泵和压缩机 (第一章 节 离心泵).pptVIP

本节重点： 流动过程相似的定义及其相似条件； 相似定律的计算公式及其用途； 比例定律的计算公式及其用途； 课后作业：教材章后习题11-13; 要设计一台性能良好的机器，除了要应用现有的经验资料外，还需要进行大量的试验工作，来验证流动过程的规律性及机器性能。但为了经济合理，往往不按照机器的设计条件进行，而将机器缩小成模型或改变机器的试验条件进行试验，然后把试验得到的满意结果推广到与其流动过程相似的机器中去。因此，相似原理为流体机械的试验研究、相似设计和性能换算等方面提供可靠的理沦依据。 相似原理要解答的问题： 1、应按什么原则将机器缩小成模型? 2、模型试验结果与机器的性能如何换算?; 一、相似原理的基础知识 机泵的相似原理，主要是研究机内流动过程中的相似问题，流动过程相似，就是指流体流经几何相似的机器时，其任何对应点的同名物理量的比值相等。 1、相似条件 要保证流体流动相似，必须满足几何相似、运动相似、动力相似和热力相似。 在讨论中，把两台进行比较的机器分别称为模型机和原型机，并在参数的右上角打撇来表示模型机的参数。 (1)几何相似 是指两机通流部分对应的线性尺寸L之比等于尺寸比例常数λL，对应的角度βA相等，即; (2)运动相似 是指流动过程中，两机对应点流体的同名速度方向角α相等，速度比值等于速度的比例常数λc，即 有了λL和λc，便可以得出时间比例常数λt和加速度a的比例常数λa，即 由此可见，要保证流动过程的运动相似，必须在几何相似的前提下，保证加速度相似，即λa为常数，才有λc保持不变。也就是说，有了进口处的运动相似和加速度相似（即动力相似），才能保证出口的运动相似。; ;; （3）在流动中起主要作用的力是压力，将 代替合外力F代入得 化简得 Eu称为欧拉相似准数，它表征压力与惯性力的比值。若流体在原型机与模型机中流动相似，则对应点的欧拉准数相等，它们在压力上是动力相似的。; ; 粘滞力与粘滞系数有关，重力??重度有关，惯性力与密度有关，在确定的流动系统中，这些参数具有完全确定的值，且力的大小和方向通常也是可确定的。因此，粘滞力、重力和惯性力是起决定作用的力，而压力不受流体物理性质的制约，通常是随其它各力的大小被决定的。这样，这三个相似准数可写为下列函数关系 此式表明，对液体Re和Fr是决定性的相似准数，而Eu是被决定的相似准数。实际上要同时满足上述相似准数相等是很困难的，故只要找出对流动起主导作用的决定性相似准数对应相等即可。由此可知，两台离心泵流动相似的条件为几何相似，进口运动相似和雷诺数对应相等。; 二、相似原理在离心泵中的应用 1、离心泵的相似条件 要保证泵内液体流动相似，必须具备几何相似、进口运动相似和雷诺数对应相等（或动力相似）。 （1）几何相似 是指进行比较的模型泵和原型泵通流部分的几何形状相似，即对应的线性尺寸之比等于比例常数λL(或称尺寸缩放系数)。对于叶轮的几何相似，如图所示，即为 此外，几何相似还包括叶片角βA 、叶片数z、叶片阻塞系数τ等对应相等，即 ; 严格地说，几何相似还应该包括表面粗糙度、装配间隙的相似，但很难作到，不过们的影响通常是可以忽略的。; (2)运动相似 是指在两泵的对应点上，液体的同名速度方向相同，速度的比值等于速度比例常数λv。对于叶轮，运动相似如前图所示，即 显然，这时在叶轮叶道对应点上的速度三角形是相似的。 (3)动力相似 要求表征动力相似的雷诺相似准数对应相等来保证两泵动力相似。因为摩擦阻力系数λ是Re的函数，如果两泵对应的Re不等，即使在叶道进口处的液流运动相似，但由干后面受到的流动阻力不成比例，致使叶轮出口处液流运动不再相似。; 实际上，在离心泵中要保持Re对应相等是困难的，如果原型泵的线性尺寸是模型泵的五倍，要保证Re=Re，在介质相同的情况下，模型泵流道内的液体流速应为原型泵内流速的五倍，这往往是难以实现的。幸好在离心泵流道内液流的Re数一般都大于105，这时惯性力起主要作用，粘滞力与惯性力相比可以忽略不计，流动状态和流速分布不随Re数而变化，即流动处于自动模化状态，摩擦阻力系数与Re数无关。因此，即使两泵的Re数不等，但只要Re数都处于自动模化范围，就可以自动满