叶轮机械原理-第六章.ppt

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1、1叶轮机械原理作业：作业：新书新书Page181 1、2、3、4实验实验2叶轮机械原理第六章第六章 离心压气机离心压气机3叶轮机械原理6.1 离心压气机的工作过程及性能参数离心压气机的工作过程及性能参数6.2 离心压气机的叶轮理论离心压气机的叶轮理论6.3 离心式叶轮机的固定元件离心式叶轮机的固定元件6.4 离心压气机的叶轮损失离心压气机的叶轮损失6.5 离心压气机的性能曲线离心压气机的性能曲线6.5 相似理论的应用比转速相似理论的应用比转速6.6 水泵的气蚀水泵的气蚀4离心压气机的工作过程什么是离心压气机？什么是离心压气机？5离心压气机的工作过程叶轮机的分类叶轮机的分类泵泵(Pump)(Pu

2、mp)、通风机、通风机(Ventilator)、鼓风机、鼓风机(Blower)、压缩机、压缩机/压气机压气机(Compressor)(Compressor)各类泵和风机的使用范围36离心压气机的工作过程离心式叶轮机的应用离心式水泵离心式叶轮机的应用离心式水泵7离心压气机的工作过程离心式叶轮机的应用离心式风机离心式叶轮机的应用离心式风机8离心压气机的工作过程离心式叶轮机的应用涡轮增压器离心式叶轮机的应用涡轮增压器9离心压气机的工作过程涡轮增压器涡轮增压器B-17 发动机增压器结构图 车用废气涡轮增压器 10离心压气机的工作过程离心式叶轮机的应用航空发动机离心式叶轮机的应用航空发动机11离心压气机

3、的工作过程离心压气机的基本结构离心压气机的基本结构(民用民用)典型的单级离心压气机典型的单级离心压气机主要由进气道主要由进气道(Inlet)、叶轮叶轮(Impeller)、扩压、扩压器器(Diffuser)、出气蜗、出气蜗壳壳(Volute)等组成等组成 12离心压气机的工作过程离心压气机的基本结构离心压气机的基本结构(军用军用)径向扩压器和轴向扩压器，无蜗壳径向扩压器和轴向扩压器，无蜗壳13DA12061离心式压缩机纵剖面构造图、吸气室；2、叶轮；3、扩压器；4、弯道；5、回流器；6、蜗室；7、8、轴端密封；9、隔板密封；10、轮盖密封；11、平衡盘；12、推力盘；13、联轴器；14、卡环；

4、15、主轴；16、机壳；17、支持轴承；18、止推轴承；19、隔板；20、回流器导流叶片；21、中间冷却吸气管；22、出气管14离心压气机的工作过程离心压气机级的工作过程离心压气机级的工作过程15离心压气机的工作过程离心压气机速度三角形离心压气机速度三角形16离心压气机的工作过程离心压气机中的能量方程离心压气机中的能量方程(相对坐标系相对坐标系)离心压气机中的欧拉方程离心压气机中的欧拉方程17离心压气机的性能参数离心压气机的主要性能参数离心压气机的主要性能参数压比：压比：效率：效率：18离心压气机的性能参数扬程扬程(泵泵)：在水泵中的能头一般用扬程在水泵中的能头一般用扬程H H来表示。所谓扬程

5、，来表示。所谓扬程，是每公斤液体通过泵后所获得的能量增加值。是每公斤液体通过泵后所获得的能量增加值。风机的能头：风机的能头：19离心压气机的性能参数流量：流量：质量流量质量流量 体积流量体积流量20离心压气机的性能参数功率：功率：（1）压气机）压气机（2）水泵）水泵（3）风机）风机21 离心式叶轮主要几何参数离心叶轮主要几何参数离心叶轮主要几何参数 叶轮外径；叶轮外径；叶轮叶片进口直径；叶轮叶片进口直径；叶轮进口直径；叶轮进口直径；叶轮进口轮壳直径；叶轮进口轮壳直径；叶轮叶片出口宽度；叶轮叶片出口宽度；叶片进口宽度，指叶片轮盖侧面边缘叶片进口宽度，指叶片轮盖侧面边缘AB延长到延长到C点点(叶片

6、进口中心叶片进口中心点的直径点的直径 处处)所量得的宽度；所量得的宽度；叶片厚度；叶片厚度；叶片数；叶片数；叶片进口构造角；叶片进口构造角；叶片出口构造角；叶片出口构造角；叶轮的轮盖斜度叶轮的轮盖斜度；叶片进口斜角，一般为叶片进口斜角，一般为40-80；r轮盖进轮盖进口固角半径。口固角半径。叶轮理论22离心压气机的叶轮理论叶轮流道中流体流动示意轴向旋涡说明实验无限叶轮流动理论与有限叶轮流动理论无限叶轮流动理论与有限叶轮流动理论23离心压气机的叶轮理论有限叶片叶轮出口速度三角形变化有限叶片叶轮出口速度三角形变化无限叶片能头无限叶片能头有限叶片能头有限叶片能头滑移系数滑移系数 有限叶片叶轮出口速度

7、三角形的变化24离心压气机的叶轮理论a、后弯叶片式叶轮 b、径向叶片式叶轮 c、前弯叶片式叶轮 叶轮叶片的三种形式及出口速度三角形叶轮叶片的三种形式叶轮叶片的三种形式25离心压气机的叶轮理论a、后弯叶片式 b、前弯叶片式 前、后弯叶片式叶轮的流道比较26离心压气机的叶轮理论a、后弯叶片式 b、前弯叶片式前、后弯叶片叶轮流道内部速度分布比较27离心压气机的叶轮理论径向直叶片式叶轮 目前在离心式鼓风机和压缩机中，得到广泛采用的是目前在离心式鼓风机和压缩机中，得到广泛采用的是径向直叶片式叶轮以及后弯型叶轮。径向直叶片式叶轮以及后弯型叶轮。28离心压气机的叶轮理论 半开式叶轮半开式叶轮中的泄漏流闭式、

8、闭式、半开式叶轮半开式叶轮，双面进气叶轮，双面进气叶轮 29离心压气机的叶轮理论双面进气叶轮30离心压气机的叶轮理论长短叶片结构31离心压气机的叶轮理论1、带无叶扩压器的级2、带叶片扩压器的级叶片相对宽度对级效率的影响叶轮几何对性能的影响叶轮几何对性能的影响叶轮通道宽度的影响叶轮通道宽度的影响32离心压气机的叶轮理论小流量叶轮叶片宽度影响不同相对宽度的叶轮损失特性33离心压气机的叶轮理论 不同进口直径的速度三角形变化轮径比的影响轮径比的影响34离心压气机的叶轮理论叶片数的影响叶片数的影响叶片数与轮径比、安装角的关系35叶轮机械原理作业：作业：新书新书Page 1819、10、1136离心式叶轮

9、机的固定元件各种型式的吸气室吸气室吸气室37离心式叶轮机的固定元件无叶扩压器无叶扩压器无叶扩压器38离心式叶轮机的固定元件叶片扩压器叶片扩压器叶片扩压器39离心式叶轮机的固定元件直壁形扩压器直壁形扩压器直壁形扩压器40离心式叶轮机的固定元件弯道与回流器弯道和回流器弯道和回流器41离心式叶轮机的固定元件a、等截面排气管 b、蜗壳排气管排气管42离心式叶轮机的固定元件a、蜗壳前为扩压器；b、蜗壳前为叶轮；c、不对称内蜗壳蜗壳的结构形式蜗壳的结构形式43离心叶轮损失流动损失摩擦损失摩擦损失分离损失分离损失非工作面(吸力面)的分离叶轮子午面上的流动44离心叶轮损失流动损失二次流损失二次流损失尾迹损失尾

10、迹损失攻角损失攻角损失闭式叶轮顶部的二次涡流半开式叶轮顶部的二次涡流45离心叶轮损失轮盘摩擦轮阻损失（摩擦损失）轮阻损失（摩擦损失）叶轮轮盘鼓风摩擦损失46离心叶轮损失轮盘摩擦泄漏损失泄漏损失回流损失回流损失气体在密封中的流动47离心压气机的性能曲线48离心压气机的性能曲线与轴流压气机的比较与轴流压气机的比较1.稳定工作范围较宽，特性线相对较稳定工作范围较宽，特性线相对较为平坦。为平坦。2.特性线失速点的突然压降相对缓和特性线失速点的突然压降相对缓和一些。一些。49压气机的相似准则 几何相似几何相似雷诺数相等雷诺数相等(进入自模区可忽略进入自模区可忽略)马赫数相等马赫数相等气体绝热指数气体绝热

11、指数k相等相等(化工工业化工工业)贝克列准则相等贝克列准则相等(传热、忽略传热、忽略)50压气机的相似参数几何关系：几何关系：相似转速：相似转速：相似流量：相似流量：压比压比效率：效率：压头系数：压头系数：51相似理论的应用比转速为什么要引入比转速？为什么要引入比转速？为了将具有共同基本性能的压缩机归纳为了将具有共同基本性能的压缩机归纳为单独的组，并且找出综合相似特征参数，为单独的组，并且找出综合相似特征参数，可以定义比转速可以定义比转速n ns s这个特征数。也称高速这个特征数。也称高速性系数。比转速在泵与风机、水轮机等压性系数。比转速在泵与风机、水轮机等压缩机的理论和设计中具有十分重要的意

12、义。缩机的理论和设计中具有十分重要的意义。它决定了泵与风机的分类和形式，甚至可它决定了泵与风机的分类和形式，甚至可以利用它进行相似性设计。以利用它进行相似性设计。52相似理论的应用比转速根据相似准则。当几何相似，则：根据相似准则。当几何相似，则：速度三角形相似，则流量之间的关系为：速度三角形相似，则流量之间的关系为：(1)53相似理论的应用比转速 由压头系数的定义式和压头相似参数的由压头系数的定义式和压头相似参数的关系，有关系，有：(2)代入代入(1)式并消去式并消去 ，可得：，可得：(3)54相似理论的应用比转速当当 和和 时时(3)式可简化为：式可简化为：(4)55相似理论的应用比转速压缩

13、机效率与比转速倒数的关系压缩机效率与比转速倒数的关系 56相似理论的应用比转速泵的比转速泵的比转速 用扬程代替用扬程代替(4)(4)中的等熵功，并取中的等熵功，并取和和 ，则得到泵的运动比转速：，则得到泵的运动比转速：如果取如果取 和和 进行类似的推进行类似的推导，可以得到泵的动力比转速：导，可以得到泵的动力比转速：57相似理论的应用比转速水泵：水泵：风机：风机：58相似理论的应用比转速比转速在泵与风机中的应用比转速在泵与风机中的应用1.用比转速进行泵与风机的分类用比转速进行泵与风机的分类2.用比转速确定泵与风机的型式用比转速确定泵与风机的型式3.用比转速进行泵与风机的相似性设计用比转速进行泵

14、与风机的相似性设计59相似理论的应用比转速60水泵的气蚀水泵的气蚀现象及其对泵工作的影响水泵的气蚀现象及其对泵工作的影响61水泵的气蚀气蚀现象的机理浅析气蚀现象的机理浅析62水泵的气蚀如何避免或减小气蚀的影响如何避免或减小气蚀的影响(1).(1).水泵的叶轮设计合理，尽可能提高表面质量；水泵的叶轮设计合理，尽可能提高表面质量；(2).(2).水泵的安装高度不能过大；水泵的安装高度不能过大；(3).(3).水泵不能在超过额定转速和额定流量的情况下水泵不能在超过额定转速和额定流量的情况下工作；工作；(4).(4).所抽送水的温度不能过高；所抽送水的温度不能过高；(5).(5).尽可能避免产生涡流。尽可能避免产生涡流。