相似理论在泵与风机中的应用.ppt

第三章第三章 相似理论在泵与风机中的应用相似理论在泵与风机中的应用第一节第一节 相似条件相似条件第二节第二节 相似定律相似定律第三节第三节 相似定律的特例相似定律的特例第四节第四节 比转速比转速第五节第五节 无因次性能曲线无因次性能曲线第六节第六节 通用性能曲线通用性能曲线相似理论在泵与风机中要解决的问题相似理论在泵与风机中要解决的问题新产品实型设计新产品实型设计模型设计：模型设计：小模型代替大产品小模型代替大产品模化试验模化试验产品系列设计：利用优良的模型作产品系列设计：利用优良的模型作相似设计或模化设计相似设计或模化设计；工程运行问题：工程运行问题：第一节第一节 相似条件相似条件 几何相似：几何相似：模型模型mm与原型与原型P P对应几何尺寸成比例，比值相等对应几何尺寸成比例，比值相等 对应安装角相等对应安装角相等 叶片数相等叶片数相等运动相似条件运动相似条件 速度三角形相似速度三角形相似 对应速度方向相同，大小成同一比例对应速度方向相同，大小成同一比例 对应角相等对应角相等 动力相似条件动力相似条件 相似条件：相似条件：对应点上的同名力方向相同，大小成同一比例对应点上的同名力方向相同，大小成同一比例流体受力：流体受力：惯性力；黏性力；重力；压力惯性力；黏性力；重力；压力 完全满足动力相似条件困难完全满足动力相似条件困难主导力：主导力：惯性力和黏性力惯性力和黏性力 ReRe数为相似准则数数为相似准则数 简化后的相似条件：简化后的相似条件：模型与原型的模型与原型的ReRe数相等数相等 ReRe10105 5自模化自模化自动满足动力相似自动满足动力相似第二节第二节 相似定律相似定律相似工况：相似工况：满足流动相似的工况满足流动相似的工况 满足运动相似和动力相似满足运动相似和动力相似相似定律：相似定律：几何相似的泵与风机几何相似的泵与风机 在相似工况下运行在相似工况下运行 主要性能参数间的关系主要性能参数间的关系 流量相似关系流量相似关系流量相似关系为流量相似关系为若几何相似，则排挤系数相等，即若几何相似，则排挤系数相等，即运动相似运动相似 流量相似关系流量相似关系 几何相似机泵与风机，在相似的工况下，其流几何相似机泵与风机，在相似的工况下，其流量与叶轮直径的三次方、转速及容积效率的一量与叶轮直径的三次方、转速及容积效率的一次方成正比次方成正比扬程相似关系扬程相似关系泵扬程泵扬程相似工况下有相似工况下有若运动相似若运动相似 扬程相似关系扬程相似关系对风机全压对风机全压 p=gH 几何相似机泵与风机几何相似机泵与风机，在相似的工况下运行，其在相似的工况下运行，其全压与叶轮直径比和转速比的平方、与流动效率全压与叶轮直径比和转速比的平方、与流动效率和流体密度的一次方成正比和流体密度的一次方成正比功率相似关系功率相似关系轴功率轴功率 相似工况下相似工况下 几何相似机泵与风机，在相似的工况下，其轴功率与流几何相似机泵与风机，在相似的工况下，其轴功率与流体密度的一次方、叶轮直径五次方、转速的三次方成正体密度的一次方、叶轮直径五次方、转速的三次方成正比；与机械效率的一次方成反比。比；与机械效率的一次方成反比。效率相同时的相似定律效率相同时的相似定律 第三节第三节 相似定律的特例相似定律的特例转速转速n n变化时性能参数的换算变化时性能参数的换算比例定律比例定律 两台相同的泵与风机，或同一台泵与风机两台相同的泵与风机，或同一台泵与风机 输送相同流体输送相同流体 不同转速不同转速 改变几何尺寸时各参数的变化改变几何尺寸时各参数的变化 两台相似的泵与风机两台相似的泵与风机 转速相同转速相同 输送相同流体输送相同流体变密度变密度 时性能参数的换算时性能参数的换算同一台泵相同转速输送不同流体几个例题几个例题 【例例4-14-1】现有现有Y9-6.3(35)-1210DY9-6.3(35)-1210D型锅炉引风机一台，铭牌参数为：型锅炉引风机一台，铭牌参数为：n n0=960r/min0=960r/min，p p0=1589Pa0=1589Pa，qVqV0=20000m3/h0=20000m3/h，=60%=60%，配用电机功率，配用电机功率22kW22kW。现用此。现用此风机输送风机输送2020的清洁空气，转速不变，联轴器传动效率的清洁空气，转速不变，联轴器传动效率 tm=0.98tm=0.98。求在新工作条。求在新工作条件下的性能参数，并核算电机是否能满足要求件下的性能参数，并核算电机是否能满足要求。【解解】锅炉引风机铭牌参数是以大气压锅炉引风机铭牌参数是以大气压10.1310.13104Pa104Pa，介质温度为，介质温度为200200条件下提条件下提供的。这时空气的密度为供的。这时空气的密度为 0=0.7450=0.745/m3/m3，当输送，当输送2020空气时，空气时，20=1.220=1.2/m3/m3，故工作条件下风机的参数为：故工作条件下风机的参数为：电动机的配套功率为（安全系数取电动机的配套功率为（安全系数取K=1.15）：）：几个例题几个例题 【例例4-2】已知某电厂的锅炉送风机用已知某电厂的锅炉送风机用960r/min的电机驱动时，流量的电机驱动时，流量qV1=261000m3/h，全压，全压p1=6864Pa，需要的轴功率为，需要的轴功率为P=570kW。当流量减小到。当流量减小到qV2=158000m3/h时，问这时的转速应为多少？相应的轴功率、全压又是多少？时，问这时的转速应为多少？相应的轴功率、全压又是多少？设空气密度不变。设空气密度不变。【解解】由（由（1-108）式得：）式得：按照现有电机的档次，取按照现有电机的档次，取n2=580r/min，则：，则：第四节第四节 比转速比转速一一 泵的比转速泵的比转速ns 我国采用的比转速我国采用的比转速水轮机的比转速水轮机的比转速我国泵与风机的比转速我国泵与风机的比转速 风机的比转速风机的比转速用用ny表示，表示，与泵的比转速的性质完全相同与泵的比转速的性质完全相同将扬程改为全压将扬程改为全压 p20：常态进气状态下：常态进气状态下(t=20,pamb=101.3103Pa)风机的全压风机的全压 关于比转速的几点说明关于比转速的几点说明（1）比比转转速速与与转转速速有有关关，但但不不应应当当被被理理解解为为转转速速的的概概念念，而是比较泵或风机型式的一个相似准则数。而是比较泵或风机型式的一个相似准则数。（2）同一台泵与风机有很多工况点，则有不同的比转速同一台泵与风机有很多工况点，则有不同的比转速 以最佳工况点的比转速作用为相似准则的比转速以最佳工况点的比转速作用为相似准则的比转速（3）两两台台几几何何相相似似的的泵泵或或风风机机，在在相相似似工工况况下下运运行行比比转转速必然相等；速必然相等；反过来，两台比转速相等的泵或风机不一定相似；反过来，两台比转速相等的泵或风机不一定相似；因此，同一比转速的泵与风机可以设计成不同型式。因此，同一比转速的泵与风机可以设计成不同型式。不同结构型式泵与风机的比转速定义不同结构型式泵与风机的比转速定义l比转速以单吸单级叶轮为标准比转速以单吸单级叶轮为标准 结构不同时计算注意：结构不同时计算注意：1）双吸单级泵）双吸单级泵 2）单吸多级泵）单吸多级泵 3）多级泵第一级为双吸叶轮）多级泵第一级为双吸叶轮无量纲比转速无量纲比转速l比转速的量纲 m3/4s-3/2无量纲比转速国际标准的型式数K即风机非常态进气时的比转速风机非常态进气时的比转速l常态进气状态下：常态进气状态下：t=20,pamb=101.3103Pal非常态进气：非常态进气：常态密度常态密度非常态下的比转速非常态下的比转速四、比转速的应用四、比转速的应用l用比转速对泵与风机进行分类 比转速增加：流量增加、扬程减小比转速增加：流量增加、扬程减小 D2/D0减小减小 防止二次回流，出口边倾斜防止二次回流，出口边倾斜 出口宽度增加出口宽度增加比转速与叶轮及性能曲线比转速与叶轮及性能曲线五、比转速对性能曲线的影响五、比转速对性能曲线的影响lqv-H 比转速大，曲线更陡比转速大，曲线更陡lqv-P 比转速变大，曲线斜率由比转速变大，曲线斜率由 正向负变化正向负变化lqv-比转速变大，曲线更陡比转速变大，曲线更陡第五节第五节 无因次性能曲线无因次性能曲线 相似的泵与风机，具有相似的性能曲线一一 无因次性能参数无因次性能参数l流量系数压力系数压力系数 功率系数功率系数效率效率二二 无因次性能曲线无因次性能曲线(1)试验获得性能参数试验获得性能参数(2)计算无因次性能参数计算无因次性能参数(3)绘制无因次性能曲线绘制无因次性能曲线第六节第六节 通用性能曲线通用性能曲线1 通用性能曲线通用性能曲线 把一台泵与风机在各种不同转速下的性能曲线绘制把一台泵与风机在各种不同转速下的性能曲线绘制在一张图上所得到的曲线在一张图上所得到的曲线 2 通用性能曲线的绘制通用性能曲线的绘制 (1)(1)试验绘制通用性能曲线试验绘制通用性能曲线 (2)(2)理论绘制通用性能曲线比例定律理论绘制通用性能曲线比例定律相似抛物线相似抛物线l比例定律比例定律l相似抛物线相似抛物线代表了等效率点，过原点代表了等效率点，过原点l实际的等效率曲线为椭圆形实际的等效率曲线为椭圆形 原因是转速相差大时，损失变化大原因是转速相差大时，损失变化大