泵与风机-P2-2选读.ppt

泵与风机;第二节 轴流式泵与风机的叶轮理论 轴流式泵与风机的特点 流体在叶轮中的运动及速度三角形 能量方程及其分析 轴流式泵与风机的基本类型;一、概述;轴流式泵与风机，特别是动叶可调式轴流泵与风机，其综合性能优于离心式，因此现代大容量机组的循环水泵与送、引风机多采用这种型式。;二、流体在叶轮内的运动及速度三角形;（一）平面直列叶栅 用任意半径r及r+dr的两个同心圆柱面截取一微小圆柱层，将圆柱层沿母线切开，展成平面。叶片被圆柱面截割，形成垂直于纸面厚度为dr的翼型，在展开平面上各叶片的翼型相同，并等距离排列，这种由相同翼型等距离排列的翼型系列称为平面直列叶栅。;翼型及叶栅的主要几何尺寸 1.骨架线。通过翼型内切圆圆心的连线，称为骨架线或中弧线，其形状决定了翼型的主要空气动力特性。 2.前缘点、后缘点。骨架线与型线的交点，前端称前缘点，后端称后缘点。 3.弦长b。前缘点与后缘点连接的直线称翼弦，翼弦的长度称为弦长。 ;4.翼展l： 垂直于纸面方向叶片的长度(机翼的长度)称翼展 5.展弦比：翼展l与弦长b之比称展弦比 6.弯度f ： 弦长到骨架线的距离，称为弯度或挠度。 7.厚度δ： 翼型上下表面之间的距离，称翼型厚度。 8.冲角α ： 翼型前来流速度的方向与弦长的夹角称冲角，冲角在翼弦以下时为正冲角如图所示，以上时为负冲角。 9.前驻点、后驻点： 来流接触翼型后，开始分离的点(此点速度为零)，称前驻点；流体绕流翼型后汇合的点(此点速度为零) ，称为后驻点。;叶栅的主要几何参数 1.列线或额线：叶栅中翼型各对应点的连线称为列线或额线。 2.栅距t ： 叶栅中相邻两翼型间的距离。 3.栅轴： 与列线垂直的直线，称为叶栅轴线。 4.稠度σ ：弦长与栅距之比。 5.安装角： 翼型与列线之间的夹角，称为翼型在叶栅中的安装角。;（二）速度三角形 v = u + w v的分速度：;1.进口速度三角形 （1）圆周速度u1 （2）轴向速度v1a 式中： D1—圆柱面流所在的直径，m； D2—叶轮外径，m； dh—轮毂直径，m3/s； ηV-容积效率，%。 ψ—排挤系数;排挤系数ψ 式中： δmax—翼型的最大厚度； βa—翼型安装角； t—栅距。 （3）绝对速度圆周分速v1u。 由吸入条件决定，v1u =0，由此可知相对速度方向，从而确定叶片安装角;2.出口速度三角形 （1）圆周速度u2, u2 = u1 = u （2）轴向速度v2a， v2a= v1a = va （3）绝对速度圆周分速v2u ，由能量方程确定： ;能量方程式 离心式泵与风机用动量矩定理推导出来的能量方程式仍适用于轴流式泵与风机，所不同的是轴流式流体进出口的圆周速度、轴面速度相等 ;能量方程式分析 (1)因为u2＝ ul = u，故流体在轴流式叶轮中获得的总能量远小于离心式。因而，轴流式泵与风机的扬程(全压)远低于离心式。 (2)当β1=β2时，HT＝0，及流体不能从叶轮中获得能量。要使流体从叶轮中获得能量，必须使β2β1，令△β=β2-β1为气流转折角，则转折角越大，获得的能量越大。 (3)为了提高流体通过叶轮后获得的压力能，必须使wl w2，即入口相对速度大于出口相对速度，常用的方法是使叶轮入口断面小于出口断面，过多采用进口为圆形的机翼型叶片。;叶栅翼型的来流速度的计算： 叶栅翼型的绕流，将影响来流速度的大小和方向。一般取叶栅前后的相对速度w2和wl的几何平均值w∞作为无限远处的来流速度，其大小和方向由叶栅进出口的速度三角形的几何关系来确定。;轴流式泵与风机的基本型;轴流式泵与风机的基本型式。 (1)单个叶轮，没有导叶。 出口速度三角形显示，绝对速度v2可分解为轴向分速v2a和圆周分速v2u 。其中圆周分速v2u 使流体产生旋转运动，从而产生能量损失。 这种叶轮只适合于低压轴流风机。;轴流式泵与风机的基本型式。 (2)单个叶轮后设置导叶。 出口导叶可消除叶轮出口处流体的圆周分速v2u，使之成轴向运动，并使这部分旋转动能转换为压力能。 出口导叶还可减小由于叶轮旋转运动造成的损失，提高效率。 这种叶轮 常用于高压轴流泵与风机。;轴流式泵与风机的基本型式。 (3)单个叶轮前设置导叶。 入口导叶使流体流入叶轮后产生与叶轮旋转方向相反的旋转速度，即产生负预旋。此时v1u0，在设计工况下，v2u=0 ；非设计工况下，v2u≠0 ，又由于入口相对速度较大，能量损失较大，使得效率低。 优点： 1）在转速和叶轮尺寸相同时，由