离心式泵与风机基本方程

5 3离心式泵与风机的基本方程 流体在叶轮中的运动 进口1 牵连速度 u1 相对速度 w1 绝对速度 v1 出口2 牵连速度 u2 相对速度 w2 绝对速度 v2 5 3离心式泵与风机的基本方程 速度三角形 对叶轮上的某处流体可将其绝对速度分解为 径向速度 vr 切向速度 vu 流体在叶轮中流动的速度三角形 与流量有关 与压力有关 牵连速度 u 相对速度 w 绝对速度 v 5 3离心式泵与风机的基本方程 速度三角形 流体在叶轮中流动的速度三角形 v与u的夹角 称为工作角 称为叶轮的安装角 a代表流体的流动方向 5 3离心式泵与风机的基本方程 速度三角形的求解 流体在叶轮中流动的速度三角形 已知 叶轮几何形状 已知 叶轮转速n 流量QT 可求 叶轮内任何半径r上的某点速度三角形 5 3离心式泵与风机的基本方程 速度三角形 欧拉方程 理想状况 5 3离心式泵与风机的基本方程 欧拉方程是从理论上研究流体在叶轮中的运动情况和获得能量的关系 是泵与风机基础理论 欧拉方程 理想状况 5 3离心式泵与风机的基本方程 假定流体在叶轮内的流动为一元流动 也就是用流束理论进行分析 基本假设 1 流动为恒定流 2 流体为不可压缩流体 3 叶轮的叶片数目为无限多 叶片厚度为无限薄 可认为沿圆周各点的速度相等 4 流体在整个叶轮中的流动过程为一理想过程 即泵与风机工作时没有任何能量损失 欧拉方程 理想状况 5 3离心式泵与风机的基本方程 动量矩定理 欧拉方程的推导核心 质点系对某一转轴的动量矩对时间的变化率 等于作用于该质点系的所有外力对该轴的合力矩M 欧拉方程 理想状况 5 3离心式泵与风机的基本方程 单位时间内流经叶轮进出口流体动量矩的变化为 由第4点假设 轴功率 流体获得的能量 5 3离心式泵与风机的基本方程 欧拉方程 离心式泵与风机的基本方程 1754年由欧拉提出 结论如下 HT 与流体在叶轮进 出口处的速度三角形有关 HT 与流体在叶轮内部的流动过程无关 HT 与被输送流体的种类无关 NT 与被输送流体的种类有关 欧拉方程 理想状况 5 3离心式泵与风机的基本方程 在所提假设中 前两点暖通领域的泵与风机是满足的 因此需要修正的是后两点假设 欧拉方程 修正 对于假设3 认为叶轮的叶片数目无限多 叶片厚度为无限薄 意味着叶道内相同半径处的截面上相对速度相等 并且流动方向与流道一致 即沿叶片出口安装角方向流出 假设的修正 5 3离心式泵与风机的基本方程 欧拉方程 修正 由于实际中泵与风机的叶片数量是有限的 流体在叶道中将产生轴向涡流且叶道中的速度分布也变得不均匀起来 假设3的修正 5 3离心式泵与风机的基本方程 欧拉方程 修正 轴向涡流实验 1 圆盘顺时针旋转 2 碗的A点随圆盘顺时针旋转 3 碗中水仅做平移运动 4 碗中水相对于圆盘做的是相反的旋转运动 轴向涡流 轴向涡流产生原因 水具有惯性 5 3离心式泵与风机的基本方程 欧拉方程 修正 轴向涡流的后果 1 流体相对于叶片除相对运动外还存在轴向涡流 2 轴向涡流与均匀流体合成后 在顺叶片转动方向的流道前部 助长了原有的相对流速 在后部抑制原有的相对流速 3 相对流速在同一半径的圆周上的分布变得不均匀起来 4 叶片两面形成压力差 成为作用于轮轴上的阻力矩 需原动机克服此力矩而耗能 5 3离心式泵与风机的基本方程 欧拉方程 修正 轴向涡流的后果 5 叶轮出口处 相对速度将朝旋转反方向偏离切线 切向分速度将减小 6 叶轮进口处的相对速度将朝叶轮转动方向偏移 进口切向分速增加 7 导致实际扬程HT降低 5 3离心式泵与风机的基本方程 欧拉方程 修正 理想欧拉方程 修正后 5 3离心式泵与风机的基本方程 欧拉方程 修正 当流体沿径向进入叶片流道时 则 5 3离心式泵与风机的基本方程 欧拉方程 物理意义 根据速度三角形中的余弦定理 5 3离心式泵与风机的基本方程 欧拉方程 物理意义 圆周速度 表示单位重量流体在叶轮内旋转时产生的离心力所做的功米 秒绝对速度 表示动压水头增量米 秒相对速度 表示由于叶道展宽 相对速度降低而获得的压能米 秒 5 3离心式泵与风机的基本方程 欧拉方程