叶片式泵与风机的基本理论教学课件ppt

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1、泵与风机第2章叶片式泵与风机的基本理论§2叶片式泵与风机的基本理论引言目的：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。离心式风机主要结构分解示意图1—吸入口；2—叶轮前盘；3—叶片；4—后盘；5—机壳；6—出口；7—截流板，即风舌；8—支架§2叶片式泵与风机的基本理论主要集中于流体在叶轮流道内流动规律的研究上。叶片轮毂轴前盘后盘空心叶片板式叶片§2叶片式泵与风机的基本理论流体在离心式叶轮流道内的相对流动情况。叶轮内流动的数值模拟结果流

2、体在离心式叶轮内的流动分析§2-1流体在叶轮内的流动分析（一）叶轮流道投影图及其流动分析假设（二）叶轮内流体的运动及其速度三角形一、流体在离心式叶轮内的流动分析（一）叶轮流道投影图及其流动分析假设叶轮流道投影图（简化后）平面投影图轴面投影图叶片出口宽度叶片出口直径D1一、流体在离心式叶轮内的流动分析（一）叶轮流道投影图及其流动分析假设2．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

3、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。因此，流体在叶轮内的运动是一种复合运动，即：１．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一、流体在离心式叶轮内的流动分析（二）叶轮内流体的运动及其速度三角形一、流体在离心式叶轮内的流动分析（二）叶轮内流体的运动及其速度三角形２．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。y

4、叶片安装角一、流体在离心式叶轮内的流动分析（二）叶轮内流体的运动及其速度三角形２．速度三角形的计算（1）圆周速度u为：u=（2）绝对速度的径向分速r为：（3）2及1角：当叶片无限多时，2=2y；而2y在设计时可根据经验选取。同样1也可根据经验、吸入条件和设计要求取定。u=cos，周向分速r=sin，径向分速理论流量一、能量方程式的推导§2-2叶片式泵与风机的能量方程式二、能量方程式的分析一、能量方程式的推导（以离心式叶轮为例）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

5、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3、动量矩定理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、能量方程式的推导（以离心式叶轮为例）

6、M=qVT(2r2cos2-1r1cos1)当叶轮以等角速度旋转时，则原动机通过转轴传给流体的功率为：由于u2=r2、u1=ωr1、2u=2cos2、1u=1cos1，代入上式得：P=M=qVT(2r2cos2-1r1cos1)P=qVT(u22u-u11u)3、动量矩定理及其分析一、能量方程式的推导（以离心式叶轮为例）上两式对轴流式叶轮也成立，故称其为叶片式泵与风机的能量方程式，又称欧拉方程式（Euler.L，1756.）。3、动量矩定

7、理及其分析一、能量方程式的推导（以离心式叶轮为例）（Pa）pT=gHT=(u22u-u11u)而单位体积流体流经叶轮时所获得的能量，即无限多叶片时的理论能头pT为：则单位重力流体流经叶轮时所获得的能量，即无限多叶片时的理论能头HT为：（m）避开了流体在叶轮内部复杂的流动问题，只涉及叶轮进、出口处流体的流动情况。1、分析方法上的特点:二、能量方程式的分析（1）1u反映了泵与风机的吸入条件。设计时一般尽量使1≈90（1u0），流体在进口近似为径向或轴向流入。2、提高无限多叶片时理论能头

8、的几项措施：二、能量方程式的分析（2）增大叶轮外径和提高叶轮转速。因u2=2D2n/60，故D2和nHT。目前火力发电厂大型给水泵的转速已高达7500r/min。由叶轮叶片进、出口速度三角形可知：其中i=1或i=2，将上式代入理论扬程HT的表达式，得：二、能量方程式的分析4、能量方程式的第二形式：表示流体流经叶轮时动压头的增加值。共同表示了流体