泵与风机课件2泵与风机的叶轮理论

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1、主讲教师：丁慧玲泵与风机§1泵与风机的叶轮理论§1泵与风机的叶轮理论本章要点叶轮理论速度三角形能量方程§1泵与风机的叶轮理论一、离心式泵与风机的工作原理§1-1离心式泵与风机的叶轮理论二、流体叶轮中的运动及速度三角形三、能量方程及其分析四、离心式叶轮叶片型式的分析五、有限叶片叶轮中流体的运动六、滑移系数和环流系数§1泵与风机的叶轮理论§1泵与风机的叶轮理论引言目的：掌握泵与风机的原理和性能。结构角度：分析流体流动与各过流部件几何形状之间的关系，以便确定适宜的流道形状，获得符合要求的性能。§1泵与风机的叶

2、轮理论§1泵与风机的基本理论叶轮带动流体一起旋转，借离心力的作用，使流体获得能量。--叶轮是实现机械能转换为流体能量主要部件。§1泵与风机的叶轮理论获得的能量是多少呢？叶片轮毂轴前盘后盘空心叶片板式叶片叶轮转动-----产生离心力------对流体做功----流体获得能量§1泵与风机的叶轮理论一、离心式泵与风机的工作原理叶轮流道投影图轴面投影图平面投影图§1泵与风机的叶轮理论一、流体在离心式叶轮内的流动分析平面投影图轴面投影图叶片出口宽度叶片出口直径D1§1泵与风机的叶轮理论一、离心式泵与风机的工作原理

3、§1-1离心式泵与风机的叶轮理论二、流体叶轮中的运动及速度三角形三、能量方程及其分析四、离心式叶轮叶片型式的分析五、有限叶片叶轮中流体的运动六、滑移系数和环流系数§1泵与风机的叶轮理论二、流体在叶轮中的运动及速度三角形1．流动分析假设（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。（5）流体在叶轮内的流动是轴对称的流动。（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。§1泵与风机的叶轮

4、理论因此，流体在叶轮内的运动是一种复合运动，即：2．叶轮内流体的运动及其速度三角形牵连运动相对运动绝对运动二、流体在叶轮中的运动及速度三角形§1泵与风机的叶轮理论二、流体在叶轮中的运动及速度三角形3．速度三角形的计算绝对速度角流动角下标说明　流体在叶片进口和出口处的情况，分别用下标“1、2”表示；下标“”表示叶片无限多无限薄时的参数；下标“r（a）、u”表示径向（轴向）和周向参数。a叶片安装角§1泵与风机的叶轮理论二、流体在叶轮中的运动及速度三角形3．速度三角形的计算绝对速度角流动角掌握几个概念：流

5、动角、安装角、径向速度等。a叶片安装角§1泵与风机的叶轮理论二、流体在叶轮中的运动及速度三角形3．速度三角形的计算u=cos，周向分速m=sin，轴面分速Vr=m=sin，径向分速Vma=0轴向分速§1泵与风机的叶轮理论二、流体在叶轮中的运动及速度三角形3．速度三角形的计算（1）圆周速度u为：u=方向：与所在的圆周相切§1泵与风机的叶轮理论二、流体在叶轮中的运动及速度三角形3．速度三角形的计算（2）绝对速度的径向分速r为：u=cos，周向分速r=sin，径向分速理论

6、流量§1泵与风机的叶轮理论二、流体在叶轮中的运动及速度三角形3．速度三角形的计算由于叶片总是有一定的厚度，过流断面被占去一部分，设每一叶片在圆周方向的厚度为σ，有Z个叶片，则总厚度Zσ排挤系数ψ：表示叶片厚度对流道过流面积减少的程度，等于实际过流面积与无叶片是的过流面积之比。A=πDb-ZσbΨ=1-Zσ/πD§1泵与风机的叶轮理论二、流体在叶轮中的运动及速度三角形3．速度三角形的计算（3）2及1角：当叶片无限多时，2=2a；而2a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

7、求取定。§1泵与风机的叶轮理论一、离心式泵与风机的工作原理§1-1离心式泵与风机的叶轮理论二、流体叶轮中的运动及速度三角形三、能量方程及其分析四、离心式叶轮叶片型式的分析五、有限叶片叶轮中流体的运动六、滑移系数和环流系数§1泵与风机的叶轮理论（一）能量方程的推导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。1、前提条件2、控制体和坐标系（相对）叶片为“”,=0,[=const.,],=const.，轴对称。相对坐标系控制体2速度矩§1泵与风机的叶轮理论3、动量矩定理

8、及其分析在稳定流动中，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（一）能量方程的推导M=qVT(2r2cos2-1r1cos1)§1泵与风机的叶轮理论当叶轮以等角速度旋转