离心泵与风机的基本理论ppt课件.ppt

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1、离心式泵与风机的基本理论一、离心式泵和风机的基本原理二、流体在叶轮中的运动－速度三角形三、离心式泵与风机的基本方程式四、离心式泵与风机基本方程式的修正五、泵与风机的实际扬程、全压计算六、离心式泵与风机的叶片形式一、离心式泵与风机的工作原理离心原理应用：离心式泵和风机生活中的应用：吹风机、洗衣机、车辆过拱桥等离心原理：流体以一定的速度旋转，由于旋转产生离心力，流体被甩向四周，流体中心则形成漩涡，液面下降。1、离心式泵和风机的工作原理离心式水泵原理离心泵的种类很多，但工作原理相同，构造大同小异。其主要工作部件是旋转

2、叶轮和固定的泵壳（如右图）。叶轮是离心泵直接对液体做功的部件，其上有若干后弯叶片，一般为4~8片。离心泵工作时，叶轮由电机驱动作高速旋转运动（1000~3000r/min），迫使叶片间的液体也随之作旋转运动。同时因离心力的作用，使液体由叶轮中心向外缘作径向运动。液体在流经叶轮的运动过程获得能量，并以高速离开叶轮外缘进入蜗形泵壳。在蜗壳内，由于流道的逐渐扩大而减速，又将部分动能转化为静压能，达到较高的压强，最后沿切向流入压出管道。离心泵装置简图1―叶轮；2―泵壳；3―泵轴；4―吸入管；5―底阀；6―压出管；7―出

3、口阀在液体受迫由叶轮中心流向外缘的同时，在叶轮中心处形成真空。泵的吸入管路一端与叶轮中心处相通，另一端则浸没在输送的液体内，在液面压力（常为大气压）与泵内压力（负压）的压差作用下，液体经吸入管路进入泵内，只要叶轮的转动不停，离心泵便不断地吸入和排出液体。由此可见离心泵主要是依靠高速旋转的叶轮所产生的离心力来输送液体，故名离心泵。离心泵若在启动前未充满液体，则泵内存在空气，由于空气密度很小，所产生的离心力也很小。吸入口处所形成的真空不足以将液体吸入泵内，虽启动离心泵，但不能输送液体，此现象称为“气缚”。所以离心泵

4、启动前必须向壳体内灌满液体，在吸入管底部安装带滤网的底阀。底阀为止逆阀，防止启动前灌入的液体从泵内漏失。滤网防止固体物质进入泵内。靠近泵出口处的压出管道上装有调节阀，供调节流量时使用。2、受力分析离心式叶轮假设：（1）叶轮的外缘和内缘封闭，即封闭进出口流道（2）流体在流道内不流动，即流体只能和叶轮一起转动，不能从流体流道流出在流道内任意半径r处取一微团，微团厚度b，后为dr流体微团的质量为：流体微团受两个力的作用：离心力和压力设定旋转角速度为ω，则离心力大小为：单位面积上的离心力：单位面积上的离心力与径向压力差

5、处于一种平衡状态，即:积分得：进、出口处的圆周速度结论：叶轮旋转而流体不流动，且流体不可压缩时，叶轮出口与进口处流体压力差与叶轮旋转角速度的平方成正比，与叶轮内、外直径无关。若叶轮的外径增大，叶轮的内径不变，则流体出口与进口的压力差也增大。第二节速度三角形流体在叶轮中的流动较为复杂，简化假设：(1)叶轮中叶片数为无限多，且无限薄。这样可认为流体质点的运动轨迹与叶片的外形曲线相重合。因此，相对速度的方向即为叶片的切线方向。(2)叶轮中的流体为无粘性：流体为理想流体。因此，可暂不考虑由粘性而产生的能量损失。（3）流

6、体做定常流动当叶轮带动流体作旋转运动时，流体具有圆周运动(牵连运动)，其运动速度称为圆周速度，用符号u表示，其方向与圆周切线方向一致，大小与所在半径及转速有关。流体沿叶轮流道的运动，称相对运动，其运动速度称相对速度，符号w表示，其方向为叶片的切线方向、大小与流量及流道形状有关。流体相对静止机壳的运动，称绝对运动，其运动速度称绝对速度，用符号V表示，由这三个速度向量组成的向量图，称为速度三角形。速度三角形是研究流体在叶轮中运动的重要工具。绝对速度u可以分解为两个相互垂直的分量：即绝对速度圆周方向的分量和绝对速度在

7、轴面(通过泵与风机轴心线所作的平面)上的分量。绝对速度v与圆周速度u之间的夹角用α表示，称绝对速度角；相对速度与圆周速度反方向的夹角用β表示，称为流动角。叶片切线与圆周速度反方向的夹角，称为叶片安装角用βa表示。流体沿叶片型线运动时，流动角β等于安装角βa。用下标l和2表示叶片进口和出口处的参数，∞表示无限多叶片时的参数。叶轮叶片进、出口处的圆周分速度：叶轮叶片进、出口的轴面速度1、圆周速度叶轮内任意点的圆周速度方向与所在点的圆周相切。2、轴面速度流体经过叶轮的流量，等于泵与风机实际输送的流量加流体在泵和风机中

8、的泄漏量A——与轴面速度垂直的过流断面面积由于过流断面被叶片厚度s占去一部分，设每一叶片在圆周方向的厚度为δ，如叶轮有z个叶片，则总厚度为zδ，当叶片宽度为b时，叶片占去的总面积为zδb，则过流断面面积A应为由于将此式带入，并令则ψ为排挤系数3、圆周分速或出口相对速度的方向例2－1见课本。当叶片无限多时，出口相对速度的方向与叶片安装角的方向一致。此时根据圆周速度、出口相对速度的大小和方