无限多、无限薄，理想的无粘性流体假设：叶片数无限多、无限薄，理想的无粘性流体功率扬程(m)xzyvrvavmvuv相对于轴线的动量矩相对于轴线的动量矩转矩能量方程式的推导能量方程式的推导(一一)L=rimivi(ri为第i个质点矢径，mivi为第i个质点动量HT为