泵与风机性能

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1、第三章泵与风机的性能(1)泵与风机实际H-Q特性曲线及其主要影响因素①叶轮叶片出口角β2∞变化时的影响。②叶轮叶片出口外径D2变化时的影响。③叶轮叶片出口宽度b2变化时的影响。④叶轮转速n变化时的影响。⑤实际叶轮为有限叶片数(Z≠∞)的影响。⑥实际流体具有粘性而产生摩擦损失的影响。⑦偏离额定工况而产生冲击损失的影响。⑧实际流道的泄露而产生容积损失的影响。　　⑨泵与风机的实际Ｈ－Ｑ特性曲线的形式。首先，根据Euler方程讨论泵与风机实际性能曲线的主要影响因素为提高理论扬程通常取叶片入口角α1=90°，则额定工况下，流体沿径

2、向进入叶轮，即V1u∞=0，代入Euler方程:又由出口速度三角形得到：式中：将上式也代入Euler方程可以得到：显然对于已给定参数的叶轮来说，理论扬程HT∞与理论流量QT之间呈线性关系。直线的斜率为：，直线的截距为：由上述Euler方程，我们可以讨论各个因素的影响。①叶轮叶片出口角β2∞的影响根据前面所得到的结果可知：叶轮叶片出口角β2∞的变化只影响斜率，而不影响其截矩。我们可对以下三种情况讨论：a)β2∞＜90°(后向)b)β2∞＝90°(径向)c)β2∞＞90°(前向)②叶轮外径D2的影响∵斜率:∴斜率与叶轮外径D

3、2无关。又∵截矩：∴截矩与叶轮外径D2的平方成正比。③叶轮出口宽度b2的影响∵斜率:∴斜率的绝对值与叶轮出口宽度b2的大小成反比。又∵截矩：∴截矩与叶轮出口宽度b2无关。④转速n的影响∵斜率：∴斜率的绝对值与叶轮转速n的大小成正比。又∵截矩：∴截矩与转速n的平方成正比。⑤实际叶轮为有限叶片数(Z≠∞)的影响我们已经知道，有限叶片叶轮中由于轴向涡流的作用，流体离开叶轮出口时，相对速度方向会向叶轮旋转的反方向偏转一个角度，流体的实际相对速度的出口角从β2∞减小至β2。∵β2＜β2∞；∴ctgβ2＞ctgβ2∞根据出口速度三角

4、形：同时：由于转速不变，则u2不变，而流量不变则:V2m∞=V2m得到：V2u＜V2u∞即:＜可建立两者关系式:式中，K——轴向涡流修正系数（K＜1）。参见P61，图2-10，考虑实际叶轮为有限叶片数(Z≠∞)影响后的叶轮流量—扬程特性曲线由a下降至b。⑥实际流体具有粘性而产生摩擦损失的影响摩擦损失与流量（流速）的平方成正比，因此考虑粘性影响后的曲线由b下降至c。（参见P61，图2-10）⑦偏离额定工况而产生冲击损失的影响泵（风机）在额定工况时，流道内的冲击损失为零，与额定工况偏离越大、冲击损失越大，则特性曲线由c下降至

5、d。（参见P61，图2-10）流动损失=摩擦损失⑥+冲击损失⑦（参见P58.图2-6）⑧实际流道具有泄露而产生容积损失的影响考虑到容积损失，将d线各点减去响应泄露量，则最后得到了泵与风机实际的Ｈ－Ｑ特性曲线（e）。（参见P61，图2-10）⑨泵与风机的实际H-Q特性曲线的形式(Ⅰ)离心式前弯叶轮：驼峰形特性曲线(Ⅱ)离心式后弯与径向叶轮:：a)驼峰形特性曲线b)单调形特性曲线(Ⅲ)轴流式叶轮：马鞍形特性曲线(Ⅰ)离心式前弯叶轮前弯式叶轮的理论扬程HT∞与理论流量QT之间的关系呈自左向右的上升直线。由于有限叶片数而产生环流

6、、流动损失、冲击损失、容积损失等因素的影响，使其实际H-Q特性呈驼峰形曲线。驼峰形特性曲线常见于离心式前弯叶轮。(Ⅱ)离心式后弯与径向叶轮对于离心式径向和后向叶轮，其理论扬程HT∞与理论流量QT之间的关系呈一条自左向右的水平直线或下降直线。所以往往出现单调下降形特性曲线，但是当径向式叶轮的理论扬程HT∞与理论流量QT曲线由于偏离额定工作点的冲击损失过大时，也会出现驼峰形性能曲线。实际H-Q特性呈驼峰形曲线(e)即是由于有限叶片数而产生环流、流动损失、冲击损失、容积损失等因素的影响而形成。同理，当后弯式叶轮理论扬程HT∞与

7、理论流量QT曲线由于偏离额定工作点的冲击损失过大时，也会出现驼峰形性能曲线。图中实际H-Q特性呈驼峰形曲线(e)也是由于有限叶片数而产生环流、流动损失、冲击损失、容积损失等因素的影响而形成。（Ⅲ)轴流式叶轮H-Q特性曲线如P66，图2-18与图2-19为典型的轴流式泵的马鞍形特性曲线及其内流特性。额定点（d）:各流层流线均匀，为最高效率点。从（d)→(e):叶顶出现涡流能耗，同时冲角减小，升力系数和升力下降，Ｈ降低。从（d)→(c):虽叶根出现涡流能耗，但冲角增大，升力系数和升力上升，总体Ｈ升高。从（c)→(b):叶根叶

8、顶均出现涡流，冲角到达临界失速点，升力聚降，Ｈ下降。从（b)→(a):流量趋于极小，使动能加快转化为压力能，直到Ｈ上升至最高点a。（2）泵与风机N-Q特性曲线及其主要影响因素∵泵的理论功率:并设，流体沿径向进入叶轮∴泵“功率——流量”呈二次抛物线，由此讨论出口角对功率影响：（参见P62，图2-11）①β2y∞＜90º