与风机离心泵的叶轮理论

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泵与风机_离心泵

与风机的叶轮理论清华大学核研院2009年11月2基本内容1.离心式叶轮的叶片弯曲形式2.离心式叶轮的的基本参数3.离心式叶轮进出口速度三角形4.无限多叶片时的能量方程5.泵与风机的反作用度6.有限数叶片时的叶轮理论能头3一.叶片弯曲形式离心式叶轮的叶片弯曲形式有三种：

(a)后弯式(b)径向式(c)前弯式图2-14二.叶轮的的基本参数表征离心机械叶轮几何特性的主要参数：叶片圆弧曲率半径R；叶片圆弧的圆心与叶轮圆心之距离R0；叶片厚度；轮毂直径d，叶轮进口直径D0，叶片进口直径D1，叶轮外径D2，叶轮进、出口宽度b1和b2等。

图2-25二.叶轮的的基本参数称为叶型的几何进口角(或进口安装角)；称为叶型的几何出口角(或出口安装角)；为(流体相对速度的)进气角；为(流体相对速度的)出气角。图2-26二.叶轮的的基本参数叶片厚度会使叶道的通流面积减少，通常用叶片堵塞系数来表示通流面积的减少程度。等于考虑堵塞的通流面积与不考虑堵塞的通流面积之比（z为叶片数）。离心式叶轮设计时，需要确定叶轮进出口叶片的轴向宽度b。7三.叶轮进出口速度三角形(1)相对速度W；

圆周速度u；

绝对速度C。(2)C与u的夹角α；

W与u的夹角β。图2-38三.叶轮进出口速度三角形(a)后弯式β２＜90°(b)径向式β２＝90°(c)前弯式β２＞90°离心泵叶片形状9三.叶轮进出口速度三角形叶轮出口速度三角形10三.叶轮进出口速度三角形叶片通道进出口圆周速度分别为余弦定理11三.叶轮进出口速度三角形12四.无限多叶片时的能量方程基本假设：

(1)液流为理想液体，也即无粘滞性；

(2)叶片槽中，液流均匀一致，叶轮同半径处液流的同名速度相等；

(3)流动绝热；(4)液体不可压缩；(5)液流是恒定流。13四.无限多叶片时的能量方程动量矩定理：质点系对一点的角动量对时间的导数等于外力系对此点的力矩。14四.无限多叶片时的能量方程15四.无限多叶片时的能量方程16四.无限多叶片时的能量方程17五.反作用度18五.反作用度19五.反作用度20五.反作用度21五.反作用度后弯式径向式前弯式流体获得的能量小中大效率高中低结构尺寸（在q和n一定，达到相同的能头H）叶轮尺寸大中小磨损中好差功率好中差三种不同型式叶轮的比较22六.有限数叶片时的理论能头在能量方程式推导过程中，假设条件之一就是认为叶轮中的叶片数为无限多，即z=∞。该假设实际上是对流体流经叶轮时相对运动的简化。第一：流体全部微团受叶片的约束，严格地沿着叶片表面运动，流线的形状与叶片形状完全一致。第二：相对速度在同一个圆周上沿周向均匀分布。实际上，离心泵的叶片通常为6~9片。在有限叶片数时，叶片对流体微团的控制减弱，使得只有与叶片直接接触的流通微团严格地沿着叶片表面运动，其余微团并非如此。因此相对速度发生了变化。23六.有限数叶片时的理论能头轴向涡流a轴向涡流；b均匀流；c相对运动24六.有限数叶片时的理论能头25六.有限数叶片时的理论能头叶轮叶片进口处的绝对速度的圆周分速度为c1u，对于大多数泵，在叶轮吸入处是没有速度环量的，这时c1u=0，则叶片式泵与风机的能量方程式为26六.有限数叶片时的理论能头真实的出口速度三角形的确定，除非采用现代测量技术及三维湍流计算外，别无简单方法。在设计阶段就需估算有限叶片数叶轮的理论扬程HT。在离心泵中HT常采用普夫列德尔公