泵与风机基础知识课件.ppt

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1、离心叶轮的内流理论基础 主编及制作：吕玉坤预备知识 预备知识一、泵与风机概述1 1、能量角度：是能量转换设备，机械能：原动机、能量角度：是能量转换设备，机械能：原动机 流体。流体。轮毂 轮毂叶片 叶片轴 轴前盘 前盘后盘 后盘空心叶片 空心叶片板式叶片 板式叶片平面投影图 平面投影图 轴面投影图 轴面投影图叶片出口宽度 叶片出口宽度 压 压力 力边 边吸 吸力 力边 边离心叶轮的内流理论基础 主编及制作：吕玉坤预备知识 预备知识2 2、泵与风机现状及其发展趋势、泵与风机现状及其发展趋势 设备陈旧；设备陈旧；现 现 状：状：一般：余量过大；环保：余量过小；一般：余量过大；环保：余量过小；调节方式

2、相对落后。调节方式相对落后。大容量；大容量；发展趋势：发展趋势：高效率；高效率；自动化。自动化。例 例如 如：由 由上 上海 海KSB KSB水 水泵 泵有 有限 限公 公司 司引 引进 进德 德国 国KSB KSB公 公司 司专 专利 利技 技术 术生 生产 产的 的CHTC/CHTD CHTC/CHTD型 型第 第二 二代 代筒 筒式 式高 高压 压锅 锅炉 炉给 给水 水泵 泵，其 其转 转速 速为 为7000r/min 7000r/min时，流量 时，流量3600m 3600m3 3/h/h，总扬程，总扬程4200m 4200m。一、泵与风机概述离心叶轮的内流理论基础 主编及制作：吕玉

3、坤预备知识 预备知识3 3、泵与风机的基本性能参数、泵与风机的基本性能参数 泵 泵与 与风 风机 机的 的基 基本 本性 性能 能参 参数 数主 主要 要有 有：流 流量 量q qV V、能 能头 头（扬程 H H或 或全压p p）、）、轴功率 轴功率P Psh sh、有效功率 有效功率P Pe e、效率 效率 和 和转速 转速n n 等。等。一、泵与风机概述 流量：泵与风机在单位时间内所输送的流体量，通常用体积流 泵与风机在单位时间内所输送的流体量，通常用体积流 量 量q qV V 表示，单位为 表示，单位为m m3 3/s/s，m m3 3/h/h。测量时,泵以出口流量计算，而风机则以进口

4、流量计算。对于非常温水或其它液体也可以用质量流量qm 表示，单位为kg/s，kg/h。qm 和qV 的换算关系为：qm=qV离心叶轮的内流理论基础 主编及制作：吕玉坤预备知识 预备知识3 3、泵与风机的基本性能参数、泵与风机的基本性能参数一、泵与风机概述能头：单位重力（体积）流体通过泵（风机）所获得的机械能。单位重力（体积）流体通过泵（风机）所获得的机械能。对于泵：通常用扬程 对于泵：通常用扬程 H H 表示，单位为 表示，单位为m m；说 说明 明：下 下标 标“1 1、2”2”表 表示 示泵 泵与 与风 风机 机进 进口和出口截面；和泵比较略去了 口和出口截面；和泵比较略去了 g g Z

5、Z。对于风机：通常用全压 对于风机：通常用全压p p表示，单位为 表示，单位为Pa Pa。离心叶轮的内流理论基础 主编及制作：吕玉坤预备知识 预备知识功率和效率：原动机 原动机传动装置 传动装置泵与风机 泵与风机原动机配套功率：原动机配套功率：P Pgr gr=KP=KPg g，K K为容量安全系数（额定条件下）。为容量安全系数（额定条件下）。效率：效率：传动效率：传动效率：tm tm转速:泵与风机轴每分钟的转数，通常用n 表示，单位为r/min。有效功率：有效功率：（kW kW）轴功率：传到泵与风机 轴功率：传到泵与风机 轴上的功率 轴上的功率（kW kW）原动机输出功率：原动机输出功率：（

6、kW kW）3 3、泵与风机的基本性能参数、泵与风机的基本性能参数一、泵与风机概述离心叶轮的内流理论基础 主编及制作：吕玉坤预备知识 预备知识4 4、泵与风机分类（按工作原理）、泵与风机分类（按工作原理）一、泵与风机概述叶片式容积式离心式轴流式混流式往复式回转式其 它真空泵射流泵水击泵泵叶氏风机罗茨风机罗杆风机离心式轴流式混流式风机叶片式容积式往复式回转式离心叶轮的内流理论基础 主编及制作：吕玉坤预备知识 预备知识二、离心式泵与风机的基本理论（一）流动分析假设（一）流动分析假设（1）叶轮中的叶片为无限多无限薄，流体微团的运动轨迹完全与叶片型线相重合。（5）流体在叶轮内的流动是轴对称的流动。（2

7、）流体为理想流体，即不考虑由于粘性使速度场不均匀而带来的叶轮内的流动损失。（3）流体是不可压缩的。（4）流动为定常的，即流动不随时间变化。离心叶轮的内流理论基础 主编及制作：吕玉坤预备知识 预备知识二、离心式泵与风机的基本理论因此，流体在叶轮内的运动是一种复合运动 复合运动，即：叶轮内流体的运动 叶轮内流体的运动牵连运动 相对运动 绝对运动 绝对运动（二）叶轮内流体的运动及其速度三角形（二）叶轮内流体的运动及其速度三角形离心叶轮的内流理论基础 主编及制作：吕玉坤预备知识 预备知识二、离心式泵与风机的基本理论（二）叶轮内流体的运动及其速度三角形（二）叶轮内流体的运动及其速度三角形 叶轮内流体的运

8、动 叶轮内流体的运动叶轮内流动的数值模拟结果离心叶轮的内流理论基础 主编及制作：吕玉坤预备知识 预备知识二、离心式泵与风机的基本理论（二）叶轮内流体的运动及其速度三角形（二）叶轮内流体的运动及其速度三角形 速度三角形的计算 速度三角形的计算绝对速度角 流动角 下 下标 标说 说明 明 流 流体 体在 在叶 叶片 片进 进口 口和 和出 出口 口处 处的 的情 情况 况，分 分别 别用 用下 下标 标“1 1、2”2”表 表示 示；下 下标 标“”表 表示 示叶 叶片 片无 无限 限多 多无 无限 限薄 薄时 时的 的参 参数 数；下标 下标“r r、u u”表示径向和周向参数。表示径向和周向参

9、数。y 叶片安装角离心叶轮的内流理论基础 主编及制作：吕玉坤预备知识 预备知识二、离心式泵与风机的基本理论（二）叶轮内流体的运动及其速度三角形（二）叶轮内流体的运动及其速度三角形 速度三角形的计算 速度三角形的计算（1 1）圆周速度）圆周速度u u为：为：u=（2 2）绝对速度的径向分）绝对速度的径向分 速 速 r r为：为：（3 3）2 2及 及 1 1角：角：当叶片无限多时，当叶片无限多时，2 2=2y 2y；而；而 2y 2y 在设计时可根据经验选取。在设计时可根据经验选取。同样 同样 1 1 也可根据经验、吸入条件和设计要求取定。也可根据经验、吸入条件和设计要求取定。u u=cos c

10、os，周向分速，周向分速 r r=sin sin，径向分，径向分速 速理论流量 理论流量离心叶轮的内流理论基础 主编及制作：吕玉坤预备知识 预备知识二、离心式泵与风机的基本理论（三）（三）离心式泵与风机的能量方程式 离心式泵与风机的能量方程式 1 1、前提条件、前提条件 2 2、控制体和坐标系（相对）、控制体和坐标系（相对）叶片为“”,=0,=const.,=const.，轴对称。相对坐标系 相对坐标系控 控制体 制体 2 2 速度矩 速度矩M=qVT(2 r2cos 2-1 r1cos 1)3 3、推导结果、推导结果 离心叶轮的内流理论基础 主编及制作：吕玉坤预备知识 预备知识二、离心式泵与

11、风机的基本理论（三）（三）离心式泵与风机的能量方程式 离心式泵与风机的能量方程式 M=qVT(2 r2cos 2-1 r1cos 1)3 3、推导结果、推导结果（Pa Pa）pT=gHT=(u22u-u11u)而单位体积流体流经叶轮时所获得的能量，即无限多叶片时的理论能头 pT 为：则单位重力流体流经叶轮时所获得的能量，即无限多叶片时的理论能头 HT 为：（m m）离心叶轮的内流理论基础 主编及制作：吕玉坤预备知识 预备知识二、离心式泵与风机的基本理论（三）（三）离心式泵与风机的能量方程式 离心式泵与风机的能量方程式 避 避开 开了 了流 流体 体在 在叶 叶轮 轮内 内部 部复 复杂 杂的

12、的流 流动 动问 问题 题，只 只涉 涉及 及叶 叶轮 轮进 进、出 出口处流体的流动情况。口处流体的流动情况。4 4、分析方法上的特点、分析方法上的特点:5 5、理论能头与被输送流体密度的关系、理论能头与被输送流体密度的关系:pT=(u22u-u11u)离心叶轮的内流理论基础 主编及制作：吕玉坤预备知识 预备知识二、离心式泵与风机的基本理论（三）（三）离心式泵与风机的能量方程式 离心式泵与风机的能量方程式（1 1）1u 1u 反 反映 映了 了泵 泵与 与风 风机 机的 的吸 吸入 入条 条件 件。设 设计 计时 时一 一般 般尽 尽量 量使 使 1 190 90（1u 1u 0 0），流体

13、在进口近似为），流体在进口近似为径向流入。6 6、提高无限多叶片时理论能头的几项措施：、提高无限多叶片时理论能头的几项措施：（2 2）增大叶轮外径和提高叶轮转速。因 因 u u2 2=2=2 D D2 2n n/60/60，故 故D D2 2 和 和n n H HT T。目前火力发电厂大型给水泵的转速已高达 目前火力发电厂大型给水泵的转速已高达7500r/min 7500r/min。离心叶轮的内流理论基础 主编及制作：吕玉坤预备知识 预备知识二、离心式泵与风机的基本理论（三）（三）离心式泵与风机的能量方程式 离心式泵与风机的能量方程式 7 7、能量方程式的第二形式：、能量方程式的第二形式：表

14、表示 示流 流体 体流 流经 经叶 叶轮 轮时 时动压头的增加值 动压头的增加值。表 表示 示流 流体 体流 流经 经叶 叶轮 轮时 时静压头的增加值 静压头的增加值。动能头 动能头 静能头 静能头 动 动能 能头 头H Hd d 要 要在 在叶 叶轮 轮后 后的 的导 导叶 叶或 或蜗 蜗壳 壳中 中部 部分 分地 地转 转化 化为 为静 静能 能头 头H Hst st，并存在一定的能头损失。，并存在一定的能头损失。离心叶轮的内流理论基础 主编及制作：吕玉坤预备知识 预备知识二、离心式泵与风机的基本理论（四）（四）叶片出口安装角对理论能头的影响 叶片出口安装角对理论能头的影响 1、离心式叶轮

15、的三种型式 后向式（2y 90）径向式（2y 90）前向式（2y 90）叶片出口安装角：2y=（叶片出口切向，-u2）离心叶轮的内流理论基础 主编及制作：吕玉坤预备知识 预备知识二、离心式泵与风机的基本理论（四）（四）叶片出口安装角对理论能头的影响 叶片出口安装角对理论能头的影响 1、2y 2y 对 对H HT T 的影响 的影响.2y HT；.2y minHT min=0 违反了泵与风机的定义；结论：.2y maxHst min=0=0 违反了泵与风机的定义。（）为提高 为提高H HT T，使，使 1 190 90，在，在n=C n=C、q qV V=C=C 及叶轮一定下，有：及叶轮一定下，

16、有：离心叶轮的内流理论基础 主编及制作：吕玉坤预备知识 预备知识二、离心式泵与风机的基本理论（四）（四）叶片出口安装角对理论能头的影响 叶片出口安装角对理论能头的影响 2、2y 对Hst 及Hd 的影响 定义反作用度：1u=0，1r 2r 显然应在（0，1）之间。离心叶轮的内流理论基础 主编及制作：吕玉坤预备知识 预备知识二、离心式泵与风机的基本理论（四）（四）叶片出口安装角对理论能头的影响 叶片出口安装角对理论能头的影响 2 2、2y 2y 对 对H Hst st 及 及H Hd d 的影响 的影响(1,1/2),(1,1/2),后向式叶轮 后向式叶轮，2y 2y(2y 2y min min

17、,90,90)1/2,径向式叶轮，2y=90(1/2,0),前向式叶轮，2y(90,2y max)小，后向式叶轮大，前向式叶轮 HT 结论 结论：离心叶轮的内流理论基础 主编及制作：吕玉坤预备知识 预备知识二、离心式泵与风机的基本理论（四）（四）叶片出口安装角对理论能头的影响 叶片出口安装角对理论能头的影响 1从结构角度：当HT=const.，前向式叶轮结构小，重量轻，投资少。2从能量转化和效率角度：前向式叶轮流道扩散度大且压出室能头转化损失也大；而后向式则反之，故其克服管路阻力的能力相对较好。3从防磨损和积垢角度：径向式叶轮较好，前向式叶轮较差，而后向式居中。4从功率特性角度：当qV时，前向

18、式叶轮Psh，易发生过载问题。离心叶轮的内流理论基础 主编及制作：吕玉坤预备知识 预备知识二、离心式泵与风机的基本理论（五）有限叶片数对理论能头的影响（五）有限叶片数对理论能头的影响 0、轴向涡流的概念AA轴向涡流试验流体（理想）相对于旋转的容器，由于其惯性产生一个与旋转容器反向的旋转运动。流体在叶轮流道中的流动无限叶片数 无限叶片数有限叶 有限叶片数 片数AA A p p轴向涡 轴向涡流 流离心叶轮的内流理论基础 主编及制作：吕玉坤预备知识 预备知识二、离心式泵与风机的基本理论（五）有限叶片数对理论能头的影响（五）有限叶片数对理论能头的影响 1、流线和速度三角形发生变化，分布不均；p形成阻力

19、矩；2、离心叶轮的内流理论基础 主编及制作：吕玉坤预备知识 预备知识二、离心式泵与风机的基本理论（五）有限叶片数对理论能头的影响（五）有限叶片数对理论能头的影响 3、使理论能头降低：不是效率，不是由损失造成的；流体惯性有限叶片轴向滑移；K=f（结构），见表1-2。b b K K为滑移系数 为滑移系数a.HT(pT)HT(pT)，即：离心叶轮的内流理论基础 主编及制作：吕玉坤预备知识 预备知识二、离心式泵与风机的基本理论（五）离心式泵与风机的损失和效率（五）离心式泵与风机的损失和效率 Pm机械损失功率PV容积损失功率Ph流动损失功率PhqVTHTPqVHTPeqVHPsh1 1、机械损失和机械效

20、率、机械损失和机械效率 机械损失包括：轴与轴封轴与轴承（Pm1nD2）及叶轮圆盘摩擦（Pm2 n3D25）所损失的功率。比转速 ns50 60 70 80 90 100机械效率m（%）84 87 89 91 92 93离心叶轮的内流理论基础 主编及制作：吕玉坤预备知识 预备知识二、离心式泵与风机的基本理论（五）离心式泵与风机的损失和效率（五）离心式泵与风机的损失和效率 2 2、容积损失和容积效率、容积损失和容积效率 T T当叶轮旋转时，在动、静部件间隙两侧压强差的作用下，部分流体从高压侧通过间隙流向低压侧所造成的能量损失称为容积（泄漏）损失，用功率PV 表示。离心叶轮的内流理论基础 主编及制作

21、：吕玉坤预备知识 预备知识二、离心式泵与风机的基本理论（五）离心式泵与风机的损失和效率（五）离心式泵与风机的损失和效率 2 2、容积损失和容积效率、容积损失和容积效率 Pm机械损失功率PV容积损失功率Ph流动损失功率PhqVTHTPqVHTPeqVHPsh离心叶轮的内流理论基础 主编及制作：吕玉坤预备知识 预备知识二、离心式泵与风机的基本理论（五）离心式泵与风机的损失和效率（五）离心式泵与风机的损失和效率 2 2、容积损失和容积效率、容积损失和容积效率 ns=50 60 70 80 90 100qV90m3/hqV145m3/h0.800.900.8350.9200.860.940.8750.

22、9500.8900.9550.900.96比转速V流量3 3、流动损失和流动效率、流动损失和流动效率 流动损失是指：泵与风机工作时，由于流体和流道壁面发生摩擦、流道几何形状改变使流速变化而产生旋涡、以及偏离设计工况时产生的冲击等所造成的损失。离心叶轮的内流理论基础 主编及制作：吕玉坤预备知识 预备知识二、离心式泵与风机的基本理论（五）离心式泵与风机的损失和效率（五）离心式泵与风机的损失和效率 3 3、流动损失和流动效率、流动损失和流动效率 1）摩擦损失和局部损失 当流动处于阻力平方区时，这部分损失与流量的平方成正比，可定性地用下式表示：2）冲击损失 当流量偏离设计流量时，在叶片入口和出口处，流

23、速变化使流动角不等于叶片的安装角，从而产生冲击损失。冲击损失可用下式估算，即 离心叶轮的内流理论基础 主编及制作：吕玉坤预备知识 预备知识二、离心式泵与风机的基本理论（五）离心式泵与风机的损失和效率（五）离心式泵与风机的损失和效率 3 3、流动损失和流动效率、流动损失和流动效率 正冲角及速度三角形 正冲角及速度三角形负冲角及速度三角形 负冲角及速度三角形工作面背面 工作面背面称 称吸 吸力边 力边工作面 工作面称 称压 压力边 力边离心叶轮的内流理论基础 主编及制作：吕玉坤预备知识 预备知识二、离心式泵与风机的基本理论（五）离心式泵与风机的损失和效率（五）离心式泵与风机的损失和效率 3 3、流

24、动损失和流动效率、流动损失和流动效率 Pm机械损失功率PV容积损失功率Ph流动损失功率PhqVTHTPqVHTPeqVHPsh存在流动损失最小工况。离心叶轮的内流理论基础 主编及制作：吕玉坤预备知识 预备知识二、离心式泵与风机的基本理论（五）离心式泵与风机的损失和效率（五）离心式泵与风机的损失和效率 3 3、流动损失和流动效率、流动损失和流动效率 表1-5 某分段式多级给水泵通流部分水力损失的分布（某一级）区 域 名 称损 失（m）占总损失的百分数（）区 域 名 称损 失（m）占总损失的百分数（）叶轮1-1至2-2 4.7 50.5流出正导叶流入反导叶（环型空间）4-4至5-52.06 22.

25、15流出叶轮进入导叶2-2至3-31.01 10.85流出反导叶5-5至6-6至7-70.57 6.1导叶扩散段3-3至4-40.97 10.4 节段的总损失 9.31 100 叶轮和导叶中的流动损失几乎是相等的，约各占50%。在设计离心泵时，只有将改善叶轮和压出室的流动性能统一考虑才能取得较好的效果。离心叶轮的内流理论基础 主编及制作：吕玉坤预备知识 预备知识二、离心式泵与风机的基本理论（五）离心式泵与风机的损失和效率（五）离心式泵与风机的损失和效率 4 4、泵与风机的总效率、泵与风机的总效率 泵与风机的总效率等于有效功率和轴功率之比。即：（六）离心式泵与风机的性能曲线（六）离心式泵与风机的

26、性能曲线 1、什么是性能曲线n=const.主要的H-qV 或 p-qVPsh-qV-qVNPSH-qVn=const.其次Hs-qV 离心叶轮的内流理论基础 主编及制作：吕玉坤预备知识 预备知识二、离心式泵与风机的基本理论（六）离心式泵与风机的性能曲线（六）离心式泵与风机的性能曲线 3、性能曲线的绘制方法（试验方法及借助比例定律）2、性能曲线的作用能直观地反映泵与风机的总体性能，对其所在系统的安全和经济运行意义重大；作为设计及修改新、老产品的依据；相似设计的基础；工作状态工况（运行、设计、最佳）离心叶轮的内流理论基础 主编及制作：吕玉坤预备知识 预备知识二、离心式泵与风机的基本理论（六）离心

27、式泵与风机的性能曲线（六）离心式泵与风机的性能曲线 4、性能曲线的定性分析（能头）qVHHT-qVTHT-qVThf+hjhsH-qVTH-qVqqVd后向式径向式前向式离心叶轮的内流理论基础 主编及制作：吕玉坤预备知识 预备知识二、离心式泵与风机的基本理论（六）离心式泵与风机的性能曲线（六）离心式泵与风机的性能曲线 4、性能曲线的定性分析（功率）qVPshOPh-qVT后向式径向式前向式q理论的Psh-qV曲线Psh-qVTPmPV实际的Psh-qV 曲线-qV曲线由下式计算离心叶轮的内流理论基础 主编及制作：吕玉坤预备知识 预备知识二、离心式泵与风机的基本理论（六）离心式泵与风机的性能曲线

28、（六）离心式泵与风机的性能曲线 5、性能曲线的比较（能头）qVHOabc后向式叶轮性能曲线的差异：常见的有陡 陡降 降型 型、平 平坦 坦型 型和驼 驼峰 峰型 型三种基本类型。其性能曲线的形状是用斜度 斜度来划分的，即：关死点的能头 最高效率点所对应的能头离心叶轮的内流理论基础 主编及制作：吕玉坤预备知识 预备知识二、离心式泵与风机的基本理论（六）离心式泵与风机的性能曲线（六）离心式泵与风机的性能曲线 有 有驼 驼峰 峰的 的性 性能 能曲 曲线 线在 在峰 峰值 值点 点k k 左 左侧 侧出 出现 现不 不稳 稳定 定工 工作 作区 区，故 故设 设计时应尽量避免这种情况，或尽量减小不稳

29、定区。计时应尽量避免这种情况，或尽量减小不稳定区。qVHOabcqVkk 经 经验 验证 证明 明，对 对离 离心 心式 式泵 泵采 采用 用右 右图 图中 中的 的曲 曲线 线来 来选 选择 择叶 叶片 片安 安装 装角 角 2y 2y 和叶片数，可以避免性能曲线中的驼峰。和叶片数，可以避免性能曲线中的驼峰。5 5、性能曲线的 性能曲线的比较（比较（能头 能头）离心叶轮的内流理论基础 主编及制作：吕玉坤预备知识 预备知识二、离心式泵与风机的基本理论（六）离心式泵与风机的性能曲线（六）离心式泵与风机的性能曲线 5、性能曲线的比较（功率和效率）为提高效率，泵几乎不采用前向式叶轮。风机也趋向于采用

30、效率较高的后向式叶轮。离心叶轮的内流理论基础 主编及制作：吕玉坤预备知识 预备知识二、离心式泵与风机的基本理论（七）泵与风机的运行工况点（七）泵与风机的运行工况点 流量计调阀阀门真空计ppHZ压强表泵 管路系统能头与通过管路中流体流量的关系曲线。Hst称为管路系统的静能头；即：管路系统的静能头为零。1、管路系统性能曲线 对于风机：对于泵：离心叶轮的内流理论基础 主编及制作：吕玉坤预备知识 预备知识二、离心式泵与风机的基本理论（七）泵与风机的运行工况点（七）泵与风机的运行工况点2、运行工况点2）实质：反映了两者的能量供与求的平衡关系。1）同比例的性能曲线的交点；KO qVHMHc-qVH-qV3

31、、稳定性条件1）稳定工况点条件是：2）有驼峰不稳定工作区喘振。离心叶轮的内流理论基础 主编及制作：吕玉坤预备知识 预备知识二、离心式泵与风机的基本理论（八）泵与风机的相似理论（八）泵与风机的相似理论1、相似条件 几何相似：几何相似：通流部分 通流部分对应成比例 对应成比例 前提条件 前提条件；运动相似：运动相似：速度三角形 速度三角形对应成比例 对应成比例 相似结果 相似结果；动力相似：动力相似：同名力 同名力对应成比例 对应成比例 根本原因 根本原因。（但 但Re Re 10 105 5，已自模化），已自模化）2、相似三定律 1）流量相似定律（由（由 推得）推得）离心叶轮的内流理论基础 主编

32、及制作：吕玉坤预备知识 预备知识二、离心式泵与风机的基本理论（八）泵与风机的相似理论（八）泵与风机的相似理论2、相似三定律 2）能头相似定律(由 及 p=gH 推得）或3）功率相似定律（由推得）离心叶轮的内流理论基础 主编及制作：吕玉坤预备知识 预备知识二、离心式泵与风机的基本理论（八）泵与风机的相似理论（八）泵与风机的相似理论2、相似三定律 4）等效的相似定律 当 当实 实型 型和 和模 模型 型的 的几 几何 何尺 尺度 度比 比 5 5，相 相对 对转 转速 速比 比 20%20%时 时，实 实型 型和 和模型所对应的效率近似相等，可得等效的相似三定律：模型所对应的效率近似相等，可得等效

33、的相似三定律：或离心叶轮的内流理论基础 主编及制作：吕玉坤预备知识 预备知识二、离心式泵与风机的基本理论（八）泵与风机的相似理论（八）泵与风机的相似理论2、相似三定律 5 5）尺寸效应和转速效应）尺寸效应和转速效应 尺寸效应：（小模型）沿程损失系数h泄漏流量q 相对V 相对粗糙度相对间隙 转速效应：转速效应：（降转速）（降转速）(设D2不变)离心叶轮的内流理论基础 主编及制作：吕玉坤预备知识 预备知识二、离心式泵与风机的基本理论（八）泵与风机的相似理论（八）泵与风机的相似理论3、相似三定律的应用（变转速时性能参数的换算）注意：上述等式为联等式 注意：上述等式为联等式；故n qV H Psh。1

34、 1）比例定律）比例定律 离心叶轮的内流理论基础 主编及制作：吕玉坤预备知识 预备知识二、离心式泵与风机的基本理论（八）泵与风机的相似理论（八）泵与风机的相似理论 当 当n n改 改变 变时 时，相 相似 似工 工况 况的 的一 一系 系列 列点 点必 必在 在顶 顶点 点过 过坐 坐标 标原 原点 点的 的二 二次 次抛 抛物 物线 线上 上，称 称其 其为 为相似抛物线 相似抛物线，又称 又称理论等效曲线 理论等效曲线。2）相似工况点应遵循的规律 M M 或 或 当 当管 管路 路系 系统 统静 静能 能头 头为 为零 零时 时，管 管路 路系 系统 统性 性能 能曲 曲线 线与 与相 相

35、似 似抛 抛物 物线 线重合 重合。3、相似三定律的应用（变转速时性能参数的换算）离心叶轮的内流理论基础 主编及制作：吕玉坤预备知识 预备知识二、离心式泵与风机的基本理论（八）泵与风机的相似理论（八）泵与风机的相似理论3、相似三定律的应用（变转速时性能参数的换算）【例1-6】如右图所示，某台可变速运行的离心泵，在转速n0下的运行工况点为M(qVM，HM)，当降转速后，流量减小到qVA，试确定这时的转速。【解】确定变速后的运行工况点A(qVA，HA)；将qVA、HA代入下式以确定相似抛物线的k值；HAqVMqVAqVHOH-qVHC-qVMA离心叶轮的内流理论基础 主编及制作：吕玉坤预备知识 预

36、备知识二、离心式泵与风机的基本理论（八）泵与风机的相似理论（八）泵与风机的相似理论3、相似三定律的应用（变转速时性能参数的换算）qVBHBHAqVMqVAqVHOH-qVHC-qVMAB过A点作相似抛物线，求A点对应的相似工况点B；利用比例定律对A、B两点的参数进行换算，以确定满足要求的转速：离心叶轮的内流理论基础 主编及制作：吕玉坤预备知识 预备知识二、离心式泵与风机的基本理论（八）泵与风机的相似理论（八）泵与风机的相似理论MqVMqVAqVpOp-qVpC-qV某台可变速运行的离心式通风机 在 转 速 n0下 的 运 行 工 况 点 为 M()，如下图所示。当降转速后，流量减小到，试定性确

37、定这时的转速。qVM，pMqVA3、相似三定律的应用（变转速时性能参数的换算）离心叶轮的内流理论基础 主编及制作：吕玉坤预备知识 预备知识二、离心式泵与风机的基本理论（九）泵与风机的比转数（九）泵与风机的比转数相似设计如何选型 眼花缭乱；qV,(H,p),n结构型式结构尺寸寻求：综合的特征参数=(性能,结构)流量相似定律能头相似定律构造之；目的：用于泵与风机的理论研究、选择和设计中。1、问题的提出2、泵的比转速 离心叶轮的内流理论基础 主编及制作：吕玉坤预备知识 预备知识二、离心式泵与风机的基本理论（九）泵与风机的比转数（九）泵与风机的比转数3、风机的比转速 4、关于比转速的几点说明 1 取值具有唯一性（最佳工况）。2 是比较泵或风机型式的相似准则数，与转速无关。3 不是相似条件，而是相似的必然结果。参数单位：qV(m3/s)、H(m)、p(Pa)、n(r/min)离心叶轮的内流理论基础 主编及制作：吕玉坤预备知识 预备知识二、离心式泵与风机的基本理论（九）泵与风机的比转数（九）泵与风机的比转数5、比转速的应用3）用比转速可以大致决定泵与风机的型式 4）用比转速可以进行泵与风机的相似设计1）比转速可以反映泵与风机的结构特点2）比转速可以大致反映性能曲线的变化趋势参见表1-9