2泵与风机_第一章_泵与风机的叶轮理论.pptVIP

特点比较 静叶可调 高效区窄 调节范围较小 低负荷可能出现喘振 动叶可调 高效区宽 调节范围宽 静叶可调相比动叶可调 效率低、可调范围窄 但可在低速运行和耐磨性好 THE END！ * * * 离心泵无自吸能力，船用离心泵实现自吸的方法： 采用特殊的泵壳型式或主泵自带引水真空泵； 附设用以抽气的自动引水装置； 采用真空箱集中引水系统。 * 公式（1-4）利用流体微元的旋转离心力（微元单位面积上的离心力的积分）与径向压力相等来求得。 其意义为：离心力使叶轮外缘压力增加，且随半径及转速的升高而增大。外界压力小于p2时，流体则流出叶轮。在叶轮出口处，由于流体流出后压力降低，当低于p1时，在吸入空间压力（差）的作用下，流体被吸入。故在离心力的作用下，流体源源不断的被吸入和排出，形成连续的工作。 * * 图中的c即为绝对速度v。 * 当叶片无限多时，?2=?2y ；而安装角?2y 在设计时可根据经验选取。同样?1 也可根据经验、吸入条件和设计要求取定。 对离心式泵与风机，在研究流体通过叶轮的能量转换关系时，只需知道叶轮进口和出口的运动状态，而不必知道叶轮流道内的运动情况。因此，只需作出叶轮进口和出口的速度三角形即可。 * （1）叶轮中的叶片为无限多无限薄，流体微团的运动轨迹完全与叶片型线相重合。 （2）流体为理想流体，即不考虑由于粘性使速度场不均匀而带来的叶轮内的流动损失。 （3）流体是不可压缩的。 （4）流动为定常的，即流动不随时间变化。 （5）流体在叶轮内的流动是轴对称的流动。 * 推导思路 利用动量矩定理，建立叶片对流体作功与流体运动状态变化之间的联系。 * 在稳定流动中，?M=?K。且，单位时间内流出、流进控制体的流体对转轴的动量矩K 分别为： K2=?qVT?2?l2=?qVT?2?r2cos?2?，K1=?qVT?1?l1=?qVT?1?r1cos?1? 作用在控制体内流体上的外力有质量力和表面力。其对转轴的力矩M由假设可知：该力矩只有转轴通过叶片传给流体的力矩。则M=?qVT(?2?r2cos?2?-?1?r1cos?1?) * 提高无限多叶片时理论能头的几项措施： （1）吸入条件：在能量方程式中，u1c1u?反映了泵与风机的吸入条件，减小u1c1u?也可提高理论能头。因此．一般在泵与风机进行设计时为了提高机器的能量头，多数采用法向入流条件（或径向入流），此时，水泵和风机将得到较大的理论扬程（风压）。 （2）叶轮外径D2、圆周速度u2：由能量方程式可以看出，叶轮的理论能头与叶轮外径D2、圆周速度u2成正比。因为u2=?D2n/60，所以，当其它条件相同时，加大叶轮外径D2和提高转速n均可以提高理论能头。 增大D2会使叶轮的摩擦损失增加，从而使泵与风机的效率下降，同时还会使泵与风机的结构尺寸、重量和制造成本增加，此外，还要受到材料强度、工艺要求等的限制，所以不能过份增大D2。 提高转速，可以减小叶轮直径，因而减小了结构尺寸和重量，可降低制造成本，同时，提高转速对效率等性能也会有所改善。因此，采用提高转速来提高泵与风机的理论能头是目前普遍采用的方法。目前火力发电厂大型给水泵的转速已高达7500r/min。但是转速的提高也受到材料强度的限制及泵的汽蚀性能和风机噪声的限制，所以转速也不能无限制地提高。 （3）绝对速度在沿圆周方向的分量c2u? ：提高c2u?也可提高理论能头，而c2u?与叶轮的型式即出口安装角?2b有关， * 其中i=1或 i=2，将上式代入理论扬程HT? 的表达式，得： * 其中i=1或 i=2，将上式代入理论扬程HT? 的表达式，得： * 实际叶轮中，叶片数量有限，流体在具有一定宽度的流道内流动，除紧靠叶片的流体沿叶片型线运动外，其他都与叶片的型线有不同程度的差别，从而使流场发生变化。这种变化是由轴向旋涡运动引起的。 * 1、流线和速度三角形发生变化，分布不均； 2、工作面相对速度下降，压力上升，非工作面速度上升，压力下降，两者压差形成阻力。 * 实际叶轮中，叶片数量有限（水泵6～12片，风机12～30片），流体在具有一定宽度的流道内流动，除紧靠叶片的流体沿叶片型线运动外，其他都与叶片的型线有不同程度的差别，从而使流场发生变化。这种变化是由轴向旋涡运动引起的。 当流量减小到一定数值，wm减小到某一数值，此时压力面的相对速度为零。当流量（ wm ）进一步减小，流道内出现逆流。所以对应每个叶轮有一最佳流量，太低则在叶片压力面上发生逆流。如果流量不变，则逆流取决于叶片间宽度a，即取决于叶片数z及叶轮旋转角速度w。 对于高速泵来说，有可