流體輸配管網(wǎng)第5章(2)

1、5.5 性能曲線及葉型對(duì)性能的影響性能曲線及葉型對(duì)性能的影響泵與風(fēng)機(jī)的性能曲線)( )( )(321QfQfNQfH 5.5.1 理論性能曲線理論性能曲線nHTQTnNTQT分析基礎(chǔ)：歐拉方程（1）HTQT221uTvugH2222ctgvuvruconstnDunctgbDQuguctggvuguHTrT602222222222222一定，則TTQBctgAH2222rTvbDQuvu葉片形式（1）HTQT（2）NTQTTTTeHQgNN222 )(TTTTTQDctgCQctgBQAQN理想狀況下：（2） NTQT前向型葉片易發(fā)生電機(jī)超載。后向型幾乎不會(huì)發(fā)生超載現(xiàn)象。22 TTTQDctg

2、CQ N（1）葉片的幾種形式（2）葉片安裝角對(duì)壓力的影響（3）幾種葉片形式的比較5.5.2 葉型對(duì)性能的影響葉型對(duì)性能的影響葉片安裝角對(duì)壓力的影響22uvu22uvu22uvu葉片安裝角對(duì)壓力的影響gvgvvgvvHurTd2222222222122若流體徑向進(jìn)入葉道；葉片間若流體徑向進(jìn)入葉道；葉片間進(jìn)口處圓周截面積等于出口。進(jìn)口處圓周截面積等于出口。AvAvAvvugHrruT211221分析：n揚(yáng)程揚(yáng)程H HT T與與v vu2u2成正比。在其他條件相成正比。在其他條件相同時(shí)，采用前向葉片的葉輪給出的能同時(shí)，采用前向葉片的葉輪給出的能量高，后向葉片的最低，而徑向葉片量高，后向葉片的最低，而

3、徑向葉片的居中。的居中。n后向葉片型葉輪的后向葉片型葉輪的v vu2u2較小，全部理較小，全部理論揚(yáng)程中的動(dòng)壓頭成分較少；前向葉論揚(yáng)程中的動(dòng)壓頭成分較少；前向葉型葉輪型葉輪v vu2u2較大，動(dòng)壓頭成分較多而較大，動(dòng)壓頭成分較多而靜壓頭成分減少。靜壓頭成分減少。分析：n動(dòng)壓頭成分大，流體在擴(kuò)壓器中的流速大，動(dòng)靜動(dòng)壓頭成分大，流體在擴(kuò)壓器中的流速大，動(dòng)靜壓轉(zhuǎn)換損失較大。其它條件相同，前向葉型泵壓轉(zhuǎn)換損失較大。其它條件相同，前向葉型泵( (風(fēng)風(fēng)機(jī)機(jī)) )總揚(yáng)程較大，但損失也大，效率較低?？倱P(yáng)程較大，但損失也大，效率較低。n離心式泵全部采用后向葉輪。大型風(fēng)機(jī)中，為增離心式泵全部采用后向葉輪。大型風(fēng)機(jī)

4、中，為增加效率和降低噪聲，也大都采用后向葉型。加效率和降低噪聲，也大都采用后向葉型。n中小型風(fēng)機(jī)，效率不是主要考率因素，也有采用中小型風(fēng)機(jī)，效率不是主要考率因素，也有采用前向葉型的。這是因?yàn)榍跋蛉~型風(fēng)機(jī)，在相同壓前向葉型的。這是因?yàn)榍跋蛉~型風(fēng)機(jī)，在相同壓頭下，輪徑和外形可以做得較小。微型風(fēng)機(jī)則大頭下，輪徑和外形可以做得較小。微型風(fēng)機(jī)則大都采用前向葉型葉輪。都采用前向葉型葉輪。n徑向葉型葉輪的泵或風(fēng)機(jī)的性能介于兩者之間。徑向葉型葉輪的泵或風(fēng)機(jī)的性能介于兩者之間。（3）幾種葉片形式的比較）幾種葉片形式的比較n（1）從流體所獲得的揚(yáng)程看，前向葉片最大，徑向葉片稍次，后向葉片最小。n（2）從效率觀點(diǎn)看

5、，后向葉片最高，徑向葉片居中，前向葉片最低。n（3）從結(jié)構(gòu)尺寸看，流量和轉(zhuǎn)速一定時(shí)，達(dá)到相同的壓力，前向葉輪直徑最小，而徑向葉輪稍次，后向葉輪最大。n（4）從工藝觀點(diǎn)看，直葉片制造最簡單。5.5.3 泵與風(fēng)機(jī)的實(shí)際性能曲線泵與風(fēng)機(jī)的實(shí)際性能曲線TTQBctgAH2離心風(fēng)機(jī)的特性曲線離心風(fēng)機(jī)的特性曲線5.5.4泵與風(fēng)機(jī)性能試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)與試驗(yàn)方法泵與風(fēng)機(jī)性能試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)與試驗(yàn)方法n自學(xué)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)和方法n說明：實(shí)際性能曲線考慮了泵與風(fēng)機(jī)自身的各種損失，是在標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)裝置中得出的，實(shí)驗(yàn)裝置盡可能避免管網(wǎng)對(duì)泵（或風(fēng)機(jī)）的影響。n它們?cè)诠芫W(wǎng)中的性能曲線可能還會(huì)有所不同，這需要對(duì)泵（或風(fēng)機(jī)） 與管網(wǎng)進(jìn)行合理匹配與連接，

6、盡量減小管網(wǎng)對(duì)泵（或風(fēng)機(jī)）的性能造成的影響。5.6 相似律與比轉(zhuǎn)數(shù)相似律與比轉(zhuǎn)數(shù)5.6.1 泵與風(fēng)機(jī)的相似原理5.6.2 泵與風(fēng)機(jī)的相似律及其應(yīng)用5.6.3 比轉(zhuǎn)數(shù)5.6.4 泵與風(fēng)機(jī)的無因次性能曲線5.6.1 泵與風(fēng)機(jī)的相似原理n相似條件前提前提：幾何相似目標(biāo)目標(biāo)：運(yùn)動(dòng)相似保證保證：動(dòng)力相似112211221122kbbbbDDDD22112v2v1v1v2ww1w1w2u2u1u1u2eceRRuuEE5.6.1 泵與風(fēng)機(jī)的相似原理n入口速度三角形相似在在幾何相似幾何相似的泵與風(fēng)機(jī)中，若能保持的泵與風(fēng)機(jī)中，若能保持葉片入口速度三角形相似葉片入口速度三角形相似，且對(duì)應(yīng)點(diǎn)且對(duì)應(yīng)點(diǎn)的慣性力與粘性

7、力的比值相等的慣性力與粘性力的比值相等，則其，則其流動(dòng)過程必然相似。流動(dòng)過程必然相似。5.6.1 泵與風(fēng)機(jī)的相似原理11111111212121211122221111222111222222111222,44,44uvuvuvuvuvuvuvuvQQuunDnDnDnDuuuDvbDuDQQuDvbDuDQQrrrrrr，若流量系數(shù)相等流量系數(shù)相等，則入口速度三角形相似。泵與風(fēng)機(jī)內(nèi)部的流動(dòng)常處于雷諾自模區(qū)流動(dòng)常處于雷諾自模區(qū)。5.6.1 泵與風(fēng)機(jī)的相似原理n流動(dòng)過程相似的工作狀況相似工況。n泵或風(fēng)機(jī)的一個(gè)工作狀況（簡稱工況）對(duì)應(yīng)H-Q性能曲線上的一點(diǎn)，或稱為工況點(diǎn)，對(duì)應(yīng)著一個(gè)流動(dòng)過程。n當(dāng)兩

8、泵或風(fēng)機(jī)(或同一泵或風(fēng)機(jī))的兩個(gè)工況的流動(dòng)過程相似，則它們的對(duì)應(yīng)工況稱為相似工況。n相似工況下，性能參數(shù)有特定的對(duì)應(yīng)關(guān)系。流量系數(shù)相等。 QQ 5.6.1 泵與風(fēng)機(jī)的相似原理n在相似工況下，其運(yùn)動(dòng)相似，則必然已滿足動(dòng)力相似的條件。212111vvpp222222vvpp2211pppppppppp12122222vpvp2222vPvP2222uPuP全壓系數(shù)相等。 PP 5.6.1 泵與風(fēng)機(jī)的相似原理n相應(yīng)地，相似工況下有：功率系數(shù)相等。 NN 效率相等。 PPQQ；5.6.2 泵與風(fēng)機(jī)的相似律及其應(yīng)用n相似工況下相似工況下的性能參數(shù)之間的關(guān)系22222222222222)()(nnDDnD

9、nDuuPP2222)()(nnDDPPHH全壓（揚(yáng)程）關(guān)系：全壓（揚(yáng)程）關(guān)系：5.6.2 泵與風(fēng)機(jī)的相似律及其應(yīng)用流量關(guān)系流量關(guān)系nnDDnDDnDDuDuDQQ322222222222222)(44流量系數(shù)相等： QQ 5.6.2 泵與風(fēng)機(jī)的相似律及其應(yīng)用功率關(guān)系功率關(guān)系3522352352)()(nnDDnDnDNN效率關(guān)系效率關(guān)系若兩個(gè)工況間的性能若兩個(gè)工況間的性能參數(shù)滿足上述關(guān)系，參數(shù)滿足上述關(guān)系，則二者是相似工況。則二者是相似工況。5.6.2 泵與風(fēng)機(jī)的相似律及其應(yīng)用5.6.3 比轉(zhuǎn)數(shù)n1.比轉(zhuǎn)數(shù)的公式2222)()(nnDDPPnnDDQQ322)(QQnnPPnnDD323)(

10、)(得：上兩式消去43214321)()(PQnPQn5.6.3 比轉(zhuǎn)數(shù)n無因次綜合特性參數(shù)：4321)(PQnn比轉(zhuǎn)數(shù)：4321PQnns同種流體5.6.3 比轉(zhuǎn)數(shù)n說明：（1）實(shí)際計(jì)算有工程習(xí)慣問題。風(fēng)機(jī)：P為換算到標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)的全壓。水泵：H為水泵揚(yáng)程，mH2O43212 . 1PQnns432165. 3HQnns泵的比轉(zhuǎn)數(shù)在數(shù)值上等于幾何相似的泵在流量為0.075m3s、揚(yáng)程達(dá)1mH2O時(shí)的轉(zhuǎn)數(shù)。通風(fēng)機(jī)的比轉(zhuǎn)數(shù)在數(shù)值上等于幾何相似的通風(fēng)機(jī)在全壓為1Pa(9.81Pa，1mmH2O),流量為1m3s時(shí)的轉(zhuǎn)速。5.6.3 比轉(zhuǎn)數(shù)說明：n(2)同一機(jī)器不同點(diǎn)，比轉(zhuǎn)速計(jì)算值不相同（？），通常用最

11、高效率點(diǎn)的參數(shù)計(jì)算。n(3)相似條件下，泵與風(fēng)機(jī)的比轉(zhuǎn)數(shù)相等，但比轉(zhuǎn)數(shù)相等不是相似的充分條件。5.6.3 比轉(zhuǎn)數(shù)（1）用比轉(zhuǎn)數(shù)劃分泵與風(fēng)機(jī)的類型）用比轉(zhuǎn)數(shù)劃分泵與風(fēng)機(jī)的類型n泵與風(fēng)機(jī)的比轉(zhuǎn)數(shù)與流量的平方根成正比，與全壓的3/4次方成反比。即比轉(zhuǎn)數(shù)大，反映泵與風(fēng)機(jī)的流量大、壓力低；反之，比轉(zhuǎn)數(shù)小，則流量小、壓力高。n用比轉(zhuǎn)數(shù)的大小來劃分泵與風(fēng)機(jī)的類型。如：nns=2.712(1565) 前彎型泵與風(fēng)機(jī)；nns=3.616.6 (2090) 后彎型泵與風(fēng)機(jī)；nns=16.6 17.6 (9095) 單級(jí)雙進(jìn)氣或并聯(lián)離心式泵與風(fēng)機(jī)。5.6.3 比轉(zhuǎn)數(shù)（2）比轉(zhuǎn)數(shù)的大小反映葉輪的幾何形狀）比轉(zhuǎn)數(shù)的大小反映葉輪的幾何形狀n比轉(zhuǎn)數(shù)是壓力系數(shù)及流量系數(shù)的函數(shù)。n同一類型的泵與風(fēng)機(jī)中，比轉(zhuǎn)數(shù)越大，流量系數(shù)越大，即葉輪出口相對(duì)寬度b2/ D2大n比轉(zhuǎn)數(shù)越小，流量系數(shù)越小，則相應(yīng)葉輪的出口寬度b2與其直徑D2之比就越小。(表5-6-2) 5.6.3 比轉(zhuǎn)數(shù)（3）比轉(zhuǎn)數(shù)可用于泵與風(fēng)機(jī)的相似設(shè)計(jì)）比轉(zhuǎn)數(shù)可用于泵與風(fēng)機(jī)的相似設(shè)計(jì)n由于比轉(zhuǎn)數(shù)具有重要的特征及實(shí)用意義，目前，我國的離心式泵與風(fēng)機(jī)命名中，比轉(zhuǎn)數(shù)是重要的一項(xiàng)。5.6.4 泵與風(fēng)機(jī)的無因次性能曲線n例題。n4-72-11NO.5A ,n=2900rpmn4-72-11NO.6D ,n=1450rpmP(mmH2O)319/0.4