第11章叶片式泵与风机得理论基础

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1、O返回2022-6-1岳丽芳O返回2022-6-1 为了把一定流量的流体沿管路系统从一处送到另一为了把一定流量的流体沿管路系统从一处送到另一处，常采用流体输送机械来实现。处，常采用流体输送机械来实现。 输送机械向流体传递的能量，主要用来克服管路系输送机械向流体传递的能量，主要用来克服管路系统的能量损失，提高流体位能，满足工艺对压力的统的能量损失，提高流体位能，满足工艺对压力的要求要求 泵与风机是利用外加能量输送流体的流体机械。它泵与风机是利用外加能量输送流体的流体机械。它们大量地应用于燃气及供热与通风专业。们大量地应用于燃气及供热与通风专业。 主要学习内容：主要学习内容： 常用的泵与风机的常用

2、的泵与风机的基本结构基本结构、工作原理、工作原理、性能性能参参数数、运行、调节和选用方法等知识。、运行、调节和选用方法等知识。O返回2022-6-1O返回2022-6-1O返回2022-6-1第一节第一节 工作原理及性能参数工作原理及性能参数第二节第二节 基本方程式基本方程式欧拉方程式欧拉方程式第三节第三节 叶型及其对性能的影响叶型及其对性能的影响第四节第四节 理论的流量压头曲线和流量功率曲线理论的流量压头曲线和流量功率曲线第五节第五节 泵与风机的实际性能曲线泵与风机的实际性能曲线第六节第六节 相似律与比转数相似律与比转数第七节第七节 相似律的实际应用相似律的实际应用O返回2022-6-1 工

3、作原理与基本结构工作原理与基本结构 泵和风机的性能参数泵和风机的性能参数O返回2022-6-11.1.离心泵和风机的工作原理离心泵和风机的工作原理 当叶轮随轴旋转时，叶片间的流体当叶轮随轴旋转时，叶片间的流体也随叶轮旋转而获得离心力，并使也随叶轮旋转而获得离心力，并使流体从叶片之间的出口处甩出。流体从叶片之间的出口处甩出。 被甩出的流体挤入机壳，于是机壳被甩出的流体挤入机壳，于是机壳内的流体压强增高，最后被导向出内的流体压强增高，最后被导向出口排出。口排出。 流体被甩出后，叶轮中心部分的压流体被甩出后，叶轮中心部分的压强降低。外界流体就能从吸入口通强降低。外界流体就能从吸入口通过叶轮前盘中央的

4、孔口吸入，源源过叶轮前盘中央的孔口吸入，源源不断地输送气体。不断地输送气体。O返回2022-6-12.2.离心泵和风机的基本结构离心泵和风机的基本结构离心泵的基本结构离心泵的基本结构O返回2022-6-1离心风机的基本结构离心风机的基本结构O返回2022-6-11.1.泵的扬程泵的扬程H与风机的全压与风机的全压p和静压和静压pj(1)(1)泵的扬程泵的扬程H 定义：泵所输送的单位重量流量的流体从进口至出口定义：泵所输送的单位重量流量的流体从进口至出口的能量增值。也就是单位重量流量的流体通过泵所获的能量增值。也就是单位重量流量的流体通过泵所获得的有效能量，以得的有效能量，以p表示，单位是表示，单

5、位是m。 单位重量流量的流体所获得的能量增量可用能量方程单位重量流量的流体所获得的能量增量可用能量方程来计算。如分别取泵或风机的入口与出口为计算断面，来计算。如分别取泵或风机的入口与出口为计算断面，列出它们的表达式可得：列出它们的表达式可得：gvpZgvpZH2221112222O返回2022-6-11.1.泵的扬程泵的扬程H与风机的全压与风机的全压p和静压和静压pj(2)(2)风机的全压风机的全压 风机的压头风机的压头( (全压全压) )p：指单位体积气体通过风机所获得：指单位体积气体通过风机所获得的能量增量。单位为的能量增量。单位为Pa，由于，由于1Pa1N/m2；故风机的；故风机的p表示

6、压头又称全压。表示压头又称全压。 风机的静压风机的静压pj：指风机全压减去风机出口动压，即假设：指风机全压减去风机出口动压，即假设Z2Z1时有：时有：22212jvpppO返回2022-6-12.2.流量流量Q 单位时间内泵或风机所输送的流体量称为流量。单位时间内泵或风机所输送的流体量称为流量。 常用体积流量表示，单位为常用体积流量表示，单位为“m3/s”或或“m3/h”。 严格讲，风机的容积流量特指风机进口处的容积流量。严格讲，风机的容积流量特指风机进口处的容积流量。3.3.功率功率 泵的有效功率：在单位时间内通过泵的流体所获得的总泵的有效功率：在单位时间内通过泵的流体所获得的总能量叫有效功

7、率，以符号能量叫有效功率，以符号Ne表示表示Ne QH/1000 kW 风机的有效功率：在单位时间内通过风机的流体所获得风机的有效功率：在单位时间内通过风机的流体所获得的总能量，也以符号的总能量，也以符号Ne表示表示NeQp/1000 kWO返回2022-6-14.4.效率（全压效率）效率（全压效率） 泵或风机的有效功率与输入的轴功率的比，称为泵或风泵或风机的有效功率与输入的轴功率的比，称为泵或风机的全压效率机的全压效率(简称效率简称效率 ) =Ne/N 泵或风机的轴功率：泵或风机的轴功率： 风机的静压效率风机的静压效率 j ： 通常泵或风机的效率，是由实验确定的。通常泵或风机的效率，是由实验

8、确定的。 5.5.转速：转速：指泵或风机叶轮每分钟的转数，即指泵或风机叶轮每分钟的转数，即“r/min”10001000pQQHNeNjjppO返回2022-6-1 叶轮几何形状及参数叶轮几何形状及参数 速度三角形速度三角形 叶轮的欧拉方程式叶轮的欧拉方程式 叶轮叶轮及其对性能的影响及其对性能的影响O返回2022-6-1O返回2022-6-1流体在叶轮中的运动流体一方面随叶轮旋转作圆周运动，其圆周速度为u1，另一方面又沿叶片作相对运动，其相对速度为w1。因此，流体在进口处的绝对速度v1应为这两个速度的矢量和。O返回2022-6-1O返回2022-6-1速度三角形除了清楚表达流体在叶轮流道中的流

9、动情况外，又是研究泵或风机的一个重要手段。当叶轮流道几何形状（安装角已定）及尺寸确定后，如已知叶轮转速n和流量Qt，即可求得叶轮内任何半径r上的某点的速度三角形。O返回2022-6-1鉴于流体在叶轮流道中的运动十分复杂，为便于应用一元流动理论分析其流动规律，作以下几个假定：1、假设流体通过叶轮的流动是恒定的，且可看成是无数层垂直于转动轴线的流面之总和，在层与层的流面之间其流动互不干扰。2、假设叶片无限多，无限薄。3、假设进入叶轮的流体是理想不可压缩流体，即不计能量损失。O返回2022-6-1推导依据是“动量矩”：质点系对某一转轴的动量矩对时间的变化率等于作用于该质点系的所有外力对该轴的合力矩。

10、MdtdLrQdtvrmvLuudtrvrvQdLuu)(1122单位时间内流经叶轮进出口流体动量矩的变化则为)(1122rvrvQMTuTuTO返回2022-6-1而加在转轴上的外功率 MN理想流体下，轴功率等于有效功率TTHQNTTTTvuvugH11221uuTO返回2022-6-1 理想叶轮的欧拉方程式理想叶轮的欧拉方程式 理想化条件下单位重量流体的能量增量与流体理想化条件下单位重量流体的能量增量与流体在叶轮中运动的关系，即欧拉方程：在叶轮中运动的关系，即欧拉方程：TTTTvuvugH11221uuT说明：1）理论扬程仅与流体在叶片进出口处的运动速度有关，与流动过程无关。2）理论扬程与

11、被输送流体的种类无关。O返回2022-6-1T2u21u11Huvu vg实际叶轮的欧拉方程式实际叶轮的欧拉方程式（即有限多叶片）（即有限多叶片）实际叶轮工作时，流体从外加能量所获得的理论实际叶轮工作时，流体从外加能量所获得的理论扬程值。这个公式也叫做理论扬程方程式。扬程值。这个公式也叫做理论扬程方程式。1TTHHK)(11122TuTTuTTvuvugHK称为环流系数。它说明轴向涡流的影响，有限多叶片比无限多叶片作功小，这并非粘性的缘故，对离心式泵与风机来说，K值一般在0.780.85之间。 O返回2022-6-1第一项是离心力作功，使流体自进口到出口产生一个向外的压能增量。第二项是由于叶片