《流體力學(xué)與流體機械 第2版》課件 第11、12章 泵與風(fēng)機的相似理論、泵的汽蝕

1第十一章

泵與風(fēng)機的相似理論力學(xué)相似——幾何相似，運動相似，動力相似，邊界條件與初始條件等第一節(jié)泵與風(fēng)機的相似條件一、幾何相似通常選擇葉輪外徑為特征尺寸D2λl為相應(yīng)線性比例尺2二、運動相似λv為線性比例尺三、動力相似動力相似是指模型和原型中相對應(yīng)點的各種力的方向相同、大小成同一比例。佛勞德數(shù)（內(nèi)流），雷諾數(shù)（自動?；?，歐拉數(shù)（自動滿足）。因此動力相似在泵與風(fēng)機內(nèi)不考慮。3第二節(jié)

泵與風(fēng)機的相似定律相似工況下模型和原型性能參數(shù)之間的關(guān)系又稱相似定律。相似工況：當(dāng)原型性能曲線上某一點工況點A與模型性能曲線上工況點A’所對應(yīng)的流體運動相似，也就是相應(yīng)的速度三角形相似，則A與A’兩個工況為相似工況。幾何相似的泵與風(fēng)機，在相似的工況下運行時，其流量之比與幾何尺寸之比的三次方成正比，與轉(zhuǎn)速比的一次方成正比，與容積效率比的一次方成正比。4二、揚程（全壓）相似關(guān)系泵：揚程之比與幾何尺寸比的平方成正比，與轉(zhuǎn)速比的平方成正比，與水力效率比的一次方成正比風(fēng)機5三、功率相似關(guān)系軸功率的相似關(guān)系為：其功率之比與幾何尺寸比的五次方成正比，與轉(zhuǎn)速比的三次方成正比，與密度比的一次方成正比，與機械效率比的一次方成正比6若模型與原型的轉(zhuǎn)速和幾何尺寸相差不大，可以認(rèn)為在相似工況下運行時，各種效率相等，則流量、揚程（全壓）、功率相似關(guān)系可以簡化為7四、相似定律的特例1.改變轉(zhuǎn)速時各參數(shù)的變化----比例定律2.改變?nèi)~輪直徑D時各參數(shù)的變化----切割定律3.改變密度時參數(shù)的變化---只有全壓與功率變化8第三節(jié)

比轉(zhuǎn)數(shù)流量qV、揚程H以及轉(zhuǎn)速n在內(nèi)的綜合相似特征數(shù)，這個特征數(shù)稱為比轉(zhuǎn)數(shù)一、泵的比轉(zhuǎn)數(shù)將兩式相除并開四次方得即比轉(zhuǎn)數(shù)：China9二、風(fēng)機的比轉(zhuǎn)數(shù)與泵的比轉(zhuǎn)數(shù)公式完全相同，只是將揚程改為全壓。三、比轉(zhuǎn)數(shù)公式的說明1）判別比轉(zhuǎn)數(shù)為最優(yōu)工況下的。2）比轉(zhuǎn)數(shù)是由單級單吸入葉輪為標(biāo)準(zhǔn)，雙吸泵流量取一半，多級泵揚程取單級揚程。3）比轉(zhuǎn)數(shù)是一個相似準(zhǔn)則數(shù)，即幾何相似的泵與風(fēng)機在相似工況下其比轉(zhuǎn)數(shù)相等。比轉(zhuǎn)數(shù)相等的泵與風(fēng)機不一定相似，因為同一比轉(zhuǎn)數(shù)的泵或風(fēng)機，可以設(shè)計成不同的型式。4）比轉(zhuǎn)數(shù)是有量綱的。10四、比轉(zhuǎn)數(shù)的應(yīng)用1）比轉(zhuǎn)數(shù)反映了某系列泵或風(fēng)機性能上的特點。2）比轉(zhuǎn)數(shù)反映了該系列泵或風(fēng)機結(jié)構(gòu)上的特點。3）比轉(zhuǎn)數(shù)反映了性能曲線的變化趨勢。比轉(zhuǎn)數(shù)大體表征了泵與風(fēng)機的性能和結(jié)構(gòu)狀況。比轉(zhuǎn)數(shù)反映了泵與風(fēng)機的性能、結(jié)構(gòu)型式和使用上的一些列特點，通常將比轉(zhuǎn)數(shù)作為泵與風(fēng)機分類的重要依據(jù)。11第四節(jié)

泵與風(fēng)機的無量綱性能曲線與通用性能曲線一、無量綱性能參數(shù)12二、無量綱性能曲線三、通用性能曲線13第十二章

泵的汽蝕第一節(jié)

汽蝕現(xiàn)象及其影響一、汽蝕現(xiàn)象及發(fā)生低壓區(qū)→產(chǎn)生氣泡（汽化）→高壓區(qū)→氣泡破裂→產(chǎn)生局部真空區(qū)→水力沖擊→發(fā)生震動、噪音，局部部件產(chǎn)生麻點、蜂窩狀的破壞現(xiàn)象。14二、汽蝕對泵工作的影響當(dāng)汽蝕發(fā)生時，容易產(chǎn)生以下破壞：1）汽蝕發(fā)生時，由于機械剝蝕與化學(xué)腐蝕的共同作用，致使材料受到破壞。2）汽蝕發(fā)生時，不僅材料受到破壞，而且還會出現(xiàn)噪聲和振動現(xiàn)象。3）汽蝕嚴(yán)重發(fā)生時，大量氣泡的存在會堵塞流道的截面積，減少流體從葉輪獲得的能量，導(dǎo)致?lián)P程下降，效率降低。a）離心泵b）混流泵c）軸流泵15第二節(jié)

泵吸上真空度允許吸上真空高度與泵的幾何安裝高度有關(guān)。列出水面e-e和泵入口s-s斷面的伯努利方程式16吸上真空度Hs在發(fā)生斷裂工況時的吸上真空度稱為最大吸上真空度或臨界吸上真空高度Hsmax允許吸上真空度通常取或允許幾何安裝高度為：17第三節(jié)

泵汽蝕余量泵汽蝕性能還可以采用泵汽蝕余量或者用NPSH表示泵汽蝕余量有效汽蝕余量必需汽蝕余量或者[NPSH]a或者[NPSH]r一、泵有效汽蝕余量18二、泵必需汽蝕余量與吸入系統(tǒng)的裝置情況無關(guān)，是泵本身的汽蝕性能所確定的。液體從泵吸入口至壓強最低點k點的壓力降。三、有效汽蝕余量

與必需汽蝕余量

的關(guān)系汽蝕性能越好為臨界汽蝕余量19保證泵不發(fā)生汽蝕，

需加一安全余量，允許汽蝕余量四、汽蝕余量

與允許吸上真空度

的關(guān)系發(fā)生汽蝕的條件：20若用允許汽蝕余量代替可得允許幾何安裝高度21第四節(jié)

汽蝕相似定律及汽蝕比轉(zhuǎn)數(shù)一、汽蝕相似定律汽蝕的基本方程：幾何相似的泵，在工況相似時，壓降系數(shù)相等，即汽蝕相似定律指出：進口幾何尺寸相似的泵，在相似工況下運行時，原型和模型泵必需汽蝕余量之比等于葉輪進口幾何尺寸的平方比和轉(zhuǎn)速平方比的乘積。對同一臺泵，22二、汽蝕比轉(zhuǎn)數(shù)泵汽蝕比轉(zhuǎn)數(shù)和泵比轉(zhuǎn)數(shù)一樣，都是用最高效率點值計算的。三、提高泵抗汽蝕性能的措施設(shè)計方面。采用雙吸葉輪；增大葉輪進口的過流面積和葉片進口處寬度，即相應(yīng)減少進口流速；合理繪制葉輪前蓋板的形狀，適當(dāng)選定葉片進口邊的位置并向吸入口方向延伸；在葉輪吸入口前增加誘導(dǎo)輪。安裝與使用方面。減少幾何吸上高度；增加管徑，盡量減少管路長度和局部裝置，以減小吸入損失；