泵与风机泵与风机叶轮理论

会计学1泵与风机泵与风机叶轮理论PPT 课件 超市陈列培训课件免费下载搭石ppt课件免费下载公安保密教育课件下载病媒生物防治课件 可下载高中数学必修四课件打包下载 §1泵与风机的叶轮理论本章要点叶轮理论速度三角形能量方程第1页/共67页一、离心式泵与风机的工作原理§1-1离心式泵与风机的叶轮理论二、流体叶轮中的运动及速度三角形三、能量方程及其 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 四、离心式叶轮叶片型式的分析五、有限叶片叶轮中流体的运动六、滑移系数和环流系数第2页/共67页§1泵与风机的叶轮理论引言目的：掌握泵与风机的原理和性能。结构角度：分析流体流动与各过流部件几何形状之间的关系，以便确定适宜的流道形状，获得符合要求的性能。第3页/共67页§1泵与风机的基本理论叶轮带动流体一起旋转，借离心力的作用，使流体获得能量。--叶轮是实现机械能转换为流体能量主要部件。第4页/共67页获得的能量是多少呢？叶片轮毂轴前盘后盘空心叶片板式叶片叶轮转动-----产生离心力------对流体做功----流体获得能量第5页/共67页一、离心式泵与风机的工作原理叶轮流道投影图轴面投影图平面投影图第6页/共67页一、流体在离心式叶轮内的流动分析平面投影图轴面投影图叶片出口宽度叶片出口直径D1第7页/共67页一、离心式泵与风机的工作原理§1-1离心式泵与风机的叶轮理论二、流体叶轮中的运动及速度三角形三、能量方程及其分析四、离心式叶轮叶片型式的分析五、有限叶片叶轮中流体的运动六、滑移系数和环流系数第8页/共67页二、流体在叶轮中的运动及速度三角形1．流动分析假设　（1）叶轮中的叶片为无限多无限薄，流体微团的运动轨迹完全与叶片型线相重合。　　　（5）流体在叶轮内的流动是轴对称的流动。　（2）流体为理想流体，即不考虑由于粘性使速度场不均匀而带来的叶轮内的流动损失。　（3）流体是不可压缩的。　　（4）流动为定常的，即流动不随时间变化。第9页/共67页因此，流体在叶轮内的运动是一种复合运动，即：2．叶轮内流体的运动及其速度三角形牵连运动相对运动绝对运动二、流体在叶轮中的运动及速度三角形第10页/共67页二、流体在叶轮中的运动及速度三角形3．速度三角形的计算绝对速度角流动角　　下标说明　流体在叶片进口和出口处的情况，分别用下标“1、2”表示；下标“”表示叶片无限多无限薄时的参数；下标“r（a）、u”表示径向（轴向）和周向参数。a叶片安装角第11页/共67页二、流体在叶轮中的运动及速度三角形3．速度三角形的计算绝对速度角流动角　　掌握几个概念：流动角、安装角、径向速度等。a叶片安装角第12页/共67页二、流体在叶轮中的运动及速度三角形3．速度三角形的计算u=cos，周向分速m=sin，轴面分速Vr=m=sin，径向分速Vma=0轴向分速第13页/共67页二、流体在叶轮中的运动及速度三角形3．速度三角形的计算（1）圆周速度u为：u=方向：与所在的圆周相切第14页/共67页二、流体在叶轮中的运动及速度三角形3．速度三角形的计算（2）绝对速度的径向分速r为：u=cos，周向分速r=sin，径向分速理论流量第15页/共67页二、流体在叶轮中的运动及速度三角形3．速度三角形的计算由于叶片总是有一定的厚度，过流断面被占去一部分，设每一叶片在圆周方向的厚度为σ，有Z个叶片，则总厚度Zσ排挤系数ψ：表示叶片厚度对流道过流面积减少的程度，等于实际过流面积与无叶片是的过流面积之比。A=πDb-ZσbΨ=1-Zσ/πD第16页/共67页二、流体在叶轮中的运动及速度三角形3．速度三角形的计算（3）2及1角：当叶片无限多时，2=2a；而2a在设计时可根据 经验 班主任工作经验交流宣传工作经验交流材料优秀班主任经验交流小学课改经验典型材料房地产总经理管理经验 选取。同样1也可根据经验、吸入条件和设计要求取定。第17页/共67页一、离心式泵与风机的工作原理§1-1离心式泵与风机的叶轮理论二、流体叶轮中的运动及速度三角形三、能量方程及其分析四、离心式叶轮叶片型式的分析五、有限叶片叶轮中流体的运动六、滑移系数和环流系数第18页/共67页（一）能量方程的推导　　推导思路利用动量矩定理，建立叶片对流体作功与流体运动状态变化之间的联系。1、前提条件2、控制体和坐标系（相对）叶片为“”,=0,[=const.,],=const.，轴对称。相对坐标系控制体2速度矩第19页/共67页3、动量矩定理及其分析在稳定流动中，M=K。且，单位时间内流出、流进控制体的流体对转轴的动量矩K分别为：K2=qVT2l2=qVT2r2cos2，K1=qVT1l1=qVT1r1cos1作用在控制体内流体上的外力有质量力和表面力。其对转轴的力矩M由假设可知：该力矩只有转轴通过叶片传给流体的力矩。则（一）能量方程的推导M=qVT(2r2cos2-1r1cos1)第20页/共67页　　当叶轮以等角速度旋转时，则原动机通过转轴传给流体的功率为：　由于u2=r2、u1=ωr1、2u=2cos2、1u=1cos1，代入上式得：P=M=qVT(2r2cos2-1r1cos1)P=qVT(u22u-u11u)3、动量矩定理及其分析（一）能量方程的推导第21页/共67页　上两式对轴流式叶轮也成立，故称其为叶片式泵与风机的能量方程式，又称欧拉方程式（Euler.L，1756.）。3、动量矩定理及其分析（一）能量方程的推导（Pa）pT=gHT=(u22u-u11u)　　而单位体积流体流经叶轮时所获得的能量，即无限多叶片时的理论能头pT为：　　则单位重力流体流经叶轮时所获得的能量，即无限多叶片时的理论能头HT为：（m）第22页/共67页　避开了流体在叶轮内部复杂的流动问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 ，只涉及叶轮进、出口处流体的流动情况。1、分析 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 上的特点:（二）能量方程式的分析２、理论能头与被输送流体密度的关系:pT=(u22u-u11u)第23页/共67页（1）1u反映了泵与风机的吸入条件。设计时一般尽量使1≈90（1u0），流体在进口近似为径向或轴向流入。3、提高无限多叶片时理论能头的几项措施：（二）能量方程式的分析（2）增大叶轮外径和提高叶轮转速。因u2=2D2n/60，故D2和nHT。目前火力发电厂大型给水泵的转速已高达7500r/min。第24页/共67页由叶轮叶片进、出口速度三角形可知：其中i=1或i=2，将上式代入理论扬程HT的表达式，得：（二）能量方程式的分析4、能量方程式的第二形式：表示流体流经叶轮时动压头的增加值。共同表示了流体流经叶轮时静压头的增加值。动能头静能头第25页/共67页4、能量方程式的第二形式：对于轴流式叶轮：由于Hst中的第一项=0，说明在其它条件相同的情况下，轴流式泵与风机的能头低于离心式。（二）能量方程式的分析动能头Hd要在叶轮后的导叶或蜗壳中部分地转化为静能头Hst，并存在一定的能头损失。第26页/共67页例题1：已知某离心泵，输送清水时扬程为30米，现用该泵输送煤油，问输送煤油时扬程为多少？例题2：现有一台蜗壳式离心泵，转速n=1450r/min,qvt=0.09m3/s,D2=400mm,D1=140mm,b2=20mm,β2a=250,z=7,v1u∞=0,计算无限多叶片叶轮的理论扬程HT∞（不计叶片厚度的影响）第27页/共67页解：第28页/共67页一、离心式泵与风机的工作原理§1-1离心式泵与风机的叶轮理论二、流体叶轮中的运动及速度三角形三、能量方程及其分析四、离心式叶轮叶片型式的分析五、有限叶片叶轮中流体的运动六、滑移系数和环流系数第29页/共67页1、离心式叶轮的三种型式后弯式（2a＜90）径向式（2a＝90）前弯式（2a＞90）叶片出口安装角：2a=（叶片出口切向，-u2）第30页/共67页2、2a对HT的影响　　为提高理论扬程HT，设计上使1≈90。则在转速n、流量qV、叶轮叶片一定的情况下，有：　（1）后弯式（2a＜90）∵ctg2a＞0（减函数）∴2a越小，ctg2a越大，HT越小当ctg2a=u2/v2r∞HT=0，此时为2a的最小值。第31页/共67页2、2a对HT的影响　　为提高理论扬程HT，设计上使1≈90。则在转速n、流量qV、叶轮叶片一定的情况下，有：　（2）径向式（2a=90）2a=90，ctg2a=0，HT=u22/g第32页/共67页2、2a对HT的影响　（3）前弯式（2a＞90）∵ctg2a＜0（减函数）∴2a越大，ctg2a越小，HT越大当ctg2a=-u2/v2r∞HT=2u22/g，此时为2a的最大值。第33页/共67页2、2a对HT的影响①.2a↑→HT↑；②.2amin→HTmin=0→违反了泵与风机的定义；结论：③.2amax→Hstmin=0→违反了泵与风机的定义。（）　　为提高理论扬程HT，设计上使1≈90。则在转速n、流量qV、叶轮叶片一定的情况下，有：第34页/共67页3、2a对Hst及Hd的影响定义反作用度：1u=0，1r≈2r显然τ应在（0，1）之间。第35页/共67页(1,1/2),后弯式叶轮，2a(2amin,90)①τ1/2,径向式叶轮，2y=90(1/2,0),前弯式叶轮，2a(90,2amax)结论：2amax各种2a时的速度三角形及Hd、Hst的曲线图2amin90u2=c2ymax2w2=1u2=cHTHd=1/22amin2w2w223、2y对Hst及Hd的影响第36页/共67页结论：小，后弯式叶轮大，前弯式叶轮②HT2amax各种2a时的速度三角形及Hd、Hst的曲线图2amin90u2=c2ymax2w2=1u2=cHTHd=1/22amin2w2w223、2y对Hst及Hd的影响后弯式叶轮，Hd＜Hst③径向式叶轮，Hd=Hst前弯式叶轮，Hd＞Hst第37页/共67页4、讨论　　1°从结构角度：当HT=const.，前向式叶轮结构小，重量轻，投资少。　　2°从能量转化和效率角度：前向式叶轮流道扩散度大且压出室能头转化损失也大；而后向式则反之，故其克服管路阻力的能力相对较好。　　　　3°从防磨损和积垢角度：径向式叶轮较好，前向式叶轮较差，而后向式居中。　　4°从功率特性角度：当qV时，前向式叶轮Psh，易发生过载问题。第38页/共67页　（1）为了提高泵与风机的效率和降低噪声，工程上对离心式泵均采用后向式叶轮；　（2）为了提高压头、流量、缩小尺寸，减轻重量，工程上对小型通风机也可采用前向式叶轮；　　　（3）由于径向式叶轮防磨、防积垢性能好，所以，可用做引风机、排尘风机和耐磨高温风机等。5、叶片出口安装角的选用原则表1-1一些叶片形式和出口安装角的大致范围叶片形式出口安装角范围叶片形式出口安装角范围强后向叶片（水泵型）后向圆弧叶片后向直叶片后向翼型叶片20~3030~6040~6040~60径向出口叶片径向直叶片前向叶片强前向叶片（多翼叶）9090118~150150~175第39页/共67页例3：已知某离心泵，由于用的时间太久，铭牌看不清楚，请问接电源时，如何知道泵的转向正确？例4：现有一离心风机，D2=500mm，β2a=500转速n=1480r/min,出口轴面速度20m/s,流量与转速不变的情况下，现采用β2a=1350的叶轮,获得相同全压时，风机外径应为多少？第40页/共67页一、离心式泵与风机的工作原理§1-1离心式泵与风机的叶轮理论二、流体叶轮中的运动及速度三角形三、能量方程及其分析四、离心式叶轮叶片型式的分析五、有限叶片叶轮中流体的运动六、滑移系数和环流系数第41页/共67页轴向涡流的概念　1、无限叶片数的理解叶片型线严格控制流体流动。　　2、有限叶片数的理解　叶片型线不能完全控制流体流动。AA轴向涡流试验　　3、轴向涡流　流体(理想)相对于旋转的容器，由于其惯性产生一个与旋转容器反向的旋转运动。流体在叶轮流道中的流动轴向涡流无限叶片数有限叶片数AAp第42页/共67页一、离心式泵与风机的工作原理§1-1离心式泵与风机的叶轮理论二、流体叶轮中的运动及速度三角形三、能量方程及其分析四、离心式叶轮叶片型式的分析五、有限叶片叶轮中流体的运动六、滑移系数和环流系数第43页/共67页　　1、流线和速度三角形发生变化，分布不均；轴向涡流对进、出口速度三角形的影响p形成阻力矩；2、第44页/共67页3、使理论能头降低：不是效率，不是由损失造成的；流体惯性有限叶片轴向滑移；K=f（结构），见表1-2。b．K为滑移系数a.HT(pT)HT(pT)，即：第45页/共67页例5：现有一离心泵，D2=320mm，D1=120mm，转速n=1450r/min,qvt=180m3/h,b2=15mm,叶片出口厚度10mm，β2a=22.50,z=7,v1u∞=0,计算有限多叶片叶轮的理论扬程HT第46页/共67页§1-2轴流式泵与风机的叶轮理论一、概述二、流体在轴流式叶轮内的流动分析三、升力理论四、能量方程五、轴流式泵与风机的基本型式第47页/共67页一、概述1.工作原理：轴流式泵与风机是利用旋转叶轮的翼型叶片在流体中旋转所产生的升力使流体获得能量。流体轴向进入，轴向排出2.特点：结构简单、紧凑、外形尺寸小，重量轻动叶可调，叶片安装角随外界负荷变化而改变，可保持较宽的工作区域。动叶可调，结构复杂，安装精度要求高噪声大，尤其是大型轴流风机，进口或出口需装消声器与离心式相比，流量大，扬程（风压）低第48页/共67页§1-2轴流式泵与风机的叶轮理论一、概述二、流体在轴流式叶轮内的流动分析三、升力理论四、能量方程五、轴流式泵与风机的基本型式第49页/共67页二、流体在轴流式叶轮内的流动分析（一）叶轮流道投影图及其流动分析假设叶轮流道投影图叶片安装角栅距弦长弦长列线列线列线第50页/共67页　（1）认为流体流过轴流式叶轮时，与飞机在大气中飞行十分相似，可采用机翼理论进行分析。　　（2）圆柱层无关性假设，即认为叶轮中流体微团是在以轴线为轴心线的圆柱面（称为流面）上流动。2．流动分析假设除可以采用研究离心式泵与风机时所采用的方法外，常做如下假设：二、流体在轴流式叶轮内的流动分析（一）叶轮流道投影图及其流动分析假设第51页/共67页（二）叶轮内流体的运动及其速度三角形与离心式叶轮比较，相同点有：1．流体在叶轮内的运动仍是一种复合运动，即：２．圆周速度u仍为：与离心式叶轮比较，不同点有：１．在同一半径上，u1=u2=u，且w1a=w2a=wa=1a=2a=a二、流体在轴流式叶轮内的流动分析第52页/共67页2．绝对速度轴向分量的计算式：轮毂直径Dh与单个机翼比较，不同点是：叶栅改变了栅前来流的方向和大小,即：周向速度分量。定义几何平均值：w=(w1+w2)/2（二）叶轮内流体的运动及其速度三角形与离心式叶轮比较，不同点有：二、流体在轴流式叶轮内的流动分析理论流量第53页/共67页§1-2轴流式泵与风机的叶轮理论一、概述二、流体在轴流式叶轮内的流动分析三、升力理论四、能量方程五、轴流式泵与风机的基本型式第54页/共67页三、升力理论1.升力理论：机翼上表面弯曲，下表面平坦，当机翼与空气相对运动时，流过上表面的空气在同一时间内走过的路程比流过下表面的空气的路程远。因此，在上表面的空气的相对速度快。贝努力定律：流体对周围的物质产生的压力与流体的相对速度成反比。故：上表面的空气给机翼的压力小于小表面的压力，产生了升力。第55页/共67页三、升力理论2.翼型的主要几何参数：骨架线（中弧线）--翼型的基础前缘点与后缘点弦长翼展---机翼的长度厚度---上下表面之间的距离冲角---气流的方向与弦长的夹角第56页/共67页§1-2轴流式泵与风机的叶轮理论一、概述二、流体在轴流式叶轮内的流动分析三、升力理论四、能量方程五、轴流式泵与风机的基本型式第57页/共67页四、能量方程能量方程同样适用于轴流式叶轮进出口叶轮直径相同，流量相同，所以有：u1=u2=uv1r=v2r　第58页/共67页四、能量方程　第59页/共67页讨论　　1°u1=u2，轴流式泵与风机扬程（全压）远低于离心式　　2°当β1=β2，HT=0，要想使流体由叶轮获得能量，必须β2＞β1，令Δβ=β2-β1为气流转折角，其值越大，获得的能量越大。　　3°为提高流体的压力能，必须w1＞w2,即：入口相对速度要大于出口相对速度。　　4°必须指出：该能量方程仅建立了总能量与流动参数之间的关系，没反应出总能量与翼型及叶珊的几何参数的关系。因此不能用来进行轴流式泵与风机的设计计算。第60页/共67页讨论　　5°升力理论推导出的能量方程，建立了叶珊几何参数与流动参数之间的关系。第61页/共67页§1-2轴流式泵与风机的叶轮理论一、概述二、流体在轴流式叶轮内的流动分析三、升力理论四、能量方程五、轴流式泵与风机的基本型式第62页/共67页五、轴流式泵与风机的基本型式四种基本类型单叶轮，无导叶旋转运动—能量损失--低压轴流风机单叶轮+后置导叶后置导叶—消除旋转--高压轴流泵、风机单叶轮+前置导叶前置导叶—消除产生负预选--轴流风机单叶轮+前导叶+后导叶前导叶—可调能适应不同的工况--流量变化大的情况第63页/共67页请同学分析　　1、在其它条件相同的情况下，为什么轴流式泵与风机的能头低于离心式?2、在制造时，为什么将轴流式泵与风机叶轮叶片进口处稍稍加厚，做成翼形断面（2y＞1y）?第64页/共67页思考题1、在进行离心式和轴流式叶轮内的流动分析中各作了哪些假设？　　2、写出无限多叶片时的理论能头的表达式及其第二形式，说明其与被输送流体密度的关系。　　3、提高无限多叶片时的理论能头有哪几项措施？举例说说，还应考虑哪些实际问题？第65页/共67页本次课作业1-1有一离心泵，其叶轮尺寸如下：D2=381mm，D1=178mm，b2=19mm,b1=35mm,β2a=200β1a=180,设流体径向流入叶轮，转速n=1450r/min,试按比例画出出口速度三角形，并计算qvt和ＨＴ∞1-4　有一离心风机，叶轮外径为300mm，当转速为2980r/min时，无限多叶轮的理论全压是多少？设叶轮入口气体沿径向流入，叶轮出口的相对速度为半径方向，空气密度为1.2kg/m3连接到下一课件返回到课程导航结束第66页/共67页