泵与风机课件(4)--相似理论在泵与风机中的应用

nullnull主讲教师： 丁慧玲泵与风机null§3 相似理论在泵与风机中的应用本章要点null§3-1 相似理论 目 的：掌握泵与风机的原理和性能。 理论角度：考虑相似理论对泵与风机应用的指导作用。null问题的提出 null　　 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 述：几何相似机泵与风机，在相似的工况下，其流量与叶轮直径的三次方、转速及容积效率的一次方成正比。 二、相似三定律 1、流量相似定律 （由 推得） null二、相似三定律 2、能头相似定律 　　表述：几何相似机泵与风机，在相似的工况下，其扬程（或全压）与叶轮直径及转速的二次方、以及流动效率（流体密度）的一次方成正比。 null二、相似三定律 3、功率相似定律 　　表述：几何相似机泵与风机，在相似的工况下，其轴功率与流体密度的一次方、叶轮直径五次方、转速的三次方成正比；与机械效率的一次方成反比。 null　　当实型和模型的几何尺度比≤5，相对转速比≤20%时，实型和模型所对应的效率近似相等，可得等效的相似三定律： 三、相似定律的几点说明 2、等效的相似三定律 null　　尺寸效应：（小模型） 三、相似定律的几点说明 3、V、h 和m 不等效的原因 ↑→沿程损失系数↑→h↓↑→泄漏流量q 相对↑→V↓ 　　转速效应：（降转速） ↓(设D2不变) 结论：对于小模型、降转速，  (V 、h 、m )。 null1、变密度 时性能参数的换算 四、相似定律的应用 null 【解】锅炉引风机铭牌参数是以大气压为101325Pa、介质温度为200℃条件下提供的，此时空气密度为0=0.745㎏/m3，当输送20℃空气时，20=1.2㎏/m3，故工作条件下风机的性能参数为： 　　【例3-1】 现有Y9-6.3(35)-12№10D型锅炉引风机一台，铭牌参数为: n0=960r/min, p0=1589Pa, qV0=20000m3/h, =60%，配用电机功率22kW。现用此风机输送20℃的清洁空气，转速不变，联轴器传动效率tm=0.98。求在新工作条件下的性能参数，并核算电机是否能满足要求? null2、转速 n 变化时性能参数的换算（比例定律） 　　注意：上述等式为联等式；故nqVH Psh。　　　　　2、转速 n 变化时性能参数的换算（比例定律） 　　注意：上述等式为联等式；故nqVH Psh。　　　　　2、转速 n 变化时性能参数的换算（比例定律） null　 【例1-5】 已知某电厂的锅炉送风机用960r/min的电机驱动时，流量qV1=261000m3/h，全压p1=6864Pa，需要的轴功率为Psh=570kW。当流量减小到qV2=158000m3/h时，问这时的转速应为多少？相应的轴功率、全压为多少？设空气密度不变。 　　按照现有电机的档次，取n2=580r/min，则： 同理，利用相似定律还可换算出几何尺寸改变时的性能参数。 null　　当实型和模型的几何尺度比≤5，相对转速比≤20%时，实型和模型所对应的效率近似相等，可得等效的相似三定律： 等效的相似三定律 (相似工况点) null　　尺寸效应：（小模型） ↑→沿程损失系数↑→h↓↑→泄漏流量q 相对↑→V↓ 相对粗糙度相对间隙　　转速效应：（降转速） ↓(设D2不变) 结论：对于小模型、降转速，  (V 、h 、m )。 null转速 n 变化时性能参数的换算（比例定律） null3、相似泵与风机性能曲线的换算 四、相似定律的应用 　　描点：用光滑曲线连接A、B、C、D、E …各点，即可得相似泵（D2、n）的性能曲线。null一、通用性能曲线§3-2 泵与风机的通用性能曲线三、相似工况点与不相似工况点 二、通用性能曲线的绘制 null　　把一台泵与风机在各种不同转速下的性能曲线绘制在同一张图上所得到的曲线。一、通用性能曲线二、通用性能曲线的绘制 　　1、试验绘制通用性能曲线 　　作法：就某台泵或风机在一系列不同转速下进行试验，并将测得的一系列相应的H-qV或p-qV、-qV 和等效曲线绘制在同一张图上。 优点：准确可靠，缺点是试验工作量大，浪费人力物力。 null　　理论绘制通用性能曲线以比例定律为基础。相似工况点的参数应满足： 二、通用性能曲线的绘制 　　2、理论绘制通用性能曲线 　　由于相似工况点的效率相等，则可利用转速为n0时的效率曲线0-qV作出转速为n 时的效率曲线-qV 。nnull二、通用性能曲线的绘制 　　即，当n改变时，相似工况的一系列点必在顶点过坐标原点的二次抛物线上，并称其为相似抛物线，它表征了一簇抛物线，又称理论等效曲线。 实践证明，因转速效应，实际等效曲线偏离相似抛物线而成椭圆形。 3、相似工况点应遵循的规律 null三、相似工况点与不相似工况点 相似工况点和不相似工况点的区分 　　A和B点（表征了泵在同一转速下的不同工况点）不是相似工况点；A和M点【位于同一条管路性能曲线（其顶点未位于坐标原点）上，它们表示了泵变速运行时的不同运行工况点】亦不是相似工况点；只有M和B点才是相似工况点。null　 【例3-2】 如右图所示，某台可变速运行的离心泵，在转速n0下的运行工况点为M (qVM，HM )，当降转速后，流量减小到qVA ，试确定这时的转速。　 【解】 ①．确定变速后的运行工况点A (qVA，HA) ；　　③．过A点作相似抛物线，求A点对应的相似工况点B；　　④．利用比例定律对A、B两点的参数进行换算，以确定满足要求的转速： ②．将qVA、HA代入下式以确定相似抛物线的k值；qVBHBHAABnull一、比转速 §3-3 比转速和型式数 二、型式数 问题的提出 null问题的提出 相似设计→如何选型③目的：流量相似定律 qV, H, n→眼花缭乱；结构型式结构尺寸寻求： 综合的特征参数=(参数,结构)或全压相似定律扬程相似定律构造之；用于泵与风机的理论研究、选择和设计中。平方，立方除以null一、比转速 （一）泵的比转速 （1-119） 3.65引自原苏联水轮机的比转速：，将P（马力，PS）→Pe = 由于各国习惯采用的计算泵比转速的公式不同，以及对流量、扬程、转速所取的单位不同，使得对同一台泵计算出来的比转速的数值就不同。其换算关系如表1-7所示。null 表1-7 不同单位比转速的换算 注 ft——英尺； USgal——美加仑；UKgal——英加仑null一、比转速 §3-3 比转速和型式数 二、型式数 问题的提出 null问题的提出 相似设计→如何选型③目的：流量相似定律 qV, H, n→眼花缭乱；结构型式结构尺寸寻求： 综合的特征参数=(参数,结构)或全压相似定律扬程相似定律构造之；用于泵与风机的理论研究、选择和设计中。平方，立方除以null一、比转速 （一）泵的比转速 （1-119） 3.65引自原苏联水轮机的比转速：，将P（马力，PS）→Pe = 由于各国习惯采用的计算泵比转速的公式不同，以及对流量、扬程、转速所取的单位不同，使得对同一台泵计算出来的比转速的数值就不同。其换算关系如表1-7所示。null 表1-7 不同单位比转速的换算 注 ft——英尺； USgal——美加仑；UKgal——英加仑null（二）风机的比转速： （1-122）（1-123） 由于公制压强单位kgf/m2=9.80665Pa，所以，公制单位的比转速是SI制单位比转速的9.806653/4→5.54 倍，并取整。（三）关于比转速的几点说明 1 比转速是工况的函数，取最佳工况→取值具有唯一性。 2 比转速是由相似定律引出的一个用于比较泵或风机型式的综合性相似特征数，与转速无关。 null 3 不是相似条件，而是相似的必然结果：即两台几何相似的泵或风机比转速必然相等；相反，则不然。 4 以单吸单级叶轮为标准，所以，计算比转速时应注意以下几点：①. 对双吸单级泵，以qV /2→qV②. 对单吸多级泵，以H/i→H③. 对双吸多级泵，以？、？→qV、H④. 参数单位：qV（m3/s）、H（m）、p（Pa）、n（r/min）3、用比转速可以大致决定泵与风机的型式（四）比转速的应用1、比转速可以反映泵与风机的结构特点2、比转速可以大致反映性能曲线的变化趋势　 4、用比转速可以进行泵与风机的相似设计参见表1-9null 表1-9 比转速与叶轮形状和性能曲线形状的关系null续表1-9null二、型式数 比转速在实际应用中的主要缺点是：它是一个有因次的相似准则数，因而其通用性受到很大限制，也不利于学术交流和国际间的贸易往来。 为此，国际标准化组织（ISO/TC）定义了无因次型式数，其计算公式为：（1-124） 并以此取代现在用的比转速。null ①．由于它是无因次数，因而具有广泛的通用性； ②．作为两泵流动的相似准则数，物理意义清楚，概念统一，便于理解和掌握； ③．与泵所输送流体的密度无关，可唯一地确定叶轮的几何形状。 使用缺点是数值偏小。二、型式数应用型式数的主要优点是：null§3-4 叶片式通风机的无因次性能曲线和空气动力学略图一、问题的提出二、无因次性能参数和无因次性能曲线三、无因次性能参数的意义四、通风机的空气动力学略图null一、问题的提出 ①．根据 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 需要，我们可对系列化的相似风机进行相似换算，并将其性能曲线绘制于同一张图上，从而实现对同一系列风机性能的比较，以完成风机的设计、选择工作。 ②．但工程实际还需要,对不同系列（不同类型、不相似）的风机进行性能的比较，以完成相应的工作；但由于相似定律本身不能够对不同系列的风机进行换算，也就不可能对不同系列的风机进行性能比较，这就要求我们提供一个能够对不同系列风机进行性能比较的方法。null一、问题的提出 ③．设想：如果能将某一系列风机的性能只用一条曲线表示出来，那么就可以将所有不同系列风机的性能曲线绘制在一个图上进行比较了，事实上这是可能的。 ④．因为：同一系列风机其性能所以不同，是由于受到结构尺寸、转速及介质密度的影响。如果我们将风机性能参数中的这些影响因素的计量单位除去，则对同一系列风机就只有一组性能参数，因而也就只能绘制一条曲线了 。 由于这时的参数已没有因次，故称为无因次性能参数。由无因次性能参数描述的曲线称为无因次性能曲线。从而，可利用无因次性能曲线完成不同系列风机之间的性能比较。 null二、无因次性能参数和无因次性能曲线 — 叶轮圆面积；1、定义方法 — 叶轮圆周速度；—流体的密度。null二、无因次性能参数和无因次性能曲线2、无因次性能参数的定义式 （3-2）（3-4）（3-7）null二、无因次性能参数和无因次性能曲线3、无因次性能曲线 图3-15是4-13（72）通风机的性能曲线和无因次性能曲线。由图不难看出，两者形状完全相同。 应该指出：当n和D2较大时，由于尺寸效应和转速效应的影响，两者会略有不同。 null三、无因次性能参数的意义 1、对于同一系列的通风机,其无因次性能参数具有唯一性。换言之：它是相似准则数，是相似的结果 。 2、对于不同系列的通风机，其无因次性能参数与通风机的几何尺寸、 转速及输送流体的种类无关， 而只与通风机的类型有关。 它表征了不同系列通风机性能的特征值。 故可以将不同系列通风机的无因次性能曲线集中在一起， 以便进行通风机性能的比较、选择。null四、通风机的空气动力学略图 由于同一系列的通风机都是按相似方法设计的，因此，它们的无因次性能曲线相同，流道的几何形状相似。故 即，相似的通风机，每台所有各通流部分的尺寸与其叶轮外径D2的比值都对应相等。为了便于系列相似设计，风机行业通常把模型风机的叶轮外径D2 作为100， 求出各部分相对D2 的尺寸，并以此尺寸绘制通风机的几何图形。null 无因次性能曲线＋相对于D2尺寸绘制的通流部分的图形= 空气动力学略图，4-73型离心通风机例图如图3-16所示。使用之，既便于选型，又大大简化了相似设计。 null§3-5 叶片式通风机的 选择曲线概述 一、什么是叶片式通风机的选择曲线二、目的 三、三组等值线及其特点null一、什么是叶片式通风机的选择曲线　 选择曲线是用对数坐标把在标准进口状态下，对应于无因次性能曲线上工作范围内工况点的所有同系列通风机的叶轮直径D2，转速n、圆周速度u2以及相应的流量qV、全压p、功率Pgr全部表示出来的一种曲线，也称同系列通风机的对数坐标图。选择曲线表示了同系列通风机的主要参数n、D2、u2、qV、p、及Pgr等之间的关系。图3-17是G-4-13.2（73）型离心通风机的选择曲线。二、目的 便于选择风机产品（由制造厂提供风机）。 null三、三组等值线及其特点等机号线 等转速线 等转速线 null三、三组等值线及其特点　 等机号线所通过的几条性能曲线表示在同一机号不同转速下的性能曲线；　 等转速线所通过的几条性能曲线表示在同一转速下不同机号的性能曲线，转速为电机的铭牌转速或配上皮带轮后所能达到的转速； 　等功率线其功率为电机系列产品的功率，即配套功率； 　 等D2线和等n线均通过每一条曲线中的最高效率点，等Pgr线则不一定通过性能曲线中的最高效率点；　 注意：在使用时，应先将工作状态的参数化为标准状态下的参数，然后再查用。null　　自学§1-12 轴流式泵与风机的叶轮理论 ； 重点预习风机的性能实验指导 书 关于书的成语关于读书的排比句社区图书漂流公约怎么写关于读书的小报汉书pdf ，准备做实验。 　　自学§3-1、§3-4~6 叶片式通风机的结构及性能；nullnull 1、试写出等效的泵与风机相似三定律的表达式并叙述之。 2、如何理解尺寸效应和转速效应？ 3、泵与风机转速变化前后的运行工况点是否一定相似？为什么？null本次课作业3-1，3-3