《泵與風(fēng)機(jī)》第一章

緒論一、泵與風(fēng)機(jī)在建筑環(huán)境與設(shè)備工程專業(yè)的應(yīng)用1、泵與風(fēng)機(jī)在各行各業(yè)均有廣泛的應(yīng)用表現(xiàn)為：應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣，如采礦、冶金、電力、石油、化工、市政、建筑以及農(nóng)林等部門。特點(diǎn)為：形式越來越多、角色越來越重要、規(guī)模與投資越來越大、功能分類愈分愈細(xì)、耗能比例越來越大。2、泵與風(fēng)機(jī)在建環(huán)專業(yè)的作用與地位⑴在建環(huán)專業(yè)的各類系統(tǒng)中，起“心臟〞作用。⑵作為機(jī)電設(shè)備，“維修〞、“維護(hù)〞量很大，顯得它們非常重要。⑶能耗很大，從這個(gè)方面講也是重點(diǎn)管理對(duì)象。緒論二、泵的開展趨勢(shì)1、大型化、大容量化在40年前，5萬千瓦的發(fā)電機(jī)組被看做是一個(gè)重大的技術(shù)成就，而今天它只能用來驅(qū)動(dòng)一臺(tái)130萬千瓦大型汽輪發(fā)電機(jī)組的給水泵。目前，世界上巨型軸流泵的葉輪直徑已達(dá)7米，潛水泵直徑已達(dá)1米，用于城市及工業(yè)企業(yè)給水工程中的雙吸離心泵的功率已達(dá)5500千瓦。2、高揚(yáng)程化、高速化目前，水泵的單揚(yáng)程已打破了10兆帕的記錄。要進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)高揚(yáng)程化，勢(shì)必要提高泵的轉(zhuǎn)速。3、系列化、通用化、標(biāo)準(zhǔn)化“三化〞，是現(xiàn)代化工業(yè)化生產(chǎn)工藝的必然要求。1975年，國際標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)制訂了額定壓力為0.72兆帕的單級(jí)離心泵的主要尺寸及規(guī)格參數(shù)〔ISO2858－1975E〕。我國自1958年以來，在統(tǒng)一型號(hào)、系列分類、定型尺寸等方面也做了不少工作。目前“三化〞的程度在不斷提高。緒論三、風(fēng)機(jī)的開展趨勢(shì) 4、不斷提高常規(guī)產(chǎn)品的質(zhì)量和水平，大力開展高速、高溫、高壓、高效率以及大容量的各類特殊產(chǎn)品。1、系列化、通用化、標(biāo)準(zhǔn)化3、多樣化，滿足特殊需求比方，“抗磨損〞、“抗酸堿〞、“耐高溫〞等。2、高效、節(jié)能、降噪、自控比方，用于室內(nèi)空調(diào)的“靜音〞風(fēng)機(jī)、用于流量控制的“調(diào)速〞風(fēng)機(jī)等。二、泵的開展趨勢(shì) 緒論四、本課程的主要內(nèi)容1、離心式泵與風(fēng)機(jī)的理論根底⑴泵與風(fēng)機(jī)工作原理⑵泵與風(fēng)機(jī)理論揚(yáng)程方程式⑶泵與風(fēng)機(jī)性能曲線⑷泵與風(fēng)機(jī)比轉(zhuǎn)數(shù)2、離心式泵與風(fēng)機(jī)的構(gòu)造3、離心式泵與風(fēng)機(jī)運(yùn)行與安裝4、離心式泵與風(fēng)機(jī)的管路工作特點(diǎn)5、離心式泵與風(fēng)機(jī)的調(diào)節(jié)與選擇五、本課程主要要求1、正常完成課堂教學(xué)，經(jīng)過結(jié)課考試，綜合成績合格。2、綜合成績包括平時(shí)成績與結(jié)課成績兩局部。平時(shí)成績占20～30％，結(jié)課成績占70～80％。3、平時(shí)成績主要考核：課堂紀(jì)律、出勤、課堂提問、作業(yè)等。4、結(jié)課考試采用閉卷考試，120分鐘，總分值100分。5、出勤缺乏2/3的同學(xué)，按學(xué)院規(guī)定，不得參加結(jié)課考試。第一章離心式泵與風(fēng)機(jī)的理論根底

第一節(jié)泵與風(fēng)機(jī)的分類一、泵的定義與分類1、泵的定義：是輸送和提升液體的機(jī)器。它把原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為被輸送液體的能量，使液體獲得動(dòng)能或勢(shì)能。2、泵的分類〔按工作原理分〕〔1〕、葉片式水泵：它對(duì)液體的壓送是靠裝有葉片的葉輪高速旋轉(zhuǎn)而完成的，如離心泵、軸流泵、混流泵等。〔2〕、容積式水泵：它對(duì)液體的壓送是靠泵體工作室容積的改變來完成的，如活塞式往復(fù)泵、柱塞式往復(fù)泵、轉(zhuǎn)子泵等?！?〕、其它類型水泵：螺旋泵、射流泵、氣升泵等。第一章離心式泵與風(fēng)機(jī)的理論根底

第一節(jié)泵與風(fēng)機(jī)的分類二、風(fēng)機(jī)的定義與分類1、風(fēng)機(jī)的定義：是壓送和抽吸氣體的機(jī)器。它把原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為被輸送氣體的能量，使氣體獲得動(dòng)能或勢(shì)能。風(fēng)機(jī)有通風(fēng)機(jī)和鼓風(fēng)機(jī)，與壓縮機(jī)略有區(qū)別。全壓P<1470Pa為通風(fēng)機(jī)，全壓1470Pa<P<3.5×105Pa為鼓風(fēng)機(jī)，“全壓〞>3.5×105Pa為壓縮機(jī)。2、風(fēng)機(jī)的分類〔與水泵的分類根本一致〕〔1〕、葉片式：如離心風(fēng)機(jī)、軸流風(fēng)機(jī)、貫流風(fēng)機(jī)等?！?〕、容積式：羅茨風(fēng)機(jī)等。第一章離心式泵與風(fēng)機(jī)的理論根底

第一節(jié)泵與風(fēng)機(jī)的分類三、泵與風(fēng)機(jī)總型譜圖1、泵的總型譜圖由圖可見，目前定型生產(chǎn)的各類葉片式水泵的使用范圍是相當(dāng)廣泛的，而其中離心泵、軸流泵、混流泵和往復(fù)泵等的使用范圍各具有不同的性能。往復(fù)泵的使用范圍側(cè)重于高揚(yáng)程小流量。軸流泵和混流泵的使用范圍側(cè)重于低揚(yáng)程大流量。而離心泵的使用范圍介乎于兩者之間，工作區(qū)間最廣，產(chǎn)品的品種、系列和規(guī)格也最多。2、結(jié)論以一般的市政給水、建筑用水來說，就其揚(yáng)程和流量范圍，大量采用離心泵和軸流泵。風(fēng)機(jī)的使用情況也大致一樣。所以，本課主要介紹離心式泵與風(fēng)機(jī)。第一章離心式泵與風(fēng)機(jī)的理論根底

第二節(jié)泵與風(fēng)機(jī)的工作原理與性能參數(shù)一、泵與風(fēng)機(jī)的構(gòu)造第一章離心式泵與風(fēng)機(jī)的理論根底

第二節(jié)泵與風(fēng)機(jī)的工作原理與性能參數(shù)一、泵與風(fēng)機(jī)的構(gòu)造第一章離心式泵與風(fēng)機(jī)的理論根底

第二節(jié)泵與風(fēng)機(jī)的工作原理與性能參數(shù)一、泵與風(fēng)機(jī)的構(gòu)造離心式泵與風(fēng)機(jī)的主要結(jié)構(gòu)部件是：葉輪和機(jī)殼。圖為離心式風(fēng)機(jī)的主要結(jié)構(gòu)簡圖。二、泵與風(fēng)機(jī)的工作原理葉輪聯(lián)接在軸上，原動(dòng)機(jī)通過軸帶動(dòng)葉輪旋轉(zhuǎn)，葉片間的氣體也隨著葉輪旋轉(zhuǎn)。氣體獲得的離心力使其從葉片間的出口處〔外緣〕甩出，而擠入機(jī)殼。于是機(jī)殼內(nèi)的氣體壓強(qiáng)增高，氣體被從導(dǎo)向出口排出。氣體被甩出后，葉輪中心局部的氣體壓強(qiáng)降低，吸入口處的氣體得以進(jìn)入葉輪前盤。如是，風(fēng)機(jī)源源不斷地輸送氣體。第一章離心式泵與風(fēng)機(jī)的理論根底

第二節(jié)泵與風(fēng)機(jī)的工作原理與性能參數(shù)二、泵與風(fēng)機(jī)的工作原理對(duì)于水泵，其工作原理與前大同小異。三、泵與風(fēng)機(jī)的性能參數(shù)1、泵的揚(yáng)程H與風(fēng)機(jī)的壓頭P

泵的揚(yáng)程H的定義：泵所輸送的單位重量流量的流體從進(jìn)口至出口的能量增量。也就是單位重量流量的流體通過泵所獲得的有效能量。單位，m。第一章離心式泵與風(fēng)機(jī)的理論根底

第二節(jié)泵與風(fēng)機(jī)的工作原理與性能參數(shù)三、泵與風(fēng)機(jī)的性能參數(shù)1、泵的揚(yáng)程H與風(fēng)機(jī)的壓頭p風(fēng)機(jī)的壓頭p的定義：單位體積流量氣體通過風(fēng)機(jī)所獲得的能量增量。單位為Pa。雖然兩者的單位是m和Pa，但它們均表示能量，具有能量的意義。如分別取泵或風(fēng)機(jī)的進(jìn)口1、出口2為計(jì)算斷面，利用能量方程那么有：第一章離心式泵與風(fēng)機(jī)的理論根底

第二節(jié)泵與風(fēng)機(jī)的工作原理與性能參數(shù)三、泵與風(fēng)機(jī)的性能參數(shù)而風(fēng)機(jī)的壓頭是對(duì)應(yīng)于單位體積流體而言的，p＝γH，故風(fēng)機(jī)的全壓p的單位為Pa。有時(shí)會(huì)用到N/m2或kN/m2。

要注意到：泵的揚(yáng)程為m液柱高度。有時(shí)風(fēng)機(jī)全壓p也用mmH2O表示，1mmH2O＝9.81Pa。1、泵的揚(yáng)程H與風(fēng)機(jī)的壓頭p可見，由于能量方程就是對(duì)應(yīng)于單位重量流體而言的，故泵的揚(yáng)程單位即為m。第一章離心式泵與風(fēng)機(jī)的理論根底

第二節(jié)泵與風(fēng)機(jī)的工作原理與性能參數(shù)三、泵與風(fēng)機(jī)的性能參數(shù)2、流量Q流量Q的定義：單位時(shí)間內(nèi)泵或風(fēng)機(jī)所輸送的流體量。單位為“m3/s〞或“m3/h〞。對(duì)于泵還用到“l(fā)/s〞或“t/s〞。3、功率N及效率η⑴功率泵由泵的揚(yáng)程定義，在單位時(shí)間內(nèi)通過泵的流體所獲得的總能量，即有效能量〔用符號(hào)Ne表示〕為：Ne＝γQH〔kW〕。第一章離心式泵與風(fēng)機(jī)的理論根底

第二節(jié)泵與風(fēng)機(jī)的工作原理與性能參數(shù)三、泵與風(fēng)機(jī)的性能參數(shù)3、功率N及效率η⑴功率風(fēng)機(jī)由風(fēng)機(jī)的全壓定義，在單位時(shí)間內(nèi)通過風(fēng)機(jī)的氣體所獲得的總能量，即有效能量〔用符號(hào)Ne表示〕為：Ne＝Q·p〔kW〕。這里，γ為被輸送流體的容重，kN/m3；流量Q的單位，m3/s；揚(yáng)程H的單位，m；壓頭p的單位，kN/m2；功率Ne的單位，kW。第一章離心式泵與風(fēng)機(jī)的理論根底

第二節(jié)泵與風(fēng)機(jī)的工作原理與性能參數(shù)三、泵與風(fēng)機(jī)的性能參數(shù)3、功率N及效率η

⑵效率η

效率表示輸入的軸功率N被利用的程度。用η表示。其定義式為：還可改寫為：通常是由實(shí)驗(yàn)來確定的第一章離心式泵與風(fēng)機(jī)的理論根底

第二節(jié)泵與風(fēng)機(jī)的工作原理與性能參數(shù)三、泵與風(fēng)機(jī)的性能參數(shù)4、轉(zhuǎn)速n轉(zhuǎn)速指泵或風(fēng)機(jī)葉輪每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù)。單位為：r/min。通常，水泵的根本性能參數(shù)由6個(gè)性能參數(shù)表示：⑴、流量；⑵、揚(yáng)程；⑶、軸功率；⑷、效率；⑸、轉(zhuǎn)速；⑹、允許吸上真空高度。如國內(nèi)生產(chǎn)的12Sh－28A型單級(jí)雙吸式離心泵，其銘牌及符號(hào)數(shù)字意義如下：第一章離心式泵與風(fēng)機(jī)的理論根底

第二節(jié)泵與風(fēng)機(jī)的工作原理與性能參數(shù)三、泵與風(fēng)機(jī)的性能參數(shù)銘牌銘牌上局部符號(hào)及數(shù)字的意義：“12〞表示水泵吸入口的直徑；“Sh〞表示單級(jí)雙吸臥式離心泵；“28〞表示水泵的比轉(zhuǎn)數(shù)被10除的整數(shù)；“A〞表示該水泵葉輪直徑已經(jīng)切削小了一檔。離心式清水泵型號(hào)：

12Sh－28A

轉(zhuǎn)數(shù)：1450r/min揚(yáng)程：10m

效率：78％流量：684m3/h

軸功率：28kW允許吸上真空高度：4.5m

重量：660kg第一章離心式泵與風(fēng)機(jī)的理論根底

第三節(jié)泵與風(fēng)機(jī)的根本方程——?dú)W拉方程一、流體在葉輪中的運(yùn)動(dòng)1、建立模型如圖，建立實(shí)物模型再對(duì)模型進(jìn)行簡化。β1β2β圖中，D0為葉輪進(jìn)口直徑，D1、D2為葉片進(jìn)出口直徑，b1、b2位葉片的進(jìn)出口寬度，β1、β1為葉片進(jìn)出口的安裝角。第一章離心式泵與風(fēng)機(jī)的理論根底

第三節(jié)泵與風(fēng)機(jī)的根本方程——?dú)W拉方程一、流體在葉輪中的運(yùn)動(dòng)1、建立模型為了研究問題，將復(fù)雜的流體在葉輪中的運(yùn)動(dòng)，進(jìn)行理想化，提出“理想葉輪〞的概念。理想葉輪⑴、恒定流動(dòng)，層與層無干擾；⑵、無限多葉片，進(jìn)出無沖擊；⑶、不可壓縮，不計(jì)能量損失。2、分析當(dāng)葉輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，流體一方面隨葉輪旋轉(zhuǎn)作圓周牽連運(yùn)動(dòng)，速度為圓周速度u；另一方面又沿葉片方向作相對(duì)運(yùn)動(dòng)，速度為相對(duì)速度w。絕對(duì)速度v應(yīng)為u和w的矢量和。第一章離心式泵與風(fēng)機(jī)的理論根底

第三節(jié)泵與風(fēng)機(jī)的根本方程——?dú)W拉方程一、流體在葉輪中的運(yùn)動(dòng)2、分析如對(duì)于進(jìn)口1，絕對(duì)速度v1等于圓周速度u1加相對(duì)速度w1：同理，在出口處，有：3、應(yīng)用在實(shí)際應(yīng)用中，常常將絕α1β1β2α2對(duì)速度v分解為與流量有關(guān)的徑向分速vr和與壓頭有關(guān)的切向分速vu。vr的方向與葉輪半徑方向相同；vu的方向與葉輪的圓周運(yùn)動(dòng)方向相同。第一章離心式泵與風(fēng)機(jī)的理論根底

第三節(jié)泵與風(fēng)機(jī)的根本方程——?dú)W拉方程一、流體在葉輪中的運(yùn)動(dòng)4、速度三角形這樣，就可將所有質(zhì)點(diǎn)的速度繪制在一張圖上，形成速度三角形。αβ在速度三角形上，v、u之間的夾角α叫做葉片的工作角〔α1是葉片進(jìn)口工作角，α1是葉片出口工作角〕。葉片的工作角α決定著徑向分速vr與切向分速vu的大小。速度三角形：清楚地表達(dá)了流體在葉輪中的流動(dòng)情況；也是研究泵或風(fēng)機(jī)的一個(gè)重要手段。第一章離心式泵與風(fēng)機(jī)的理論根底

第三節(jié)泵與風(fēng)機(jī)的根本方程——?dú)W拉方程一、流體在葉輪中的運(yùn)動(dòng)5、速度三角形確實(shí)定αβ葉輪流道及尺寸確定安裝角β確定葉輪轉(zhuǎn)速n確定流量QT確定vr＝QT/F，F(xiàn)＝2πrbεvr確定u確定u＝ωr＝πdn/60第一章離心式泵與風(fēng)機(jī)的理論根底

第三節(jié)泵與風(fēng)機(jī)的根本方程——?dú)W拉方程二、歐拉方程1、動(dòng)量矩定理流體獲得的能量＝葉輪從外界向流體供給的能量動(dòng)量矩定理：質(zhì)點(diǎn)系對(duì)某一轉(zhuǎn)軸的動(dòng)量矩對(duì)時(shí)間的變化率，等于作用于該質(zhì)點(diǎn)系的外力對(duì)該軸的力矩M。第一章離心式泵與風(fēng)機(jī)的理論根底

第三節(jié)泵與風(fēng)機(jī)的根本方程——?dú)W拉方程二、歐拉方程2、歐拉方程注意到：第一章離心式泵與風(fēng)機(jī)的理論根底

第三節(jié)泵與風(fēng)機(jī)的根本方程——?dú)W拉方程二、歐拉方程2、歐拉方程描述了：在理想條件下，單位重量流體的能量增量與流體在葉輪中運(yùn)動(dòng)的關(guān)系。特點(diǎn)：①流體所獲得的理論揚(yáng)程HT∞，僅與流體在葉片進(jìn)出口處的運(yùn)動(dòng)速度有關(guān)，而與流體流動(dòng)過程無關(guān)。如，u2T∞越大，那么HT∞越大。u2T∞＝πnD2/60，因此增加轉(zhuǎn)速n和加大輪徑D2，可以提高揚(yáng)程。②流體所獲得的理論揚(yáng)程HT∞，與被輸送流體的種類無關(guān)。該方程適用于各種理想流體。解釋：離心力與γ有關(guān)，揚(yáng)程相當(dāng)于離心力造成的壓強(qiáng)除以γ，所以與γ無關(guān)。但是泵與風(fēng)機(jī)所消耗的功率隨γ的增大是增加的。第一章離心式泵與風(fēng)機(jī)的理論根底

第三節(jié)泵與風(fēng)機(jī)的根本方程——?dú)W拉方程二、歐拉方程3、歐拉方程的修正①假定1，關(guān)于“流體是恒定流〞的問題。在正常的使用情況下，泵與風(fēng)機(jī)開動(dòng)一定時(shí)間后，外部使用條件不變時(shí)，這一假定根本上可以認(rèn)為是能滿足的。②假定2，關(guān)于“葉片是無限多〞的問題。這與實(shí)際應(yīng)用是有差異的。因?yàn)橛邢奕~片〔如水泵一般為2～12片〕，流體的流動(dòng)具有某種程度的自由。當(dāng)葉輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，葉片間流體的慣性，對(duì)抗流體本身被葉輪帶著旋轉(zhuǎn)，趨向于保持原來的位置，因而相當(dāng)于葉片的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生了“反旋現(xiàn)象〞。如下頁圖所示，我們先舉一例。第一章離心式泵與風(fēng)機(jī)的理論根底

第三節(jié)泵與風(fēng)機(jī)的根本方程——?dú)W拉方程二、歐拉方程3、歐拉方程的修正圖中圓形容器內(nèi)的流體一開始就保持一個(gè)狀態(tài)N，當(dāng)容器繞著O點(diǎn)旋轉(zhuǎn)時(shí)，由于慣性流體仍將有保持狀態(tài)N的趨勢(shì)，它總是指向上方。而容器的位置狀態(tài)A卻發(fā)生了改變，它總是指向O點(diǎn)。這就使得容器內(nèi)的流體相對(duì)于容器壁產(chǎn)生了相對(duì)運(yùn)動(dòng)—“反旋〞。在“有限葉片〞時(shí)，泵與風(fēng)機(jī)中的流體的情況與此非常相似。o第一章離心式泵與風(fēng)機(jī)的理論根底

第三節(jié)泵與風(fēng)機(jī)的根本方程——?dú)W拉方程二、歐拉方程3、歐拉方程的修正在泵與風(fēng)機(jī)內(nèi)，由于“反旋〞，靠近葉片“背水面〞的地方，流速提高壓力降低；靠近葉片“迎水面〞的地方，流速降低壓力升高。這與葉輪內(nèi)葉片“迎水面〞的壓力高于“背水面〞的壓力的事實(shí)是相符合的，而與葉輪內(nèi)水流運(yùn)動(dòng)均勻一致的假定是相矛盾的〔產(chǎn)生了相對(duì)渦流〕。因此，“有限葉片〞造成葉片間流體流速的實(shí)際分布是不均勻的。第一章離心式泵與風(fēng)機(jī)的理論根底

第三節(jié)泵與風(fēng)機(jī)的根本方程——?dú)W拉方程二、歐拉方程3、歐拉方程的修正這種“葉片間流體流速的實(shí)際分布不均勻〞，結(jié)果使得“相對(duì)流速〞在同一半徑的圓周上分布不均勻。它對(duì)理論方程造成兩方面的影響：ⅰ、使得葉片兩面形成壓力差，作為阻力矩，消耗原動(dòng)力；ⅱ、在葉輪出口處，相對(duì)速度將朝旋轉(zhuǎn)的反方向偏離于切線，即由w2T∞變?yōu)閣2T。在速度三角形上，更能表達(dá)出這種變化。w2Tw2T∞ωβα第一章離心式泵與風(fēng)機(jī)的理論根底

第三節(jié)泵與風(fēng)機(jī)的根本方程——?dú)W拉方程二、歐拉方程3、歐拉方程的修正“這種變化〞所導(dǎo)致的結(jié)果，目前還只能以經(jīng)驗(yàn)公式來說明。即用小于1的渦流修正系數(shù)κ來聯(lián)系，修正后的揚(yáng)程成為理論揚(yáng)程HT。對(duì)于離心機(jī)來說，κ一般在0.78～0.85之間為了簡明起見，常常將表示理想條件的“T〞取消，可得理論揚(yáng)程的方程式：第一章離心式泵與風(fēng)機(jī)的理論根底

第三節(jié)泵與風(fēng)機(jī)的根本方程——?dú)W拉方程二、歐拉方程3、歐拉方程的修正必須指出：“理論揚(yáng)程方程式〞并沒有考慮任何流動(dòng)損失，只考慮了渦流影響。③假定3，關(guān)于“不可壓縮流體，不計(jì)能量損失〞的問題。實(shí)際的情況是，能量損失必然存在。扣除能量損失后，即可求出泵與風(fēng)機(jī)的實(shí)際揚(yáng)程。這局部內(nèi)容在后面再講。三、理論揚(yáng)程HT之組成將右圖的兩個(gè)速度三角形按三角形的余弦定理展開，并進(jìn)行移項(xiàng)整理，可得：α1β1β2α2第一章離心式泵與風(fēng)機(jī)的理論根底

第三節(jié)泵與風(fēng)機(jī)的根本方程——?dú)W拉方程三、理論揚(yáng)程HT之組成α1β1β2α2第一章離心式泵與風(fēng)機(jī)的理論根底

第三節(jié)泵與風(fēng)機(jī)的根本方程——?dú)W拉方程三、理論揚(yáng)程HT之組成此式即為理論揚(yáng)程方程式的又一種形式?？梢姡毫黧w所獲得的總揚(yáng)程系由三局部組成。解釋如下：1、單位重量流體的動(dòng)能增量。2、壓力勢(shì)能增量，也叫靜壓水頭增量。

說明：該項(xiàng)動(dòng)壓水頭的增量不宜過大。第一章離心式泵與風(fēng)機(jī)的理論根底

第三節(jié)泵與風(fēng)機(jī)的根本方程——?dú)W拉方程三、理論揚(yáng)程HT之組成3、單位重量流體在葉輪旋轉(zhuǎn)時(shí)所產(chǎn)生的離心力所作的功。此離心力所作的功使流體自進(jìn)口至出口產(chǎn)生一個(gè)向外的壓能〔靜壓水頭〕增量ΔHjR。

離心力mrω2，單位重量離心力rω2說明：離心泵與風(fēng)機(jī)中的流體徑向流動(dòng)，u2大于u1，離心力作用強(qiáng)，ΔHjR較大。軸流泵與風(fēng)機(jī)的u2等于u1，幾乎不受離心力影響。第一章離心式泵與風(fēng)機(jī)的理論根底

第三節(jié)泵與風(fēng)機(jī)的根本方程——?dú)W拉方程三、理論揚(yáng)程HT之組成4、單位重量流體在葉片流道展寬時(shí)相對(duì)速度降低所獲得的靜壓水頭增量。說明：離心泵與風(fēng)機(jī)中的流體徑向流動(dòng)，葉片間流道展寬，但是b減小，w2約等于w1，故此增量較小。第一章離心式泵與風(fēng)機(jī)的理論根底

第四節(jié)葉型及其對(duì)性能的影響一、進(jìn)口安裝角β1對(duì)理論揚(yáng)程HT的影響當(dāng)vu1＝v1cosα1＝0時(shí)，到達(dá)最大值。因此，實(shí)際上總是使進(jìn)口絕對(duì)速度v1與圓周速度u1間的工作角α1＝90°。這一問題，可通過適當(dāng)設(shè)計(jì)葉片的進(jìn)口方向來保證，因?yàn)槿~片的方向取決于安裝角β1。當(dāng)進(jìn)口安裝角在設(shè)計(jì)流量下保證流體徑向進(jìn)入流道后，剩下的問題是β2與HT有何關(guān)系。第一章離心式泵與風(fēng)機(jī)的理論根底

第四節(jié)葉型及其對(duì)性能的影響二、出口安裝角β2對(duì)理論揚(yáng)程HT的影響按出口2處的參數(shù)進(jìn)行討論，可得：所以：就葉輪直徑不變的某一設(shè)備而言，在相同的轉(zhuǎn)速下，從上式可以發(fā)現(xiàn)：葉片出口安裝角β2的大小對(duì)理論揚(yáng)程HT有直接影響。βαvrvuuvw第一章離心式泵與風(fēng)機(jī)的理論根底

第四節(jié)葉型及其對(duì)性能的影響二、出口安裝角β2對(duì)理論揚(yáng)程HT的影響由下邊公式可以看出：⑴當(dāng)β2＝90°時(shí)，ctgβ2＝0，這時(shí)HT＝u22/g。葉片出口按徑向裝設(shè)，叫做“徑向葉型〞。第一章離心式泵與風(fēng)機(jī)的理論根底

第四節(jié)葉型及其對(duì)性能的影響二、出口安裝角β2對(duì)理論揚(yáng)程HT的影響由下邊公式可以看出：⑵當(dāng)β2<90°時(shí)，ctgβ2>0，這時(shí)HT<u22/g。葉片出口方向和葉輪旋轉(zhuǎn)方向相反，叫做“后向型葉型〞。第一章離心式泵與風(fēng)機(jī)的理論根底

第四節(jié)葉型及其對(duì)性能的影響二、出口安裝角β2對(duì)理論揚(yáng)程HT的影響由下邊公式可以看出：⑶當(dāng)β2>90°時(shí)，ctgβ2<0，這時(shí)HT>u22/g。葉片出口方向和葉輪旋轉(zhuǎn)方向相同，叫做“前向型葉型〞。第一章離心式泵與風(fēng)機(jī)的理論根底

第四節(jié)葉型及其對(duì)性能的影響二、出口安裝角β2對(duì)理論揚(yáng)程HT的影響三種葉型比照：⑴“徑向葉型〞：β2＝90°，葉片出口按徑向裝設(shè)。⑵“后向型葉型〞：β2<90°，葉片出口方向和葉輪旋轉(zhuǎn)方向相反。⑶“前向型葉型〞：β2>90°，葉片出口方向和葉輪旋轉(zhuǎn)方向相同。第一章離心式泵與風(fēng)機(jī)的理論根底

第四節(jié)葉型及其對(duì)性能的影響二、出口安裝角β2對(duì)理論揚(yáng)程HT的影響結(jié)論：具有前向型葉型的葉輪所獲得的揚(yáng)程最大；其次為徑向葉型；而后向型葉型的葉輪所獲得的揚(yáng)程最小。三、葉型型式的具體應(yīng)用似乎是前向型葉型的葉輪最好，其實(shí)不然。1、總能中動(dòng)壓頭含量的分析以A代表流道截面積，由連續(xù)性方程有：

設(shè)備設(shè)計(jì)使流體徑向進(jìn)入；且常常進(jìn)口截面≈出口截面第一章離心式泵與風(fēng)機(jī)的理論根底

第四節(jié)葉型及其對(duì)性能的影響三、葉型型式的具體應(yīng)用1、總能中動(dòng)壓頭含量的分析參看右邊速度三角形，根據(jù)勾股定理，可知：v22－vr22＝vu22，所以：

說明：理論揚(yáng)程HT中的動(dòng)壓頭成分HTd是與出口速度的切向分速vu2的平方成正比的。

第一章離心式泵與風(fēng)機(jī)的理論根底

第四節(jié)葉型及其對(duì)性能的影響三、葉型型式的具體應(yīng)用1、總能中動(dòng)壓頭含量的分析從右圖可以看出：同一葉輪直徑和葉輪轉(zhuǎn)速固定的條件下，具有β2<90°的后向型葉輪的出口切向分速vu2較小。因而后向型葉輪條件下，全部理論揚(yáng)程中的動(dòng)壓水頭成分較少；具有β2>90°的前向型葉輪的出口切向分速vu2較大，動(dòng)壓水頭成分較多，而靜水壓頭成分有所減少。

第一章離心式泵與風(fēng)機(jī)的理論根底

第四節(jié)葉型及其對(duì)性能的影響三、葉型型式的具體應(yīng)用2、結(jié)論⑴動(dòng)壓頭成分大，意味著流體在擴(kuò)壓器中的流速大，動(dòng)靜壓轉(zhuǎn)換的損失大。⑵前向型葉型的泵與風(fēng)機(jī)的總的揚(yáng)程較大，但能量損失也大。⑶所以實(shí)際上離心泵與風(fēng)機(jī)大多數(shù)都采用后向型葉輪。

離心泵以減小能量損失為主要目的。增大揚(yáng)程可采用其它方法和措施采用后向型葉輪大型風(fēng)機(jī)增效降噪為目的采用后向型葉輪中小型風(fēng)機(jī)有時(shí)為了減小尺寸個(gè)別采用前向型葉輪第一章離心式泵與風(fēng)機(jī)的理論根底

第四節(jié)理論的流量—壓頭曲線和流量—功率曲線一、性能曲線1、前面分析了泵與風(fēng)機(jī)的理論揚(yáng)程及其影響因素。得出理論揚(yáng)程與出口切向分速的平方成正比。當(dāng)泵與風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)速等確定后，出口切向分速本身直接受泵與風(fēng)機(jī)的流量的大小而左右。所以，泵與風(fēng)機(jī)的流量Q與泵與風(fēng)機(jī)的揚(yáng)程之間必然存在聯(lián)系。事實(shí)上，泵與風(fēng)機(jī)的流量、揚(yáng)程、功率三者是相互影響的：流量大功率大揚(yáng)程大功率大2、在實(shí)際的應(yīng)用中也有必要找出它們的關(guān)系。為此，有如下關(guān)系出現(xiàn)：H＝f1〔Q〕，N＝f2〔Q〕，η＝f3〔Q〕。上述三個(gè)關(guān)系常以曲線形式繪在以流量Q為橫坐標(biāo)的圖上。稱為性能曲線。性能曲線理論性能曲線〔無損失〕實(shí)際性能曲線〔實(shí)驗(yàn)來完成〕第一章離心式泵與風(fēng)機(jī)的理論根底

第四節(jié)理論的流量—壓頭曲線和流量—功率曲線一、性能曲線以下圖為14SA－10型離心泵的性能曲線〔實(shí)際〕

14SA－10n＝1450r/min20406080H〔m〕048HS〔m〕20η04060801000200400〔％〕〔kW〕N080160240320400Q〔L/s〕第一章離心式泵與風(fēng)機(jī)的理論根底

第四節(jié)理論的流量—壓頭曲線和流量—功率曲線二、理論的性能曲線1、理論的流量—揚(yáng)程曲線⑴、理論流量QT⑵、HT－QT關(guān)系就大小一定的泵與風(fēng)機(jī)來說，轉(zhuǎn)速不變時(shí)，上式中的u2、g、ε、D2、及b2均為定值，所以上式可改寫為：ε為葉片排擠系數(shù)；b2為葉輪出口前盤與后盤之間的輪寬第一章離心式泵與風(fēng)機(jī)的理論根底

第四節(jié)理論的流量—壓頭曲線和流量—功率曲線二、理論的性能曲線1、理論的流量—揚(yáng)程曲線⑶、HT－QT曲線說明，泵與風(fēng)機(jī)理論上的揚(yáng)程與流量的關(guān)系是線性的。當(dāng)QT＝0時(shí)，HT＝A＝u22/g。以下圖為三種不同葉型的泵與風(fēng)機(jī)流量上的HT－QT曲線。三條曲線的斜率為：Bctgβ2，所以結(jié)構(gòu)不同葉型不同，“曲線〞的斜率也不同。前向葉型，β2>90°徑向葉型，β2＝90°后向葉型，β2<90°HTQT第一章離心式泵與風(fēng)機(jī)的理論根底

第四節(jié)理論的流量—壓頭曲線和流量—功率曲線二、理論的性能曲線2、理論的流量—功率曲線⑴、NT－QT關(guān)系當(dāng)無損失時(shí)，流量上的有效功率就是軸功率。即：Ne＝NT＝γQTHT。所以：可見，對(duì)于不同的β2，有三種不同的曲線。當(dāng)QT＝0時(shí)，NT＝0。三條曲線交于原點(diǎn)。⑵、NT－QT曲線當(dāng)具有徑向型葉輪時(shí)，β2＝90°，ctgβ2＝0，功率曲線為一條直線；第一章離心式泵與風(fēng)機(jī)的理論根底

第四節(jié)理論的流量—壓頭曲線和流量—功率曲線二、理論的性能曲線2、理論的流量—功率曲線⑵、NT－QT曲線當(dāng)具有前向型葉輪時(shí)，β2>90°，ctgβ2<0，功率曲線為一條向上凹的二次曲線；當(dāng)具有后向型葉輪時(shí)，β2<90°，ctgβ2>0，功率曲線為一條向下凹的二次曲線。⑶、分析①變化傾向，指導(dǎo)意義。②前向型QT↑NT↑，不穩(wěn)定；后向型QT↑NT不變，原動(dòng)機(jī)不易超載。③前向葉型，β2>90°徑向葉型，β2＝90°后向葉型，β2<90°NTQT第一章離心式泵與風(fēng)機(jī)的理論根底

第五節(jié)泵與風(fēng)機(jī)的實(shí)際性能曲線扣除“假定3〞的能量損失，即得實(shí)際性能曲線。實(shí)際性能曲線以后統(tǒng)稱性能曲線，但是真正的性能曲線是通過實(shí)驗(yàn)測得的，泵與風(fēng)機(jī)的機(jī)內(nèi)損失按產(chǎn)生原因分三類：水力損失、容積損失、機(jī)械損失。一、水力損失水力損失的大小與過流部件的幾何形狀、壁面粗糙度以及流體的粘性有關(guān)。機(jī)內(nèi)阻力損失發(fā)生于幾個(gè)局部：①、進(jìn)口損失ΔH1②、撞擊損失ΔH2③、葉輪中水力損失ΔH3④、動(dòng)壓轉(zhuǎn)換和機(jī)殼出口損失ΔH4一、水力損失水力損失的總和ΣΔH＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＋ΔH4，這四個(gè)局部都遵守流體力學(xué)的流動(dòng)阻力規(guī)律。各個(gè)阻力損失及總阻力損失與流量的關(guān)系如以下圖所示：水力損失常以水力效率ηh來估計(jì)。第一章離心式泵與風(fēng)機(jī)的理論根底

第五節(jié)泵與風(fēng)機(jī)的實(shí)際性能曲線HQ撞擊損失其它水力損失總水力損失第一章離心式泵與風(fēng)機(jī)的理論根底

第五節(jié)泵與風(fēng)機(jī)的實(shí)際性能曲線二、容積損失機(jī)內(nèi)高壓和低壓區(qū)之間，通過縫隙泄漏流量，造成損失，就是容積損失。容積損失常用容積效率ηv來估計(jì)，如以q表示泄漏的總回流量，那么：減小回流量的措施：①提高密封效果，如：密封環(huán)間隙盡可能做得很小，做成曲折形狀等。②密封環(huán)的直徑盡可能小。一般來說，大流量的泵與風(fēng)機(jī)的QT相對(duì)地較大，ηv較大；風(fēng)機(jī)沒有平衡孔，ηv較水泵為大。三、機(jī)械損失泵與風(fēng)機(jī)的機(jī)械損失包括：軸承和軸封的摩擦損失，還包括葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)其外表與機(jī)殼內(nèi)流體之間發(fā)生的所謂圓盤摩擦損失。通常，圓盤摩擦損失的功率ΔN1占主要局部。但是當(dāng)采軸封填料密封且壓蓋太緊時(shí)，軸封摩擦損失的功率ΔN2也會(huì)很大。泵與風(fēng)機(jī)的機(jī)械損失可以用機(jī)械效率ηm來表示：第一章離心式泵與風(fēng)機(jī)的理論根底

第五節(jié)泵與風(fēng)機(jī)的實(shí)際性能曲線第一章離心式泵與風(fēng)機(jī)的理論根底

第五節(jié)泵與風(fēng)機(jī)的實(shí)際性能曲線四、泵與風(fēng)機(jī)的全效率泵與風(fēng)機(jī)的全效率等于：容積效率、水力效率和機(jī)械效率的乘積。第一章離心式泵與風(fēng)機(jī)的理論根底

第五節(jié)泵與風(fēng)機(jī)的實(shí)際性能曲線五、泵與風(fēng)機(jī)的性能曲線1、我們模擬用理論性能曲線繪制實(shí)際性能曲線①、建立坐標(biāo)系橫坐標(biāo)為：流量Q縱坐標(biāo)為：揚(yáng)程H、功率N、效率η②、首先繪制：“曲線Ⅰ〞QT∞—HT∞曲線“曲線Ⅱ〞QT—HT曲線η、H、NQⅠ〔QT∞—HT∞〕Ⅱ〔QT—HT〕它們均是直線第一章離心式泵與風(fēng)機(jī)的理論根底

第五節(jié)泵與風(fēng)機(jī)的實(shí)際性能曲線五、泵與風(fēng)機(jī)的性能曲線1、①、建立坐標(biāo)系；②、繪制：“曲線Ⅰ〞、“曲線Ⅱ〞；③、扣除水力損失之“其它水力損失〞得“曲線Ⅲ〞④、扣除水力損失之“撞擊損失〞得“曲線Ⅳ〞⑤、扣除容積損失，得“曲線Ⅴ〞即Q－H曲線η、H、NQⅠ〔QT∞—HT∞〕Ⅱ〔QT—HT〕ⅢⅣqq-HⅤ〔Q－H〕第一章離心式泵與風(fēng)機(jī)的理論根底

第五節(jié)泵與風(fēng)機(jī)的實(shí)際性能曲線五、泵與風(fēng)機(jī)的性能曲線1、①、建立坐標(biāo)系；②、繪制：“曲線Ⅰ〞、“曲線Ⅱ〞；③、繪制：“曲線Ⅲ〞④、繪制：“曲線Ⅳ〞⑤、繪制：“曲線Ⅴ〞⑥、N＝NT＋ΔNm＝γQtHt＋ΔNm據(jù)此，得“曲線Ⅵ〞Q－N曲線⑦、η＝γQH/N，得“曲線Ⅶ〞Q－η曲線η、H、NQⅠ〔QT∞—HT∞〕Ⅱ〔QT—HT〕ⅢⅣqq-HⅤ〔Q－H〕Ⅵ〔Q－N〕Ⅶ〔Q－η〕第一章離心式泵與風(fēng)機(jī)的理論根底

第五節(jié)泵與風(fēng)機(jī)的實(shí)際性能曲線五、泵與風(fēng)機(jī)的性能曲線2、圖中的：Q－H曲線、Q－N曲線、Q－η曲線三條曲線，是泵與風(fēng)機(jī)在一定轉(zhuǎn)速下的根本性能曲線。其中最重要的是Q－H曲線。η、H、NQⅠ〔QT∞—HT∞〕Ⅱ〔QT—HT〕ⅢⅣqq-HⅤ〔Q－H〕Ⅵ〔Q－N〕Ⅶ〔Q－η〕第一章離心式泵與風(fēng)機(jī)的理論根底

第五節(jié)泵與風(fēng)機(jī)的實(shí)際性能曲線五、泵與風(fēng)機(jī)的性能曲線3、Q－H曲線通常按照Q－H曲線的大致傾向，可將其分為以下三種⑴平坦型；⑵陡降型；⑶駝峰型。如以下圖。三類曲線，流量變化時(shí)揚(yáng)程變化各不相同。平坦型表現(xiàn)出工作最穩(wěn)定；駝峰型最不穩(wěn)定。在選擇泵與風(fēng)機(jī)時(shí)應(yīng)注意。η、H、NQQ－HQ－NQ－ηHQ第一章離心式泵與風(fēng)機(jī)的理論根底

第五節(jié)泵與風(fēng)機(jī)的實(shí)際性能曲線五、泵與風(fēng)機(jī)的性能曲線4、實(shí)際的性能曲線是由制造廠家根據(jù)實(shí)驗(yàn)得出的。這些性能曲線是：選用泵與風(fēng)機(jī)和分析其運(yùn)行工況的根據(jù)。另外還有，選擇性能曲線、通用性能曲線等，它們都是由本節(jié)所述的性能曲線演變而來的。右圖為：9－26系列風(fēng)機(jī)無因次性能曲線屬高壓離心通風(fēng)機(jī)生產(chǎn)廠家：石家莊市風(fēng)機(jī)廠8第一章離心式泵與風(fēng)機(jī)的理論根底

第五節(jié)泵與風(fēng)機(jī)的實(shí)際性能曲五、泵與風(fēng)機(jī)的性能曲線0412H〔m〕20η％0406000.40.8〔kW〕N01234Q〔l/s〕1618201.2第一章離心式泵與風(fēng)機(jī)的理論根底

第六節(jié)相似率與比轉(zhuǎn)數(shù)一、泵與風(fēng)機(jī)的相似率1、“系列〞泵與風(fēng)機(jī)①研制的原因，需要使用“相似〞“系列〞。②形成“系列〞有利于：選型、運(yùn)行調(diào)節(jié)、生產(chǎn)、技術(shù)交流、維修等。③所以，實(shí)際上泵與風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)、制造是按“系列〞進(jìn)行的。同一系列的泵或風(fēng)機(jī)是相似的。2、泵與風(fēng)機(jī)的相似①相似必須是幾何相似：m表示模型機(jī)，n表示實(shí)型機(jī)，λ為線尺寸的比值。第一章離心式泵與風(fēng)機(jī)的理論根底

第六節(jié)相似率與比轉(zhuǎn)數(shù)一、泵與風(fēng)機(jī)的相似率1、“系列〞泵與風(fēng)機(jī)2、泵與風(fēng)機(jī)的相似①相似必須是幾何相似②相似還必須是運(yùn)動(dòng)相似即：兩機(jī)在相似工況點(diǎn)的同名稱速度比值相等和方向相同，也就是相似工況點(diǎn)的速度三角形相似。③對(duì)于不可壓縮流體，相似還必須是動(dòng)力相似。即要求模型與實(shí)型反映慣性力與重力相比照值的弗諾得準(zhǔn)數(shù)Fr＝v2/gl相等，同時(shí)也要求反映慣性力與粘性力相比照值的雷諾準(zhǔn)數(shù)Re＝vl/ν相等。一、泵與風(fēng)機(jī)的相似率1、“系列〞泵與風(fēng)機(jī)2、泵與風(fēng)機(jī)的相似3、相似工況當(dāng)實(shí)型性能曲線上某一工況點(diǎn)A與模型性能曲線上工況點(diǎn)A`所對(duì)于的流體運(yùn)動(dòng)相似，也就是相應(yīng)的速度三角形相似，那么A與A`兩個(gè)工況為相似工況。在相似工況下，“實(shí)型〞與“模型〞的揚(yáng)程、流量及功率所具有的關(guān)系，叫做相似率。4、相似率①流量關(guān)系：第一章離心式泵與風(fēng)機(jī)的理論根底

第六節(jié)相似率與比轉(zhuǎn)數(shù)HQA〔QA，HA〕HQA`〔QA，HA〕一、泵與風(fēng)機(jī)的相似率4、相似率①流量關(guān)系：注意到：第一章離心式泵與風(fēng)機(jī)的理論根底

第六節(jié)相似率與比轉(zhuǎn)數(shù)一、泵與風(fēng)機(jī)的相似率4、相似率②揚(yáng)程關(guān)系：注意到：同理，壓頭關(guān)系為：

第一章離心式泵與風(fēng)機(jī)的理論根底

第六節(jié)相似率與比轉(zhuǎn)數(shù)一、泵與風(fēng)機(jī)的相似率4、相似率③功率關(guān)系：

注意到：

第一章離心式泵與風(fēng)機(jī)的理論根底

第六節(jié)相似率與比轉(zhuǎn)數(shù)一、泵與風(fēng)機(jī)的相似率4、相似率④性能參數(shù)關(guān)系一般形式：第一章離心式泵與風(fēng)機(jī)的理論根底

第六節(jié)相似率與比轉(zhuǎn)數(shù)二、風(fēng)機(jī)的無因次性能曲線1、從“系列〞中找出“某一〞類風(fēng)機(jī)的共性，用一條性能曲線來代替某一整個(gè)系列全部機(jī)器在各種轉(zhuǎn)速下的性能曲線。這就是“無因次性能曲線〞。2、①由于：用“葉輪外徑處的圓周速度u代替乘積nD2，引入“壓力系數(shù)〞的概念，那么有：第一章離心式泵與風(fēng)機(jī)的理論根底

第六節(jié)相似率與比轉(zhuǎn)數(shù)二、風(fēng)機(jī)的無因次性能曲線注意：p的單位采用mmH2O或kgf/m2，ρ以kgf·s2/m4為單位，u的單位為m/s。②同理，仍以葉輪外徑處的圓周速度u代替乘積nD2，且用面積πD22/4代替D22，得風(fēng)機(jī)的“流量系數(shù)〞：注意：Q的單位采用m3/h，D2以m為單位，u的單位為m/s。③同理，仍以葉輪外徑處的圓周速度u代替乘積nD2，用πD22/4代替D22，得風(fēng)機(jī)的“功率系數(shù)〞：第一章離心式泵與風(fēng)機(jī)的理論根底

第六節(jié)相似率與比轉(zhuǎn)數(shù)二、風(fēng)機(jī)的無因次性能曲線3、上面所得的無因次比例常數(shù)“〞、“〞、“〞是取決于相似工況點(diǎn)的函數(shù)，不同的相似工況點(diǎn)，有不同的一組“〞、“〞、“〞值。將這種關(guān)系，繪制成曲線，加上效率曲線，就是“無因次曲線〞。第一章離心式泵與風(fēng)機(jī)的理論根底

第六節(jié)相似率與比轉(zhuǎn)數(shù)二、風(fēng)機(jī)的無因次性能曲線4、“無因次曲線〞舉例：第一章離心式泵與風(fēng)機(jī)的理論根底

第六節(jié)相似率與比轉(zhuǎn)數(shù)9－26系列高壓離心通風(fēng)機(jī)無因次性能曲線4－72－11型風(fēng)機(jī)無因次性能曲線三、比轉(zhuǎn)數(shù)1、前面所得的“無因次曲線〞是用一條曲線來表達(dá)一個(gè)“系列〞的諸多相似機(jī)的特性。這種曲線，可以用于方便地選擇風(fēng)機(jī)，也可以用于風(fēng)機(jī)性能的分析比較。但是在用于性能比較時(shí)，還可以有更好的方法。如果我們指定效率最高點(diǎn)—最正確工況點(diǎn)的一組〔，〕值，作為這個(gè)“系列〞的代表值，這樣就把表征“系列〞的手段由一條無因次曲線簡化為兩個(gè)參數(shù)值作為這個(gè)系列的代表值。這就出現(xiàn)了“比轉(zhuǎn)數(shù)〞。2、回憶右邊的兩個(gè)公式，它們表示相似泵或相似風(fēng)機(jī)的相似工況點(diǎn)各性能參數(shù)之間的關(guān)系。比例常數(shù)“λQ〞和“λH〞因相似工況點(diǎn)的不同而異?，F(xiàn)在我們指定了最正確工第一章離心式泵與風(fēng)機(jī)的理論根底

第六節(jié)相似率與比轉(zhuǎn)數(shù)三、比轉(zhuǎn)數(shù)況點(diǎn)，那么該點(diǎn)的比例常數(shù)“λQ〞和“λH〞就是定數(shù)了。對(duì)于某一類型的泵與風(fēng)機(jī)，在最高效率工況時(shí)，有相等的λQ和λH值，即、。我們把此效率最高點(diǎn)的流量比和揚(yáng)程比兩式合并，消去D，就可以求出不依賴于泵或風(fēng)機(jī)的尺寸，而反映其流量和揚(yáng)程關(guān)系的一個(gè)綜合參數(shù)——比轉(zhuǎn)數(shù)λn3、第一章離心式泵與風(fēng)機(jī)的理論根底

第六節(jié)相似率與比轉(zhuǎn)數(shù)三、比轉(zhuǎn)數(shù)3、此λn是一個(gè)不依其尺寸D改變的無因次量，稱為比轉(zhuǎn)數(shù)。此無因次數(shù)，可以用任何系統(tǒng)的單位計(jì)算。工程應(yīng)用中，消去了常數(shù)g，變?yōu)榱擞幸虼蔚牧耍褂脮r(shí)要注意單位。實(shí)際上的比轉(zhuǎn)數(shù)定義為：水泵比轉(zhuǎn)數(shù)計(jì)算式為：以上公式，Q取m3/s，n取r/min，對(duì)于風(fēng)機(jī)，H取mmH2O，對(duì)于水泵H取mH2O。第一章離心式泵與風(fēng)機(jī)的理論根底

第六節(jié)相似率與比轉(zhuǎn)數(shù)三、比轉(zhuǎn)數(shù)4、比轉(zhuǎn)數(shù)的實(shí)用意義⑴、比轉(zhuǎn)數(shù)反映了某系列泵或風(fēng)機(jī)性能上的特點(diǎn)。比轉(zhuǎn)數(shù)大說明其流量大而壓頭??；反之，亦反。⑵、比轉(zhuǎn)數(shù)可以反映該系列泵或風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn)。比轉(zhuǎn)數(shù)大的機(jī)器流量大而壓頭小，故其進(jìn)出口葉輪面積必然較大，即進(jìn)口直徑D0與出口寬度b2較大，而輪徑D2那么較小，因此葉輪厚而小。反之比轉(zhuǎn)數(shù)小的機(jī)器，葉輪相對(duì)地扁而大。第一章離心式泵與風(fēng)機(jī)的理論根底

第六節(jié)相似率與比轉(zhuǎn)數(shù)比轉(zhuǎn)數(shù)30～8080～150150～300300～500500～1000葉輪形狀D2/D0≈3≈2.3≈1.8～1.4≈1.2～1.1≈1D0D2D0D2D0D2D0D2D0D2三、比轉(zhuǎn)數(shù)4、比轉(zhuǎn)數(shù)的實(shí)用意義⑶、比轉(zhuǎn)數(shù)可以反映性能曲線變化的趨勢(shì)。如直徑D2相同，低比轉(zhuǎn)數(shù)的機(jī)器由于壓頭增加較多，故流道一般較長，比值D2/D0和出口安裝角β2也較大。從圖中可以看出，當(dāng)流量變化ΔQ相同時(shí)，

β2大的機(jī)器具有較小的切向分速變化Δvu2，按照歐拉方程知道相應(yīng)的壓頭變化ΔH也較小。第一章離心式泵與風(fēng)機(jī)的理論根底

第六節(jié)相似率與比轉(zhuǎn)數(shù)三、比轉(zhuǎn)數(shù)4、比轉(zhuǎn)數(shù)的實(shí)用意義⑶、比轉(zhuǎn)數(shù)可以反映性能曲線變化的趨勢(shì)。這說明：低比轉(zhuǎn)數(shù)的泵與風(fēng)機(jī)的Q-H曲線比較平坦，或者說壓頭的變化較緩慢。至于Q-N曲線那么因?yàn)榱髁吭黾佣鴫侯^減少不多，機(jī)器的軸功率上升較快，曲線較陡。Q-η曲線那么較平。第一章離心式泵與風(fēng)機(jī)的理論根底

第六節(jié)相似率與比轉(zhuǎn)數(shù)比轉(zhuǎn)數(shù)30～8080～150150～300300～500500～1000D2/D0≈3≈2.3≈1.8～1.4≈1.2～1.1≈1性能曲線大致形狀HNηHNηHNηHNηHNη三、比轉(zhuǎn)數(shù)4、比轉(zhuǎn)數(shù)的實(shí)用意義⑶、比轉(zhuǎn)數(shù)可以反映性能曲線變化的趨勢(shì)。高比轉(zhuǎn)數(shù)的泵與風(fēng)機(jī)那么相反，Q-H曲線較陡，下降較快；Q-N曲線上升較緩，且比轉(zhuǎn)數(shù)越大，上升越緩慢。當(dāng)比轉(zhuǎn)數(shù)高達(dá)一定程度時(shí)，Q-H曲線會(huì)出現(xiàn)S形狀，Q-N曲線甚至?xí)S著流量的增加而下降。第一章離心式泵與風(fēng)機(jī)的理論根底

第六節(jié)相似率與比轉(zhuǎn)數(shù)比轉(zhuǎn)數(shù)30～8080～150150～300300～500500～1000D2/D0≈3≈2.3≈1.8～1.4≈1.2～1.1≈1性能曲線大致形狀HNηHNηHNηHNηHNη三、比轉(zhuǎn)數(shù)4、比轉(zhuǎn)數(shù)的實(shí)用意義⑷、比轉(zhuǎn)數(shù)在泵與風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)選型中起著極其重要的作用。對(duì)于編制系列和安排型號(hào)編譜上有重大影響。如：1〕從一臺(tái)泵或風(fēng)機(jī)的型號(hào)上，可以了解其比轉(zhuǎn)數(shù)，4－79型風(fēng)機(jī)的比轉(zhuǎn)數(shù)為79。而知道了比轉(zhuǎn)數(shù)，就大體上了解了泵或風(fēng)機(jī)的性能和結(jié)構(gòu)狀況。2〕比轉(zhuǎn)數(shù)既然反映泵或風(fēng)機(jī)的性能、結(jié)構(gòu)型式和使用上的一系列特點(diǎn)，故常作為泵與風(fēng)機(jī)的分類依據(jù)。

第一章離心式泵與風(fēng)機(jī)的理論根底

第六節(jié)相似率與比轉(zhuǎn)數(shù)離心泵500～1000300～500150～30080～15030～80比轉(zhuǎn)數(shù)軸流泵混流泵高比轉(zhuǎn)數(shù)中比轉(zhuǎn)數(shù)低比轉(zhuǎn)數(shù)泵的類型三、比轉(zhuǎn)數(shù)4、比轉(zhuǎn)數(shù)的實(shí)用意義⑷、如：3〕利用比轉(zhuǎn)數(shù)可以對(duì)無性能資料的泵與風(fēng)機(jī)繪制性能曲線。詳見下面例題。例：某水泵銘牌見右圖，繪制其性能曲線。解：其比轉(zhuǎn)數(shù)為28×10＝280，或者計(jì)算，然后根據(jù)公式得出曲線方程：第一章離心式泵與風(fēng)機(jī)的理論根底

第六節(jié)相似率與比轉(zhuǎn)數(shù)離心式清水泵型號(hào)：

12Sh－28A

轉(zhuǎn)數(shù)：1450r/min揚(yáng)程：10m

效率：78％流量：684m3/h

軸功率：28kW允許吸上真空高度：4.5m

重量：660kg三、比轉(zhuǎn)數(shù)4、比轉(zhuǎn)數(shù)的實(shí)用意義⑷、如：3〕例：某水泵銘牌見右圖，繪制其性能曲線。解：然后根據(jù)曲線方程：選點(diǎn)，繪制出H－Q曲線。下面介紹N-Q曲線的繪制，將銘牌參數(shù)代入上式，求出λn：第一章離心式泵與風(fēng)機(jī)的理論根底

第六節(jié)相似率與比轉(zhuǎn)數(shù)三、比轉(zhuǎn)數(shù)4、比轉(zhuǎn)數(shù)的實(shí)用意義⑷、如：3〕例：某水泵銘牌見右圖，繪制其性能曲線。解：據(jù)此，即可繪制N－Q曲線。由公式即可繪制η－Q曲線。具體的作圖過程略。第一章離心式泵與風(fēng)機(jī)的理論根底

第六節(jié)相似率與比轉(zhuǎn)數(shù)一、當(dāng)被輸送流體的密度改變時(shí)性能參數(shù)的換算注意到，廠家給出的產(chǎn)品樣本的性能參數(shù)是在標(biāo)準(zhǔn)條件下試驗(yàn)得出的。例如，對(duì)一般風(fēng)機(jī)，我國規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)條件是：一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓〔1.01325×105Pa〕，空氣溫度20℃，相對(duì)濕度50%。當(dāng)被輸送流體的實(shí)際使用條件與上述不符時(shí)，應(yīng)修正后選用。具體的修正方法為：第一章離心式泵與風(fēng)機(jī)的理論根底

第七節(jié)相似率的實(shí)際應(yīng)用

假設(shè)給出的是質(zhì)量流量，那么必須進(jìn)行溫度、壓力修正，方法同p修正。一、當(dāng)被輸送流體的密度改變時(shí)性能參數(shù)的換算例題：現(xiàn)有Y9－35-12No.10D型鍋爐引風(fēng)機(jī)一臺(tái)，銘牌參數(shù)為n0＝960r/min，p0＝162mmH2O，Q＝20000m3/h，η＝60%。配用電機(jī)22kW?？紤]三角皮帶的傳動(dòng)效率ηt＝98%?，F(xiàn)在用此引風(fēng)機(jī)輸送溫度為20℃的清潔空氣，n不變，求在新的條件下的性能參數(shù)。是否影響電機(jī)的大小？〔解〕鍋爐引風(fēng)機(jī)的銘牌參數(shù)是以大氣壓為101325Pa和介質(zhì)溫度200℃為根底提供的，這時(shí)空氣的容重為0.745kgf/m3＝7.31N/m3。當(dāng)改送20℃的空氣時(shí)，其容重為1.2kgf/m3＝11.77N/m3。故該風(fēng)機(jī)的性能參數(shù)應(yīng)為：第一章離心式泵與風(fēng)機(jī)的理論根底

第七節(jié)相似率的實(shí)際應(yīng)用二、當(dāng)轉(zhuǎn)速改變時(shí)性能參數(shù)的換算當(dāng)實(shí)際運(yùn)行轉(zhuǎn)速n與額定轉(zhuǎn)速n0不同時(shí)，有：第一章離心式泵與風(fēng)機(jī)的理論根底

第七節(jié)相似率的實(shí)際應(yīng)用說明了用加大轉(zhuǎn)速來提高流量的同時(shí)，原動(dòng)機(jī)所需功率與轉(zhuǎn)速成三次方比例增長。三、泵葉輪切削——僅葉輪直徑D改變的換算當(dāng)切削葉輪時(shí)，有：第一章離心式泵與風(fēng)機(jī)的理論根底

第七節(jié)相似率的實(shí)際應(yīng)用四、當(dāng)葉輪直徑與轉(zhuǎn)速都改變時(shí)性能曲線的換算當(dāng)知道在某一葉輪直徑〔D2〕0和轉(zhuǎn)速n0下的性能曲線Ⅰ，然后按相似率換算出在另一葉輪直徑D2和轉(zhuǎn)速n下的性能曲線Ⅱ。具體方法如下：①、首先在上任取某一工況點(diǎn)AⅠ，然后由曲線Ⅰ查出該工況點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的QAⅠ和HAⅠ值。②、然后根據(jù)公式第一章離心式泵與風(fēng)機(jī)的理論根底

第七節(jié)相似率的實(shí)際應(yīng)用HQⅠ〔D20，n0〕AⅠQAⅠHAⅠ四、當(dāng)葉輪直徑與轉(zhuǎn)速都改變時(shí)性能曲線的換算②、由公式計(jì)算出QAⅡ和HAⅡ后，在圖上作出點(diǎn)AⅡ〔QAⅡ，HAⅡ〕。第一章離心式泵與風(fēng)機(jī)的理論根底

第七節(jié)相似率的實(shí)際應(yīng)用HQⅠAⅠQAⅠHAⅠHAⅡQAⅠAⅡ四、當(dāng)葉輪直徑與轉(zhuǎn)速都改變時(shí)性能曲線的換算②、由公式計(jì)算出QAⅡ和HAⅡ后，在圖上作出點(diǎn)AⅡ〔QAⅡ，HAⅡ〕。③、用同樣的方法，在圖上另取工況點(diǎn)BⅠ、CⅠ、DⅠ……，在圖上找出BⅡ、CⅡ、DⅡ……。第一章離心式泵與風(fēng)機(jī)的理論根底

第七節(jié)相似率的實(shí)際應(yīng)用HQⅠAⅠQAⅠHAⅠHAⅡQAⅠ〔QAⅡ，HAⅡ〕AⅡBⅠCⅠDⅠBⅠCⅠDⅠ四、當(dāng)葉輪直徑與轉(zhuǎn)速都改變時(shí)性能曲線的換算②、由公式計(jì)算出QAⅡ和HAⅡ后，在圖上作出點(diǎn)AⅡ〔QAⅡ，HAⅡ〕。③、用同樣的方法，在圖上另取工況點(diǎn)BⅠ、CⅠ、DⅠ……，在圖上找出BⅡ、CⅡ、DⅡ……。④用光滑曲線將BⅡ、CⅡ、DⅡ……連接起來，便得到相似泵與風(fēng)機(jī)在D2和n下的Q-H曲線Ⅱ。第一章離心式泵與風(fēng)機(jī)的理論根底

第七節(jié)相似率的實(shí)際應(yīng)用HQⅠAⅠQAⅠHAⅠHAⅡQAⅠAⅡBⅠCⅠDⅠBⅡCⅡDⅡⅡ四、當(dāng)葉輪直徑與轉(zhuǎn)速都改變時(shí)性能曲線的換算⑤、下面再作Q－N曲線。由公式用與作Q－H曲線同樣的方法，即可作出Q－N曲線。第一章離心式泵與風(fēng)機(jī)的理論根底

第七節(jié)相似率的實(shí)際應(yīng)用NQⅠAⅠQAⅠAⅡBⅠCⅠDⅠBⅡCⅡDⅡⅡ四、當(dāng)葉輪直徑與轉(zhuǎn)速都改變時(shí)性能曲線的換算⑥、下面再作Q－η曲線。由于相似工況點(diǎn)之間的效率η相等，所以從AⅠ的所對(duì)應(yīng)的效率，平移過去即是相似工況點(diǎn)AⅡ的效率。照此方法，即可找出新的效率點(diǎn)，見圖上的點(diǎn)“〞，將其用曲線“〞連起來，就作出了Q－η曲線。第一章離心式泵與風(fēng)機(jī)的理論根底

第七節(jié)相似率的實(shí)際應(yīng)用HQⅠAⅠHAⅠAⅡBⅠCⅠDⅠBⅡCⅡDⅡⅡHQⅠHAⅠⅡ1、歐拉方程指出，泵或風(fēng)機(jī)所產(chǎn)生的理論揚(yáng)程HT，與流體的種類無關(guān)，這個(gè)結(jié)論應(yīng)如何理解？在工程實(shí)踐中，泵在啟動(dòng)時(shí)必須預(yù)先向泵內(nèi)充水，排除空氣，否那么水泵就打不上水來，這不與上述結(jié)論互相矛盾嗎？答：泵或風(fēng)機(jī)所產(chǎn)生的理論揚(yáng)程HT是指泵或風(fēng)機(jī)所輸送的單位重量流量的流體從進(jìn)口至出口的能量增量。該能量增量理論上等于γQTHT。如果用揚(yáng)程來說明該能量增量的話，只能說“使單位重量流量為γQT的流體提升了HT高度〞。所以，不管何種流體均能被提升HT高度，與流體種類自然無關(guān)。水泵內(nèi)假設(shè)有空氣，水泵只能提升空氣HT高度，此時(shí)產(chǎn)生的能量頭只有提升水時(shí)的幾百分之一，故而打不上水來。這與歐拉方程并不矛盾。第一章離心式泵與風(fēng)機(jī)的理論根底

思考題2、工程上以H表示風(fēng)機(jī)的壓頭，單位為mmH2O，此壓頭與揚(yáng)程H及壓頭p有何異同？答：它們都表示被輸送的流體從進(jìn)口至出口的能量增量，是表達(dá)能量的不同方式。壓頭H，mmH2O：是用水柱高度表示能量，形式為揚(yáng)程H，m：是用被輸送介質(zhì)〔氣柱〕高度表示能量，形式為全壓p，Pa：是揚(yáng)程與被輸送介質(zhì)容重的乘積，所以，只有揚(yáng)程與被輸送介質(zhì)無關(guān)，壓頭與全壓均于被輸送介質(zhì)有關(guān)。但是由于風(fēng)機(jī)的H或p值是針對(duì)某標(biāo)況下某介質(zhì)而言的，因此都能夠確定地說明風(fēng)機(jī)所產(chǎn)生的能量頭大小。第一章離心式泵與風(fēng)機(jī)的理論根底

思考題3、說明相似率綜合式的使用價(jià)值。答：相似率綜合式的使用價(jià)值：①、通過改變轉(zhuǎn)速，可以等比地改變流量；可以以轉(zhuǎn)速的平方等比地改變揚(yáng)程；可以以轉(zhuǎn)速的立方等比地改變耗功。用于調(diào)速調(diào)流量、調(diào)揚(yáng)程、調(diào)功耗。②、但是改變轉(zhuǎn)速，流量、揚(yáng)程、功耗同時(shí)發(fā)生了不同程度的改變。應(yīng)用時(shí)必須全面考慮，方能實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)。如：欲通過提高轉(zhuǎn)速增大流量，必須選配適宜的電機(jī)；同時(shí)必須分析管路阻力特性，確定泵或風(fēng)機(jī)的新工況點(diǎn)。第一章離心式泵與風(fēng)機(jī)的理論根底

思考題4、下面計(jì)算軸功率的公式中，N的單位為kW，其它量的單位是什么？