离心泵与风机的基本理论介绍.pptVIP

离心式泵与风机的基本理论;一、离心式泵与风机的工作原理;离心泵的种类很多，但工作原理相同，构造大同小异。其主要工作部件是旋转叶轮和固定的泵壳（如右图）。叶轮是离心泵直接对液体做功的部件，其上有若干后弯叶片，一般为4~8片。离心泵工作时，叶轮由电机驱动作高速旋转运动（1000~3000r/min），迫使叶片间的液体也随之作旋转运动。同时因离心力的作用，使液体由叶轮中心向外缘作径向运动。液体在流经叶轮的运动过程获得能量，并以高速离开叶轮外缘进入蜗形泵壳。在蜗壳内，由于流道的逐渐扩大而减速，又将部分动能转化为静压能，达到较高的压强，最后沿切向流入压出管道。 ; 在液体受迫由叶轮中心流向外缘的同时，在叶轮中心处形成真空。泵的吸入管路一端与叶轮中心处相通，另一端则浸没在输送的液体内，在液面压力（常为大气压）与泵内压力（负压）的压差作用下，液体经吸入管路进入泵内，只要叶轮的转动不停，离心泵便不断地吸入和排出液体。由此可见离心泵主要是依靠高速旋转的叶轮所产生的离心力来输送液体，故名离心泵。 ;2、受力分析;流体微团的质量为：;单位面积上的离心力与径向压力差处于一种平衡状态，即:;结论：叶轮旋转而流体不流动，且流体不可压缩时，叶轮出口与进口处流体压力差与叶轮旋转角速度的平方成正比，与叶轮内、外直径无关。若叶轮的外径增大，叶轮的内径不变，则流体出口与进口的压力差也增大。;第二节 速度三角形;;绝对速度u可以分解为两个相互垂直的分量：即绝对速度圆周方向的分量和绝对速度在轴面(通过泵与风机轴心线所作的平面)上的分量。绝对速度v与圆周速度u之间的夹角用α表示，称绝对速度角；相对速度与圆周速度反方向的夹角用β表示，称为流动角。叶片切线与圆周速度反方向的夹角，称为叶片安装角用βa表示。流体沿叶片型线运动时，流动角β等于安装角βa。用下标l 和2 表示叶片进口和出口处的参数，∞表示无限多叶片时的参数。;1、圆周速度 叶轮内任意点的圆周速度方向与所在点的圆周相切。;由于过流断面被叶片厚度s占去一部分，设每一叶片在圆周方向的厚度为δ，如叶轮有z个叶片，则总厚度为z δ ，当叶片宽度为b时，叶片占去的总面积为zδb ，则过流断面面积A应为;;3、圆周分速或出口相对速度的方向;第三节 离心式泵与风机的基本方程式;二、推导 设叶轮进、出口处的半径分别为r1和r2，相应的速度三角形如图所示。;当通过进、出口控制面的质量流量为ρqVT 时，则在dt时间内流入和流出进出口控制面的流体相对于轴线的动量矩分别为：;若单位重量流体通过无限多叶片时所获得的能量为;对于风机而言常用风压表示所获得的能量，即;（3） 有关，因此提高转速，加大叶轮直径和绝对速度的圆周分速可以提高理论扬程，但随着叶轮直径的增加，损失增加，泵的效率降低；同时提高转速受汽蚀的限制，对风机则受噪音的限制。但相比之下，用提高转速的方法来提高理论扬程仍是当前普遍采用的方法。;带入能量方程式，得：;预旋产生的原因：没有统一认识。 观点1：斯梯瓦特观点 观点2：斯捷潘诺夫观点 观点3：临界流量小于设计流量的预旋 预旋的应用：为了提高泵和风机的效率，提高泵的抗汽蚀性能，设计时故意产生预旋； ;第四节 离心泵与风机基本方程式之修正;;在有限叶片轮中，叶片压力面上，由于两种速度方向相反，叠加后，使相对速度减小，而在叶片吸力面上，由于两种速度一致，叠加后使相对速度增加。因此在同一圆周上，相对速度的分布是不均匀的。由于流体分布不均匀，则在叶轮出口处，相对速度的方向不再是叶片出口的切线方向，而 是向叶轮旋转的反方向转动了一个角度，使流动角 小于叶片安装角 。于是出口速度三角形由Δabc变为ΔABD，轴向涡流使速度产生滑移，使有限叶片的理论扬程下降。;;在以角速度ω旋转的叶轮内，取任意半径的流体微团，其长度为ds，宽度为dn，厚度为b，质量为：;在流体微团流动的法线（n—n轴）方向，根据达朗贝尔原理列平衡方程式：;流体微团s－s轴方向平衡式：;对n轴求导得;利用边界条件，流体微团中心，n＝0，w＝wm。对上式积分;带入式子;（1）工作面;（2）非工作面;叶片数有限时，流体在流道内产生一个相对运动，此相对运动的速度，在叶片的工作面上和非工作面上数值相等，但方向相反，由此产生轴向的旋涡。 由于B远大于Rs，则叶片工作面上流体相对速度为：;工作情况分析：;实验证实旋涡的方法：;有限多叶片数对全压或扬程的修正：;（2）普夫列德尔的修正方法：;参数求解方法：;（3）斯基克钦经验公式;2）离心风机的修正方法;（2）爱克修正公式;（4）对于效率为80％～90％左右的高效风机，叶片安装角介于20°～45 °之间，采用下式修正;二、黏性流体对基本方程的修正;2、修正公式;三