赵良举-1泵与风机叶轮理论(2)

1、1,泵与风机,赵良举,2,第一章 泵与风机的叶轮理论,第一节 离心式泵与风机的叶轮理论 第二节 轴流式泵与风机的叶轮理论,3,第一节 离心式泵与风机的叶轮理论,离心式泵与风机的工作原理 流体在叶轮中的运动和速度三角形 能量方程及其分析 离心式叶轮叶片型式的分析 有限叶片叶轮中流体的运动 滑移系数和环流系数 流体进入叶轮前的预旋,4,一 、离心式泵与风机的工作原理,封闭叶轮中的流体微团 叶轮旋转带动流体旋转 离心力作用使流体获得能量,5,6,对不可压缩流体，积分,当叶轮不封闭时：流体将流出叶轮，并在入口产生真空吸入流体，形成连续流动。,7,二、流体在叶轮中的运动及速度三角形,(一) 速度三角形

2、两点假设 (1) 叶片数为无限多，无限簿 运动轨迹与叶片的形状重合 相对速度为叶片的切线方向 (2) 叶轮中的流体为无粘性流体 2 两个面 轴面：过轴线的平面 平面：垂直于轴线的平面,8,3 三个速度 圆周速度u 叶轮带动流体的旋转运动速度，又称牵连速度 相对速度w 流体相对于叶轮的运动 绝对速度v 流体相对于机壳的绝对运动速度 v=u+w,9,4 速度三角形,Vm, 绝对速度在轴面上的分量，轴面速度 Vu，绝对速度在圆周方向上的分量，圆周分速度 ，流动角，相对速度与圆周速度反方向的夹角 a，叶片安装角，叶片切线与圆周速度反方向的夹角 a,10,（二）叶轮流道内任意点速度的计算,1 圆周速度u

3、 2 轴面速度 圆周上的厚度 排挤系数,11,3流动角 无穷多叶片： a,12,三、能量方程,1 动量矩定律 在定常流动中，单位 时间内流体质量的动量矩 变化，等于作用在该流体 上的外力矩。 进出口动量矩 动量矩变化,13,力矩作的功率 流体通过无穷多叶片叶轮所获能量 扬程 风压,14,能量方程的分析,HT与流体的种类和性质无关，功率与密度有关； 当 提高n， 可提高HT 提高D2，可提高HT 提高v 2u ，可提高HT,15,(4) 能量方程的新形式 由速度三角形 能量方程 动扬程 静扬程,16,四、离心式叶轮叶片型式的分析,(a) 2a90，前弯式叶片,17,当190时，能量方程式为 而

4、有,最小出口安装角2amin 2a =90 最大出口安装角2amax 2 90 V2u =2u2,18,（一）叶片出口安装角对理论扬程的影响,1 2a90（前弯式叶片）,19,反作用度 v2m v1m,径向流入v1u=0,（二）出口安装角对静扬程和动扬程的影响,20,不同叶片型式的反作用度,1 后弯式 2a 2amin，v2u=0 = 1，动静扬程均为0 后弯式叶片： 11/2 2 径向式 2a90, v2u=u2 = 1/2，动静扬程各占一半 3 前弯式 2a 2amax ， v2u=2u2 = 0，只有动扬程，没有静扬程 前弯式叶片： 01/2,不同叶片型式的分析,后弯式叶片 流道长，出口

5、绝对速度小 能量损失小、效率高、噪声低 总扬程较小，需较大叶轮和较高转速 离心泵2a 2030, 离心风机2a 4060 径向式叶片 流道短，通畅，流动损失较小 出口绝对速度高，能量损失较大，效率低于后弯式、噪声较高 总扬程较高，制造简单，不易染尘 通风机或排尘风机2a 90 前弯式叶片 流道短，叶片弯曲大 能量损失大、效率低、噪声低 总扬程较高，需较小叶轮和较低转速 低压通风机2a 90155,五、有限叶片叶轮中流体的运动,轴向涡流 叶片形成的流道宽，会有轴向涡流 类似绕轴转动的旋涡 速度变化 压力面：有反向流动，速度较无穷多叶片时变小 吸力面：有正向流动，速度变大 出口三角形 圆周速度不变

6、 轴面速度不变 流动角小于叶片安装角,理论扬程 v2u90o v1u0，出口处有圆周分速 能量损失大，适用于低压轴流风机 (2) 单个叶轮后置导叶 消除出口圆周分速 部分旋转动能转换为压力能 损失小，效率高，适用于高压轴流式泵与风机 (3) 前置导叶单个叶轮 进口负预旋、速度大，损失较大 叶轮所获能量大，可减小体积 变工况时的冲角变化小，效率变化不大 可调叶片时，工况变化小 适用于轴流风机，水泵因为汽蚀不宜采用 (4)前置导叶单个叶轮后置导叶 前导叶可调，保持高效率 适用于流量变化大的情况，如子午加速轴流风机,轴流式水泵 n=300 r/min，叶栅直径D=980 mm v1=4.01 m/s

7、，轴向流入， v2=4.48 m/s 求 HT ，2- 1 解: (1) 求解HT,例 题,(2) 求2 - 1,七、子午加速轴流风机,子午面 轴面，通过轴线的面 工作原理 流道急剧收缩使流体加速获得能量 （以前叫混流式：有轴流和离心的原理）,性能特点,减速比w2/w1 子午面流道中的相对速度减速转换为压力能的指标 减速比大，压力转换少 假设：子午叶轮与普通叶轮获得相同能量 扭速相同 子午叶轮： w2w2，则 w2/w1 w2/w1 子午叶轮：减速比大，动能大、静压力小,实测速度三角形对比,减速比相等 扭 速 转折角 子午加速叶轮 标准叶轮 子午叶轮总能量大 减速比相同 增加能量为动能,子午加速叶轮特点,1 可以实现等相对速度流动 流体在叶轮中只获得动能 可不采用机翼型叶片 可用板式叶片是个突出优点 2 较低转速和较好耐磨性 适用于输送灰尘或腐蚀性的气体 适用于高温 3 调节方式 前置导叶转动调节流量 导叶为翼型叶片 子午加速静叶可调轴流风机 例：600MW以上超临界和超超临界的引风机,静叶可调(子午加速)与动叶可调轴流风机比较,静叶