泵與風(fēng)機(jī)第一章-離心式

1、第一章第一章 泵與風(fēng)機(jī)的葉輪理論泵與風(fēng)機(jī)的葉輪理論本章主要內(nèi)容和要求本章主要內(nèi)容和要求n離心式泵與風(fēng)機(jī)離心式泵與風(fēng)機(jī): 了解了解離心式泵與風(fēng)機(jī)的葉輪理論；離心式泵與風(fēng)機(jī)的葉輪理論； 理解并掌握理解并掌握流體在葉輪中的運動規(guī)律、速度三角形；流體在葉輪中的運動規(guī)律、速度三角形； 重點掌握重點掌握能量方程式的分析、葉片出口安裝角對理論能量方程式的分析、葉片出口安裝角對理論能頭的影響，有限葉片葉輪中流體的運動；能頭的影響，有限葉片葉輪中流體的運動；n軸流式泵與風(fēng)機(jī)軸流式泵與風(fēng)機(jī): 理解理解軸流式泵與風(fēng)機(jī)的基本原理、基本形式軸流式泵與風(fēng)機(jī)的基本原理、基本形式。1-1 離心式泵與風(fēng)機(jī)的葉輪理論離心式泵與風(fēng)

2、機(jī)的葉輪理論 由流體力學(xué)可知：圖同一水平面上的由流體力學(xué)可知：圖同一水平面上的A、B、C、D的壓力值大小的關(guān)系是：的壓力值大小的關(guān)系是： BApp ACpp 一、離心式泵與風(fēng)機(jī)的工作原理一、離心式泵與風(fēng)機(jī)的工作原理CDpp ABCD(a)(b)離心泵工作原理 如在如在D點處接圖所示的壓力管路點處接圖所示的壓力管路5，與此同時，與此同時在在C點處接上吸入管路點處接上吸入管路3，那么水就由壓力管路，那么水就由壓力管路流出，與此同時，因流出，與此同時，因 pc 的下降而產(chǎn)生真空可將的下降而產(chǎn)生真空可將下液面的水從吸入管路吸進(jìn)葉輪，下液面的水從吸入管路吸進(jìn)葉輪，在葉輪不斷旋轉(zhuǎn)下，下液面的水在葉輪不斷旋

3、轉(zhuǎn)下，下液面的水就會不斷地由吸入管路進(jìn)入葉輪，就會不斷地由吸入管路進(jìn)入葉輪，再由壓力管路排出再由壓力管路排出，從而起到輸，從而起到輸送液體的作用。送液體的作用。離心泵的工作原理離心泵的工作原理:ABCD(a)(b)離心泵工作原理（1）葉輪）葉輪（2）吸入室）吸入室（3）壓出室）壓出室（4）導(dǎo)葉）導(dǎo)葉（5）密封裝置）密封裝置離心泵主要部件離心泵主要部件前蓋板前蓋板葉片葉片后蓋板后蓋板后蓋板后蓋板葉片葉片輪轂輪轂效率高效率高效率低效率低葉片式泵與風(fēng)機(jī)的主要部件及結(jié)構(gòu)形式葉片式泵與風(fēng)機(jī)的主要部件及結(jié)構(gòu)形式離心泵離心泵-葉輪葉輪葉輪：葉輪：是實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換的主要部件，將原動機(jī)的機(jī)械能傳遞給流體，是實現(xiàn)能

4、量轉(zhuǎn)換的主要部件，將原動機(jī)的機(jī)械能傳遞給流體，使流體獲得壓力能和動能。使流體獲得壓力能和動能。輪轂輪轂泵與風(fēng)機(jī)泵與風(fēng)機(jī)Pump and Fan單級單吸清水離心泵單級單吸清水離心泵IS國際標(biāo)準(zhǔn)號國際標(biāo)準(zhǔn)號如：如：IS5032125 50泵入口直徑；泵入口直徑；32泵出口直徑；泵出口直徑；125泵葉輪直徑泵葉輪直徑葉片式泵與風(fēng)機(jī)的主要部件及結(jié)構(gòu)形式葉片式泵與風(fēng)機(jī)的主要部件及結(jié)構(gòu)形式離心泵離心泵-吸入室吸入室半螺旋形半螺旋形錐形錐形（錐度（錐度 78）環(huán)形環(huán)形吸入室：吸入室：離心泵吸水管法蘭接頭至葉輪進(jìn)口的空間。以最小的阻力損離心泵吸水管法蘭接頭至葉輪進(jìn)口的空間。以最小的阻力損失，引導(dǎo)液體平穩(wěn)進(jìn)入葉

5、輪，葉輪進(jìn)口處液體流速均勻分布。失，引導(dǎo)液體平穩(wěn)進(jìn)入葉輪，葉輪進(jìn)口處液體流速均勻分布。葉片式泵與風(fēng)機(jī)的主要部件及結(jié)構(gòu)形式葉片式泵與風(fēng)機(jī)的主要部件及結(jié)構(gòu)形式離心泵離心泵-壓出室壓出室螺旋形壓出室螺旋形壓出室（蝸殼）（蝸殼）環(huán)形壓出室環(huán)形壓出室壓出室：壓出室：葉輪出口或?qū)~出口至壓水管法蘭接頭之間的空間。收集葉輪出口或?qū)~出口至壓水管法蘭接頭之間的空間。收集從葉輪流出的高速流體，以最小阻力損失引入壓水管或次級葉輪進(jìn)從葉輪流出的高速流體，以最小阻力損失引入壓水管或次級葉輪進(jìn)口，將部分動能轉(zhuǎn)變?yōu)閴毫δ??？?，將部分動能轉(zhuǎn)變?yōu)閴毫δ?。葉片式泵與風(fēng)機(jī)的主要部件及結(jié)構(gòu)形式葉片式泵與風(fēng)機(jī)的主要部件及結(jié)構(gòu)形式離心

6、泵離心泵-導(dǎo)葉導(dǎo)葉1. 徑向式導(dǎo)葉徑向式導(dǎo)葉2. 流道式導(dǎo)葉流道式導(dǎo)葉導(dǎo)葉：導(dǎo)葉：匯集前一級葉輪流出的液體，并在損失最小的條件下，引入?yún)R集前一級葉輪流出的液體，并在損失最小的條件下，引入次級葉輪的進(jìn)口或壓出室，把部分動能轉(zhuǎn)換為壓力能。次級葉輪的進(jìn)口或壓出室，把部分動能轉(zhuǎn)換為壓力能。離心泵離心泵-導(dǎo)葉導(dǎo)葉 平環(huán)式平環(huán)式(圖圖a) 角接式角接式(圖圖b) 迷宮式迷宮式(圖圖c)1 1）密封環(huán)）密封環(huán) 作用：作用：防止高壓流體通過葉輪進(jìn)口與泵殼之間的間隙泄露至吸防止高壓流體通過葉輪進(jìn)口與泵殼之間的間隙泄露至吸入口，在葉輪進(jìn)口外圈與泵殼之間加裝密封環(huán)。入口，在葉輪進(jìn)口外圈與泵殼之間加裝密封環(huán)。葉片式泵

7、與風(fēng)機(jī)的主要部件及結(jié)構(gòu)形式葉片式泵與風(fēng)機(jī)的主要部件及結(jié)構(gòu)形式離心泵離心泵-密封裝置密封裝置2）軸端密封）軸端密封葉片式泵與風(fēng)機(jī)的主要部件及結(jié)構(gòu)形式葉片式泵與風(fēng)機(jī)的主要部件及結(jié)構(gòu)形式離心泵離心泵-密封裝置密封裝置a. 填料密封填料密封 由填料箱由填料箱4、水封環(huán)、水封環(huán)5、填料填料3、壓蓋、壓蓋2和壓緊和壓緊螺栓等組成，是目前螺栓等組成，是目前普通離心泵最常用的普通離心泵最常用的一種軸封結(jié)構(gòu)。一種軸封結(jié)構(gòu)。 帶水封環(huán)的填料密封結(jié)構(gòu)帶水封環(huán)的填料密封結(jié)構(gòu)軸端密封裝置軸端密封裝置填料：填料：石墨油浸石棉繩石墨油浸石棉繩聚四氟乙烯聚四氟乙烯n機(jī)械密封是無填料的密封裝置。機(jī)械密封是無填料的密封裝置。 它

8、由動環(huán)它由動環(huán)5、靜環(huán)、靜環(huán)7、彈簧、彈簧2和密和密封圈封圈8等組成等組成n動環(huán)在液體壓力及彈簧力的作動環(huán)在液體壓力及彈簧力的作用下與靜環(huán)的端面保持緊密接用下與靜環(huán)的端面保持緊密接觸，以達(dá)到密封的目的。觸，以達(dá)到密封的目的。n密封效果好、使用壽命長，但密封效果好、使用壽命長，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造精度高。適用結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造精度高。適用于高溫高壓泵。于高溫高壓泵。b. 機(jī)械密封機(jī)械密封軸端密封裝置軸端密封裝置c. 迷宮式密封迷宮式密封 原理：原理：非接觸型流體動力密封，利用流體流過轉(zhuǎn)子與靜子間的非接觸型流體動力密封，利用流體流過轉(zhuǎn)子與靜子間的微小間隙產(chǎn)生的節(jié)流降壓效應(yīng)來實現(xiàn)密封。微小間隙產(chǎn)生的節(jié)流降壓

9、效應(yīng)來實現(xiàn)密封。軸端密封裝置軸端密封裝置d. 浮動環(huán)密封浮動環(huán)密封 原理原理: 靠軸靠軸(或軸套或軸套)與浮動環(huán)之間的狹窄間隙產(chǎn)生很大的水與浮動環(huán)之間的狹窄間隙產(chǎn)生很大的水力阻力而實現(xiàn)密封的，是采用機(jī)械密封與迷宮式密封原理力阻力而實現(xiàn)密封的，是采用機(jī)械密封與迷宮式密封原理結(jié)合起來的一種新型密封。結(jié)合起來的一種新型密封。軸端密封裝置軸端密封裝置填料密封特點：填料密封特點： 壽命短壽命短 結(jié)構(gòu)簡單結(jié)構(gòu)簡單 不能自補(bǔ)償不能自補(bǔ)償 密封效果一般密封效果一般 中低壓水泵用中低壓水泵用 摩擦耗功大摩擦耗功大機(jī)械密封特點：機(jī)械密封特點： 壽命長壽命長 結(jié)構(gòu)復(fù)雜結(jié)構(gòu)復(fù)雜 能自補(bǔ)償能自補(bǔ)償 密封效果好密封效果好

10、 高溫高壓泵用高溫高壓泵用 摩擦耗功小摩擦耗功小（1）葉輪）葉輪（2）機(jī)殼）機(jī)殼（3）集流器與進(jìn)氣箱）集流器與進(jìn)氣箱 離心風(fēng)機(jī)的主要部件離心風(fēng)機(jī)的主要部件 離心式風(fēng)機(jī)主要結(jié)構(gòu)分解示意圖離心式風(fēng)機(jī)主要結(jié)構(gòu)分解示意圖1-吸入口；吸入口；2-葉輪前盤；葉輪前盤；3-葉片；葉片；4-后盤；后盤；5-機(jī)殼；機(jī)殼；6-出口；出口；7-截流板（風(fēng)舌）；截流板（風(fēng)舌）；8-支架支架葉輪的組成：前盤、后盤、葉片、輪轂葉輪的組成：前盤、后盤、葉片、輪轂葉片式泵與風(fēng)機(jī)的主要部件及結(jié)構(gòu)形式葉片式泵與風(fēng)機(jī)的主要部件及結(jié)構(gòu)形式離心風(fēng)機(jī)離心風(fēng)機(jī)-葉輪葉輪葉片式泵與風(fēng)機(jī)的主要部件及結(jié)構(gòu)形式葉片式泵與風(fēng)機(jī)的主要部件及結(jié)構(gòu)形式離

11、心風(fēng)機(jī)離心風(fēng)機(jī)-葉輪葉輪集流器集流器：裝在葉輪進(jìn)口，以最小的阻力損失引導(dǎo)氣流均勻的充滿葉：裝在葉輪進(jìn)口，以最小的阻力損失引導(dǎo)氣流均勻的充滿葉 輪入口。輪入口。葉片式泵與風(fēng)機(jī)的主要部件及結(jié)構(gòu)形式葉片式泵與風(fēng)機(jī)的主要部件及結(jié)構(gòu)形式離心風(fēng)機(jī)離心風(fēng)機(jī)-集流器集流器 離心風(fēng)機(jī)離心風(fēng)機(jī)集流器集流器n 集流器裝置在葉輪前，它應(yīng)集流器裝置在葉輪前，它應(yīng)使氣流能均勻地充滿葉輪的使氣流能均勻地充滿葉輪的 入口截面，入口截面，并且氣流通過它時的阻力損失應(yīng)該最小。并且氣流通過它時的阻力損失應(yīng)該最小。 圓筒形：圓筒形：葉輪進(jìn)口處會形成渦流區(qū)，直接從大氣進(jìn)氣時效果更圓錐形：圓錐形：好于圓筒形，但它太短，效果不佳?；』?形

12、：形：好于前兩種，錐弧形：錐弧形：最佳，高效風(fēng)機(jī)基本上都采用此種集流器。葉片式泵與風(fēng)機(jī)的主要部件及結(jié)構(gòu)形式葉片式泵與風(fēng)機(jī)的主要部件及結(jié)構(gòu)形式離心風(fēng)機(jī)離心風(fēng)機(jī)-進(jìn)氣箱進(jìn)氣箱進(jìn)氣箱：進(jìn)氣箱： 離心風(fēng)機(jī)離心風(fēng)機(jī)進(jìn)氣箱進(jìn)氣箱n集流器前的集流器前的進(jìn)氣箱作用：改善氣流的流動狀況進(jìn)氣箱作用：改善氣流的流動狀況（由于結(jié)（由于結(jié)構(gòu)上的需要，如風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)口前裝接彎管構(gòu)上的需要，如風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)口前裝接彎管氣流轉(zhuǎn)彎流速氣流轉(zhuǎn)彎流速分布不均勻分布不均勻 ）葉片式泵與風(fēng)機(jī)的主要部件及結(jié)構(gòu)形式葉片式泵與風(fēng)機(jī)的主要部件及結(jié)構(gòu)形式離心風(fēng)機(jī)離心風(fēng)機(jī)-機(jī)殼機(jī)殼 離心風(fēng)機(jī)離心風(fēng)機(jī)蝸殼蝸殼n作用：作用： 匯集葉輪流出的氣流，然后引向出口，

13、與此匯集葉輪流出的氣流，然后引向出口，與此同時將氣流的一部分動能轉(zhuǎn)變成壓力能。同時將氣流的一部分動能轉(zhuǎn)變成壓力能。n蝸殼的外形：蝸殼的外形： 阿基米德螺旋線、對數(shù)螺旋線 n蝸殼出口擴(kuò)壓器蝸殼出口擴(kuò)壓器: 因為氣流從蝸殼流出時向葉輪旋轉(zhuǎn)方向偏斜，所以擴(kuò)壓器一般做成向葉輪一邊擴(kuò)大，其擴(kuò)散角通常為68。 離心通風(fēng)機(jī)蝸殼出口附近有離心通風(fēng)機(jī)蝸殼出口附近有“舌狀舌狀”結(jié)構(gòu)，一般稱作蝸結(jié)構(gòu)，一般稱作蝸舌。舌。蝸舌可以防止氣體在機(jī)殼內(nèi)循環(huán)流動。蝸舌可以防止氣體在機(jī)殼內(nèi)循環(huán)流動。 蝸舌組成：尖舌、深舌、短舌、平舌蝸舌組成：尖舌、深舌、短舌、平舌 尖舌：尖舌：風(fēng)機(jī)雖然最高效率較高，但效率曲線較陡，且噪聲大，風(fēng)風(fēng)

14、機(jī)雖然最高效率較高，但效率曲線較陡，且噪聲大，風(fēng)機(jī)性能惡化，不能使用。機(jī)性能惡化，不能使用。 深舌：深舌：大多用于低比轉(zhuǎn)速通風(fēng)機(jī)，大多用于低比轉(zhuǎn)速通風(fēng)機(jī)， 短舌：短舌：大多用于高比轉(zhuǎn)速通風(fēng)機(jī)。大多用于高比轉(zhuǎn)速通風(fēng)機(jī)。 平舌：平舌：風(fēng)機(jī)雖然效率較尖舌的低，但效率曲線較平坦，且噪聲小。風(fēng)機(jī)雖然效率較尖舌的低，但效率曲線較平坦，且噪聲小。n蝸舌頂端與葉輪外徑的間隙蝸舌頂端與葉輪外徑的間隙s，對噪聲的影響較大。間隙，對噪聲的影響較大。間隙s小，噪小，噪聲大；間隙聲大；間隙s大，噪聲減小。一般取大，噪聲減小。一般取s=(0.050.10)D2。n蝸舌頂端的圓弧蝸舌頂端的圓弧r，對風(fēng)機(jī)氣動力性能無明顯影響

15、，但對噪聲影，對風(fēng)機(jī)氣動力性能無明顯影響，但對噪聲影響較大。響較大。 圓弧半徑圓弧半徑r小，噪聲會增大，一般取小，噪聲會增大，一般取r=(0.030.06)D2。n由于由于葉輪的旋轉(zhuǎn)葉輪中心附近的液體受離心力作用，葉輪的旋轉(zhuǎn)葉輪中心附近的液體受離心力作用，被甩向葉輪的周圍，這時被甩向葉輪的周圍，這時在葉輪中心附近形成了局部在葉輪中心附近形成了局部真空，真空，貯液槽內(nèi)的液體在大氣壓作用下經(jīng)吸入管進(jìn)入貯液槽內(nèi)的液體在大氣壓作用下經(jīng)吸入管進(jìn)入葉輪中，因此葉輪不斷旋轉(zhuǎn)，泵便能不斷吸入液體而葉輪中，因此葉輪不斷旋轉(zhuǎn)，泵便能不斷吸入液體而吸入的液體又不斷地沿排出管排出，并能送到一定高吸入的液體又不斷地沿排

16、出管排出，并能送到一定高度。度。離心泵離心泵的工作：的工作：將泵和吸入管中灌滿液體而啟動后將泵和吸入管中灌滿液體而啟動后(吸液原理）吸液原理） 若離心泵在啟動前泵殼內(nèi)不是充滿液若離心泵在啟動前泵殼內(nèi)不是充滿液體而是空氣，由于空氣的密度遠(yuǎn)小于液體而是空氣，由于空氣的密度遠(yuǎn)小于液體的密度，產(chǎn)生的離心力很小，因而葉體的密度，產(chǎn)生的離心力很小，因而葉輪中心區(qū)形成的低壓不足以將貯槽內(nèi)液輪中心區(qū)形成的低壓不足以將貯槽內(nèi)液體壓入泵內(nèi)，此時雖啟動離心泵但不能體壓入泵內(nèi)，此時雖啟動離心泵但不能夠輸送液體，這種現(xiàn)象稱作夠輸送液體，這種現(xiàn)象稱作氣縛氣縛。表示。表示離心泵無自吸能力。因此在離心泵無自吸能力。因此在啟動

17、泵前一啟動泵前一定要使泵殼內(nèi)充滿液體。定要使泵殼內(nèi)充滿液體。將泵和吸入管中灌滿液體啟動將泵和吸入管中灌滿液體啟動?(通常若吸入口位于貯槽液面上方時，在吸入管路中安通常若吸入口位于貯槽液面上方時，在吸入管路中安裝一單向底閥和濾網(wǎng)，以防止停泵時液體從泵內(nèi)流出和裝一單向底閥和濾網(wǎng)，以防止停泵時液體從泵內(nèi)流出和吸入雜物吸入雜物。)微元質(zhì)量微元質(zhì)量 單位面積上作用的離心力單位面積上作用的離心力dmbrd dr2dmrdF 2221212ppuugg離心力離心力2dFdprdrdA 作用面積作用面積()dArdr d bbrd21222121()2ppppdpuu內(nèi)外緣壓力差內(nèi)外緣壓力差二、流體在葉輪中的

18、運動及速度三角形二、流體在葉輪中的運動及速度三角形（一）流體在葉輪中的運動及速度三角形（一）流體在葉輪中的運動及速度三角形 1、葉輪的軸面投影及平面投影、葉輪的軸面投影及平面投影軸面投影圖軸面投影圖平面投影圖平面投影圖葉片出口寬度葉片出口寬度葉片出口直徑葉片出口直徑葉片進(jìn)口寬度葉片進(jìn)口寬度葉片進(jìn)口直徑葉片進(jìn)口直徑 軸面（子午面）：軸面（子午面）：通過葉輪上的一點和葉輪軸線構(gòu)通過葉輪上的一點和葉輪軸線構(gòu)成平面或經(jīng)過軸心線所作的平面（一個葉輪有無數(shù)個軸成平面或經(jīng)過軸心線所作的平面（一個葉輪有無數(shù)個軸面，但是每個軸面相同）面，但是每個軸面相同） 軸面投影：軸面投影：它是將葉片上每一點繞軸線旋轉(zhuǎn)一定角

19、它是將葉片上每一點繞軸線旋轉(zhuǎn)一定角度投影到同一軸面上的投影，叫軸面投影。度投影到同一軸面上的投影，叫軸面投影。葉輪型式葉輪型式徑流式徑流式混流式混流式軸流式軸流式 平面投影：平面投影： 平面投影是將葉片按工程圖的做法投平面投影是將葉片按工程圖的做法投影到與轉(zhuǎn)軸垂直的面上。影到與轉(zhuǎn)軸垂直的面上。 空間流線空間流線2：液體質(zhì)點運動跡線。液體質(zhì)點運動跡線?？臻g流面空間流面1：流線繞軸線旋轉(zhuǎn)一周形成的回轉(zhuǎn)面叫流流線繞軸線旋轉(zhuǎn)一周形成的回轉(zhuǎn)面叫流面。對于一個葉輪有無數(shù)個流面。面。對于一個葉輪有無數(shù)個流面。軸面流線軸面流線3：流面與軸流面與軸面的交線叫軸面流線。面的交線叫軸面流線。（一個轉(zhuǎn)輪有無數(shù)條軸面（

20、一個轉(zhuǎn)輪有無數(shù)條軸面流線）流線）（1）葉輪中的）葉輪中的葉片為無限多無限薄葉片為無限多無限薄，流體流體微團(tuán)的運動軌跡完全與葉片型線相重合。微團(tuán)的運動軌跡完全與葉片型線相重合。（2）流體為）流體為理想流體理想流體，即不考慮由于粘性，即不考慮由于粘性使速度場不均勻而帶來的葉輪內(nèi)的流動損使速度場不均勻而帶來的葉輪內(nèi)的流動損失。失。（3）流體是）流體是不可壓縮不可壓縮的。的。（4）流動為）流動為定常的定常的，即流動不隨時間變化。，即流動不隨時間變化。（5）流體在葉輪內(nèi)的流動是）流體在葉輪內(nèi)的流動是軸對稱軸對稱的流動。的流動。牽連運動牽連運動 相對運動相對運動 絕對運動絕對運動 uw圓周速度圓周速度u軸

21、面速度軸面速度vm相對速度相對速度w絕對速度絕對速度v軸向速度軸向速度va徑向速度徑向速度vrv圓周分速度圓周分速度vuww 60Dnua, v TvmvqqvAAmvA, v TvmvqqvAAmvA =1sinaDbz bzsDbD 實際過流斷面無葉片時的過流斷面排擠系數(shù)排擠系數(shù), v TvvmvvqqqvAADb離心泵與風(fēng)機(jī)的基本方程式離心泵與風(fēng)機(jī)的基本方程式? 是應(yīng)用動量矩定理推導(dǎo)得到的理想流體通過是應(yīng)用動量矩定理推導(dǎo)得到的理想流體通過離心式泵和風(fēng)機(jī)的理想葉輪所獲得能量的定量離心式泵和風(fēng)機(jī)的理想葉輪所獲得能量的定量計算式計算式。理想流體，理想葉輪理想流體，理想葉輪? 理想流體是指無粘性

22、的沒有能量損失的不可壓理想流體是指無粘性的沒有能量損失的不可壓縮的流體。縮的流體。 理想葉輪是指葉片數(shù)無限多，葉片厚度無限薄理想葉輪是指葉片數(shù)無限多，葉片厚度無限薄的葉輪，即葉輪的的葉輪，即葉輪的 ，Z0 單位重力流體流經(jīng)葉輪時所獲得的能量，即單位重力流體流經(jīng)葉輪時所獲得的能量，即無限多葉片時的理論能頭無限多葉片時的理論能頭 H HT T 為：為： （Pa）單位體積流體流經(jīng)葉輪時所獲得的能量，即無單位體積流體流經(jīng)葉輪時所獲得的能量，即無限多葉片時的理論能頭限多葉片時的理論能頭 p pT T 為：為： 上兩式對軸流式葉輪也成立，故稱其為上兩式對軸流式葉輪也成立，故稱其為葉片式泵與風(fēng)機(jī)的能葉片式泵

23、與風(fēng)機(jī)的能量方程式，又稱歐拉方程式（量方程式，又稱歐拉方程式（Euler.L ，1756.）。）。uuVTTuuggqPH11221(m)uuTTuugHp1122避開了流體在葉輪內(nèi)部復(fù)雜的流動問題，只涉及避開了流體在葉輪內(nèi)部復(fù)雜的流動問題，只涉及葉輪進(jìn)、出口處流體的流動情況。葉輪進(jìn)、出口處流體的流動情況。1 1、分析方法上的特點、分析方法上的特點: :、理論能頭與被輸送流體密度的關(guān)系、理論能頭與被輸送流體密度的關(guān)系: :guuHuuT/1122uuTuup1122 因因 及及 取決于進(jìn)出口速度三角形，取決于進(jìn)出口速度三角形， 取決于液體的種類取決于液體的種類,所以，所以， 僅與葉輪進(jìn)出口速度

24、三僅與葉輪進(jìn)出口速度三角形有關(guān)，而與液體的種類無關(guān)。角形有關(guān)，而與液體的種類無關(guān)。 不僅與葉輪進(jìn)不僅與葉輪進(jìn)出口速度三角形有關(guān)，而且與氣體種類有關(guān)。出口速度三角形有關(guān)，而且與氣體種類有關(guān)。22uu11uuTHTp3、提高無限多葉片時理論能頭的幾項措施、提高無限多葉片時理論能頭的幾項措施：（1 1） 1u1u 反映了泵與風(fēng)機(jī)的吸入條件。設(shè)計時一般盡量使反映了泵與風(fēng)機(jī)的吸入條件。設(shè)計時一般盡量使 1 19090 （ 1u1u 0 0），流體在進(jìn)口近似為），流體在進(jìn)口近似為徑向或無預(yù)旋流入徑向或無預(yù)旋流入。 （2 2）。因因u u2 2= = D D2 2n n/60/60，故，故D D2 2 和和

25、n n H HT T 。 目前火力發(fā)電廠大型給水泵的轉(zhuǎn)速已高達(dá)目前火力發(fā)電廠大型給水泵的轉(zhuǎn)速已高達(dá)7500r/min7500r/min。（）(m)D2 和和n 受到什么限制嗎？受到什么限制嗎？ uuTuugH11221uuTTuugHp11224 4、能量方程式的第二形式：、能量方程式的第二形式：由葉輪葉片進(jìn)、出口速度三角形可知：由葉輪葉片進(jìn)、出口速度三角形可知： 其中其中i=1或或 i=2，將上式代入理論揚程，將上式代入理論揚程HT 的表達(dá)式，得：的表達(dá)式，得： 222221122221222stTdgHuwHuwggH22221cosiiiiiiiuiwuuu第一項第一項表示流體在葉輪內(nèi)旋

26、轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的離心力所做的功；表示流體在葉輪內(nèi)旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的離心力所做的功；第二項第二項表示由于葉道展寬，相對速度降低而獲得的壓能；表示由于葉道展寬，相對速度降低而獲得的壓能；第三項第三項表示動壓水頭增量表示動壓水頭增量222222211221222TuuwwHggg222222211221222TuuwwHgggstdHH 第一部分第一部分H Hstst ：共同表示了流體流經(jīng)葉輪時：共同表示了流體流經(jīng)葉輪時靜能頭靜能頭的增加值的增加值 第二部分第二部分H Hd d ：表示流體流經(jīng)葉輪時：表示流體流經(jīng)葉輪時動能頭的增加值動能頭的增加值葉片出口安裝角：葉片出口安裝角： 2y = （葉片出口切向，（葉片

27、出口切向，- - u2）2a90（前彎式葉片）（前彎式葉片） 以以 進(jìn)入葉輪時，其理論揚程為進(jìn)入葉輪時，其理論揚程為19022Tuu vHg2T222(cot)mauHuvg分析條件：相同葉輪內(nèi)外徑、轉(zhuǎn)速、葉片進(jìn)口安裝角、流量分析條件：相同葉輪內(nèi)外徑、轉(zhuǎn)速、葉片進(jìn)口安裝角、流量1 1、2a2a909090（前彎式葉片）（前彎式葉片） 以以 進(jìn)入葉輪時，其理論揚程為進(jìn)入葉輪時，其理論揚程為19022Tuu vHg2T222(cot)mauHuvg22 max2cotamuv 222TuHgmavu22min,2cot0THguHT22mavu22min,2cotguHT2222cot0a1stT

28、ddTTTHHHHHHH222222/211/2uuuvgvu vgu 20uv290a22uvu1/222 ,maxaa222uvu3 3、當(dāng)當(dāng) 時，時， 流體獲得的總揚程全部為動揚流體獲得的總揚程全部為動揚程，靜揚程為零。程，靜揚程為零。022 ,minaa1 葉片出口安裝角的選用原則葉片出口安裝角的選用原則 （1 1）為了提高泵與風(fēng)機(jī)的效率和降低噪聲，工程上對離）為了提高泵與風(fēng)機(jī)的效率和降低噪聲，工程上對離心式泵均采用心式泵均采用后向式葉輪后向式葉輪； （2 2）為了提高壓頭、流量、縮小尺寸，減輕重量，工）為了提高壓頭、流量、縮小尺寸，減輕重量，工程上對小型通風(fēng)機(jī)也可采用程上對小型通風(fēng)機(jī)

29、也可采用前向式葉輪前向式葉輪； （3 3）由于）由于徑向式葉輪徑向式葉輪防磨、防積垢性能好，所以，可防磨、防積垢性能好，所以，可用做引風(fēng)機(jī)、排塵風(fēng)機(jī)和耐磨高溫風(fēng)機(jī)等。用做引風(fēng)機(jī)、排塵風(fēng)機(jī)和耐磨高溫風(fēng)機(jī)等。 歐拉方程的修正歐拉方程的修正n假定（假定（3 3）流體為不可壓）流體為不可壓縮流體（縮流體（4 4）流動為恒定）流動為恒定流在實際中可以達(dá)到；流在實際中可以達(dá)到； （5 5）的確是軸對稱）的確是軸對稱n 假定（假定（1 1）葉輪的葉片數(shù)）葉輪的葉片數(shù)目為無限多，葉片厚度為目為無限多，葉片厚度為無限?。唬o限??；（2 2）理想流體）理想流體是不可能的；是不可能的；五、有限葉片葉輪中流體的運動五

30、、有限葉片葉輪中流體的運動AAA 軸向渦流的概念軸向渦流的概念 1 1、無限葉片數(shù)的理解、無限葉片數(shù)的理解 葉片型線嚴(yán)格控制流體流動。葉片型線嚴(yán)格控制流體流動。2 2、有限葉片數(shù)的理解葉片型線不能完全控制流體流動。有限葉片數(shù)的理解葉片型線不能完全控制流體流動。 AA軸向渦流試驗軸向渦流試驗3 3、軸向渦流軸向渦流流體流體(理想理想)相對于旋轉(zhuǎn)的容器，由于其慣相對于旋轉(zhuǎn)的容器，由于其慣性產(chǎn)生一個與旋轉(zhuǎn)容器反向的旋轉(zhuǎn)運動。性產(chǎn)生一個與旋轉(zhuǎn)容器反向的旋轉(zhuǎn)運動。流體在葉輪流道中的流動流體在葉輪流道中的流動軸向渦流軸向渦流無限葉片數(shù)無限葉片數(shù)有限葉片數(shù)有限葉片數(shù)A 出口速度三角形變化出口速度三角形變化n

31、由于流體分布不均勻，由于流體分布不均勻，出口速度三角形由出口速度三角形由abcabc變?yōu)樽優(yōu)閍bd abd 有限葉片葉輪進(jìn)出口速度三角形的變化有限葉片葉輪進(jìn)出口速度三角形的變化由于由于 軸向渦流使速度產(chǎn)生滑移，導(dǎo)致軸向渦流使速度產(chǎn)生滑移，導(dǎo)致 ， 使有限葉片葉輪的理論揚程下降。使有限葉片葉輪的理論揚程下降。22T22u1 1uT1()ggVPHuuq（） 2211,uuuuT22u1 1u1()gHuu（） 其滑移量如圖所示為其滑移量如圖所示為: :uuwv 22uuuvvv2221uuTTuuvvHKHvv 2221uuuuvvuu 六、滑移系數(shù)六、滑移系數(shù) 和環(huán)流系數(shù)和環(huán)流系數(shù)K K和和

32、都是對都是對 的修正系數(shù)。的修正系數(shù)。TH 不是效率，不是由損失造成的；不是效率，不是由損失造成的；流體慣性流體慣性有限葉片有限葉片軸向滑移；軸向滑移；K = f（結(jié)構(gòu)）。（結(jié)構(gòu)）。bK為環(huán)流系數(shù)為環(huán)流系數(shù)T1u12u2T1KHuugHa. HT(pT) HT (pT) ，即：即： T1u12u2TKpuup六、粘性流體對能量方程式的修正六、粘性流體對能量方程式的修正實際（粘性）流體實際（粘性）流體流動效率修正流動效率修正對于泵：對于泵：221 11ThThuuhHHKHKu vu vgm對于風(fēng)機(jī)：對于風(fēng)機(jī)：221 1huhTuhTppKpKu vu vaP七、流體進(jìn)入葉輪前的預(yù)旋七、流體進(jìn)入

33、葉輪前的預(yù)旋 預(yù)旋可分為預(yù)旋可分為強(qiáng)制預(yù)旋強(qiáng)制預(yù)旋和和自由預(yù)旋自由預(yù)旋。 （一）強(qiáng)制預(yù)旋（一）強(qiáng)制預(yù)旋 強(qiáng)制預(yù)旋是強(qiáng)制預(yù)旋是由結(jié)構(gòu)上的外界因素由結(jié)構(gòu)上的外界因素造成的。強(qiáng)制預(yù)旋造成的。強(qiáng)制預(yù)旋時，流量保持不變，即軸面速度保持不變。時，流量保持不變，即軸面速度保持不變。 正預(yù)旋正預(yù)旋 改善流改善流動，理論揚程降低，動，理論揚程降低，提高抗汽蝕性能，提提高抗汽蝕性能，提高效率。高效率。負(fù)預(yù)旋負(fù)預(yù)旋 理論揚理論揚程增加，但抗汽蝕性程增加，但抗汽蝕性能下降，效率降低。能下降，效率降低。190190（二）自由預(yù)旋（二）自由預(yù)旋 自由預(yù)旋與結(jié)構(gòu)無關(guān)，而是自由預(yù)旋與結(jié)構(gòu)無關(guān)，而是由于流量的改變由于流量的改變

34、造成的。造成的?；灸芰糠匠淌交灸芰糠匠淌?122uupT對于風(fēng)機(jī)：222212222212122wwuupT aP aPuuTuugH11221對于泵：ggwwguuHT222212222212122 m m22uTuHg對于泵：ggwguHT222222222uTup22對于風(fēng)機(jī)：222222222wupT m m aP aPTTKHH對于泵：ThHHTTKpp對于風(fēng)機(jī)：Thpp m m aP aPp離心泵輸送含有雜質(zhì)的液體時，按是否有離心泵輸送含有雜質(zhì)的液體時，按是否有前、后蓋板區(qū)分的葉輪形式不宜采用（前、后蓋板區(qū)分的葉輪形式不宜采用（）A封閉式封閉式 B半開式半開式 C開式開式 D全

35、不宜采用全不宜采用p離心式泵或風(fēng)機(jī)按葉片的型式可分為離心式泵或風(fēng)機(jī)按葉片的型式可分為_、_和和_三大類。三大類。 p葉輪式泵或風(fēng)機(jī)葉輪式泵或風(fēng)機(jī)按流體流過葉輪時的方向按流體流過葉輪時的方向不同不同，可分為，可分為 、 和和 三類。三類。p離心式泵的主要部件不包括離心式泵的主要部件不包括_ A 葉輪葉輪 B 汽缸汽缸 C 機(jī)殼機(jī)殼 D 吸入室吸入室p葉輪的作用是使流體獲得（葉輪的作用是使流體獲得（ ）。）。 A動能動能 B壓能壓能 C能量能量 D速度速度p風(fēng)機(jī)蝸殼的作用是（風(fēng)機(jī)蝸殼的作用是（ ）。）。 A導(dǎo)向流體導(dǎo)向流體 B使流體加速使流體加速 C使流體的能量增加使流體的能量增加 D收集流體，并使流體的部分動能轉(zhuǎn)變?yōu)閴耗苁占黧w，并使流體的部分動能轉(zhuǎn)變?yōu)閴耗?=1sinaDb