流体力学：泵与风机PPT课件

、泵和风扇的基本理论、泵和风扇、2、泵和风扇的基本理论、3、1、根据产生压力的大小分类、(1)泵根据产生压力的大小分类、(2)风扇根据产生压力的大小分类：总压力小于15KPa风机：总压力小于15 33 (3)通风机根据总压力产生大小：低压离心风扇：中压小于1KPa的中压离心风扇：全压13KPa高压离心风扇：低压轴流风扇：低压小于0.5KPa的全压0.5 kpa的高压轴流风扇：全压0.55KPa 2，按工作原理分类单层、多级、单吸、双吸、分段、蜗壳(水平中央开口)、圆柱双壳、固定叶片、可调叶片、蜗壳、导叶、容积泵、往复泵、旋转泵、活塞、隔膜、 叶轮通常由前盖、叶片、后盖和轮毂组成。叶轮分类，进气室：离心泵进气管法兰连接流入叶轮的空间称为进气室，最小阻力损失，铅，封闭通常是清水效率的一半，通常用于输送杂质的流体开放效率很低，7，诱导液体顺利流入叶轮，叶轮入口的液体流速均匀分布。进气室分类、锥形进气室、环形进气室、半螺旋进气室、压力室：负责将叶轮导出到压力管道法兰距离的空间，收集叶轮流出的高速流体，然后以最小阻力损失进口软管或二次叶轮，将液体动能的一部分转换为压力能量。压力室分为螺旋压力室和环形压力室两类。8、密封装置密封装置分为密封环和轴端密封。密封环也称为嘴环。叶轮出口处的压力高，入口压力低，部分流出叶轮的流体会流入叶轮。在叶轮入口外环和泵壳之间安装密封圈，以防止高压流体通过叶轮入口和泵壳之间的间隙流入进气口。普通泵为平环和角度连接，高压泵为迷宫，轴端密封。泵轴通过泵体伸出，旋转部件和静态部件之间有间隙，如果泵内部压力大于外部压力，流体从间隙向外泄漏，泵吸入端真空，空气通过泵进入，严重影响泵工作，为减少泄漏，在间隙安装轴端密封装置。轴端密封装置分为填料密封、机械密封、浮动环密封和机械密封等几种形式。9、离心风机的主要组成部分、离心泵和风机的主要组成部分包括叶轮、蜗壳、歧管和进气箱。轴流泵和风扇的主要组件，轴流泵基本由叶轮、导叶、进气室(收集器)和扩散管组成，10、泵和风扇的基本性能参数1)流。泵和风扇在单位时间内传送的流体体积，即体积流量，以符号q表示，单位为L/s、m3/h或m3/s。(2)升降机(全压力或压力头)。单位重量流体通过泵和风扇获得的能量增量。对于泵，此能量增量称为叶，以h符号表示，单位为mH2O是。对于风扇，此能量增量为总压力或压力前灯，符号p表示，单位为Pa。(3)电源。电力主要有两种。有效功率：表示在单位时间内通过泵和风扇的整个流体获得的总能量。这部分功率完全传递给通过泵和风扇的流体，用符号Ne表示，等于流量和升力(总压力)的乘积。常用单位为kW，基准(2泵和风扇的基本性能参数)，11，Ne=QH=QP(样式10.1)式的泵和风扇的流体体积密度(kN/m3)。轴向功率：原始动机加入至泵或风扇轴的功率，以符号n表示，常用单位为kW。泵或风扇本来不可能将同步投入的动力完全输送到流体中，另外，部分功率丢失，包括旋转时摩擦引起的机械损失；克服流动阻力引起的液压损失。泄漏引起的体积损失。(4)效率。效率反映了泵或风扇将轴功率n转换为有效功率Ne的程度，有效功率Ne和轴功率n的比率称为效率。(10.2)效率是测量泵和风扇性能的技术经济指标。轴功率计算为(类型10.3)，泵和风扇的基本性能参数，12，(5)转速。符号n表示泵和风扇叶轮每分钟旋转的圈数，单位为r/min(rpm)。转速是影响泵和风扇性能参数的重要因素，如果泵和风扇设计为特定速度，并且泵和风扇的实际速度与设计速度不同，则泵和风扇的其他性能参数将改变为恒定速度。(6)可吸入真空高度Hs和空化油Hsv。真空高度吸附是泵在标准条件下(即水温为20，泵工作环境压力为1个标准大气压101.325KPa)工作时，泵进气入口(通常是真空计连接位置)允许的最大进气真空高度。单位为mH2O。泵样品中提供Hs值是在泵生产厂通过国家汽蚀试验得到的，反映了离心泵的吸收力。泵和风扇的基本性能参数，13，空化要求泵进气口的单位重量液体具有超过饱和蒸汽压力的剩余能量，也称为必需净进气头。空化馀额通常用于反映泵的吸收力，单位保持为mH2O。Hs和Hsv值是从不同角度反映泵吸收力的参数，通常，Hs值越大，泵吸收力越好。Hsv越小，泵吸收能力越好。Hs和Hsv是确定泵安装高度的参数。为了方便用户，每个泵或风扇在机箱内嵌入铭牌，铭牌上有泵或风扇生产年月日，以及在设计速度下工作时最有效的流量、升力(或全压)、速度、电机功率和真空高度值的可吸收简明列表。泵和风扇的基本性能参数，14，离心力泵和风扇的基本理论理论力学表明，绝对速度表示相对于静止参考帧运动的物体的运动速度，相对速度表示相对于静止参考帧运动的物体的速度，运动参考帧的速度称为牵连速度。可以认为，如果流体在离心力泵和风扇的叶轮中移动，流体相对外部环境系统的绝对速度w，流体相对叶轮的移动速度为相对速度u，叶轮相对于外部环境系统的速度v=w u。图10.1显示了流体在叶旋转道路上流动的示意图。速度三角形、离心泵和风扇的基本理论，15，叶轮旋转时流体沿轴以绝对速度v0，从叶轮入口流入，以绝对速度v2从叶轮出口流出。在叶片入口1，流体粒子为叶轮旋转圆周牵连运动，圆周速度u1；另一方面，沿刀片方向执行相对运动，相对速度为w1。根据速度合成定理，在进口中流体粒子的绝对速度v1必须是受牵连速度u1和相对速度w1的矢量之和。同样，在叶片出口2处，流体粒子的绝对速度v2必须是受牵连速度U2和相对速度w2的矢量之和。如图10.1所示，相对速度w和牵连速度u的相反方向之间的角度是刀片安装角度，显示了刀片的弯曲方向。绝对速度v和牵连速度u之间的角度是刀片的工作角度，1是刀片入口的工作角度，2是刀片出口的工作角度。分析了离心泵和风扇的基本理论，16，图10.2叶轮出口速度三角形，图10.1流，离心泵和风扇的基本理论，17，图10.2，离心泵和风扇的基本理论，18，叶轮内流体运动，利用动态力矩定理，进一步推导了泵或风扇的基本方程3354欧拉方程。在树叶循环炉中流体的移动很复杂，所以可以简单地假设，要用一元流，即光束理论来分析。这些基本假设是。(1)恒定流，流不随时间变化。(2)如果流体是不可压缩流体，则当流体通过离心力泵和风扇接收小幅加速时，入口和出口的流体密度可以视为不可压缩流体。10.2.2离心泵和风扇的基本方程，离心泵和风扇的基本理论，19，(3)叶轮的叶片数是无限的。也就是说，刀片厚度是无限的。也就是说，流体被叶片分割成小光束，形状与叶片的形状完全一致，叶片入口和出口不会突然收缩或突然膨胀，所以可以认为沿圆周的每个点的速度是相同的。(4)整体叶轮内流体流动理想。也就是说，泵和风扇运转时没有能量损失的话，原来的动机是泵和风扇轴的能量相加，等于流体传送的能量。基于上述假设条件，应用将叶轮对流动的操作与叶轮进、出流体运动相关联的动态力矩规律，推导出泵和风扇的基本方程，以单位重量流体表示的能量。离心力泵和风扇的基本方程，也称为欧拉方程。(style 10.5)，离心泵和风机的基本理论，20，基本方程分析讨论，离心泵和风机的基本理论，21，离心泵和风机的基本理论，22，基本方程修正，基本方程推导-欧拉方程中的第一点(流向恒定流的流)基本保证了原始同步速度，第二点23、离心泵和风扇的基本理论；24、图10.4叶轮出口处流体速度偏移；离心泵和风扇的基本理论；25、离心泵和风扇的基本理论；26、离心泵和风扇的基本理论；27、泵和风扇的损失和效率离心泵和风扇的基本方程欧拉方程，假定如下“流体在整个叶轮中的流动是理想的，运行时没有能量损失，在原始动机下，泵和风扇轴上添加的能量都是通过输送流体获得的。”.在实际流动中，流体从进口轴吸入，然后以大约90的旋转进入预炉，旋转叶轮获得能量，然后通过球根集中从出口排出。通过流体流通过程的流道比较复杂，在流通过程中必然会发生各种损失。这需要修改上述理论。泵和风扇的损失主要可分为流量、泄漏、车轮阻力和机械损失，其中，由于流动损失，泵和风扇的升力和总压力减少。由于泄漏损失而减少泵和风扇的流量；车轮阻力和机械损失消耗的泵和风扇更多。离心泵和风机的基本理论，28，(1)流动损失和流动效率流动损失流动损失的根本原因在于流体粘度。泵和风扇由从进口到出口的各种不同形状的流道组成。由于多种原因，泵和风扇通常不能在设计条件下工作。如果工作流与设计流不相同，则进入叶轮叶片流体的相对速度方向不再与叶片入口安装角度的切线一致，从而对叶片产生冲击，从而导致冲击损失。在整个流动过程中，还存在摩擦损失(从叶轮入口、叶部、叶片散流器到蜗壳和出口散流器)，边界层分离导致涡流损失(边界层分离、二次涡流、尾流等)。对于全流损失计算，目前还不完善的方法，一般以流体力学计算损失公式的样式估计为单独的单位。其中系数由经验数据或实验确定，因此流的总损失，(10.9)或离心泵和风扇的基本理论，29，离心泵和风扇的基本理论，30，(2)泄漏损失和泄漏效率泄漏损失离心泵和风扇停止部件和旋转部件之间必须有一定的间隔。流体从泵与风扇轴和球根之间的间隙中泄漏，这称为外部泄漏。离心泵和风扇由于外部泄漏造成的损失小，大体上可以省略。叶轮运行时，机器位于高低压区，球根接近前板的流体，通过叶轮入口之间的间隙，叶轮回流到进口的低压区时产生的损失称为内部泄漏损失。此外，对于离心泵，平衡轴向推力经常设置平衡孔，同样，也发生内部泄漏损失(见图10.5)。离心泵和风扇的基本理论，31，泄漏引起的出口流量减少和特定功耗。泄漏q示例(m3/s)包括图10.5机器内部流体泄漏回流图、离心泵和风扇的基本理论、32、离心泵和风扇的基本理论、33、离心泵和风扇的基本理论、34、离心泵和风扇的基本理论、35、离心泵和风扇的性能曲线、泵和风扇的性能泵和风扇的性能曲线、40、离心泵和风扇的实际性能曲线、图10.8离心泵或风扇的性能曲线分析、泵和风扇的性能曲线、41、泵和风扇的性能曲线、42、图10.9中分别说明，离心泵和风扇具有前后叶轮的性能曲线，而后叶轮具有相对平坦的q-h曲线，在流量变化较大的情况下基本保持不变具有高性能曲线的泵或风扇在一定的运行条件下可能会发生不稳定的运行。图10.9离心泵和风扇性能曲线(a)前叶轮；(b)后叶轮、泵和风扇的性能曲线，43，图10.10IS65-40-200单级单吸离心泵的性能曲线(a)n=2900 r/min；(b)n=1450 r/min；泵和风扇性能曲线，44，图10.11是4-72No5离心风扇的测量性能曲线。图10.114-72No5离心风机的性能曲线，泵和风扇的性能曲线，45，图10.12表示在恒定转速下流量q和提升h(或磁头p)、功率n和效率等性能参数之间的内部关系。轴流泵和风扇性能曲线，图10.12轴流泵和风扇性能曲线(a)轴流泵性能曲线；(b)轴流风机性能曲线、泵和风扇性能曲线、46、泵和风扇性能曲线、47、泵和风扇的相似条件、相似规则和非转数、48、相似规则和非转数、49、相似规则和非转数、50、泵和风扇的相似规则、 相似法则和转数、55、转数计算、相似法则和转数、56、相似法则和转数、57、转数的特性和实际含义比转数是组合特征数，包括设计条件中叶片泵和风扇的主要性能参数(q、h、n、)。 虽然不是泵和风扇的实际速度，但由于是相似的基准数，因此单位没有实际意义，通常被省略。本质上相似法则的特例，而不是转数，实际上的意思是。(1)转数反映了一系列相似泵或风扇的性能参数特性。大于旋转数表示流量大，升力小。小于转数表示