泵与风机

H d v 2 2 u 2g
HT u2v2u g
v 2 2 u / 2 g v2u 1 1 u2 v2u / g 2u2
1.β2a=β2amin
v2u∞=0,则τ=1 且因HT∞=0,则 Hd∞=0, Hst∞=0
v 2 u 1 2u 2
2.β2a＝90
设 HT∞：单位重量流体通过无限多叶片叶轮获得的能量 ρgqVTHT∞:单位时间内流体通过无限多叶片叶轮获得的 总能量
（u2v2u u1v1u ) 即： gqVT H T M qVT
则，理想流体通过无限多叶片叶轮时的扬程
Hale Waihona Puke H T对风机, pT ∞
1 (u2v2u u1v1u ) g
过流断面面积：
z A Db zb Db（ 1 ) D
又
则
s sin a
A Db（ 1 zs ) D sin a
令 1
zs D sin a
为排挤系数 则过流断面面积为：
A Db
轴面速度为：
qV vm DbV
相对速度w的方向或流动角β
绝对速度v 圆周分速度vu 轴面速度vm
vu v cos u vmctg
vm v sin
轴面速度vm 径向速度vr
轴向速度va
当流体沿径向流动时轴向速度为零
α ：绝对速度与圆周速度夹角 β ：相对速度与圆周速度反方向之间的夹角，
称为流动角 β a：叶片切线与圆周速度反方向之间的夹角，
H T
u2 u2 v2 m ctg 2 a g
• β2α<90°，叶片弯曲方向与叶轮旋转方向相反，称 为后弯式叶片
• β2α＝90°，叶片弯曲方向与叶轮旋转方向垂直，称 为径向式叶片
• β2α>90°，叶片弯曲方向与叶轮旋转方向相同，称 为前弯式叶片
1) 叶片出口安装角β2a对理论扬程的影响
HT v 2 2 v 21 u 2 2 u 21 w21 w2 2 2g 2g 2g
1 (u2v2u u1v1u ) g
HT
v 2 2 v 21 u 2 2 u 21 w21 w2 2 2g 2g 2g
动扬程Hd∞
§5 泵与风机的发展趋势
大容量、高参数 高转速 高效率 高可靠性 自动化 低噪音
CAD及CFD的应用
中间截面速度矢量图
中间截面静压分布图
本章小结

泵与风机的分类 离心式泵与风机、轴流式泵与风机各自的工作原 理

离心式泵、离心式风机的主要部件及其作用 轴流式泵与风机的主要部件及其作用 泵与风机的主要性能参数

静扬程Hst∞
动扬程是流体通过叶轮后所增加的动能 静扬程的第一部分是由离心力作用所增加的压力能
静扬程的第二部分是由于流道过流断面面积增大，
导致流体相对速度下降所转换来的压力能
4 离心式叶轮叶片型式的分析 当流体以α1∞＝90 进入叶轮时，理论扬程为：
。
H T
u2v2u g
v2u u2 v2 mctg 2 a
流体在叶轮中的运动是一个复合运动 (1)圆周运动(牵连运动)：流体随叶轮的旋转而运动， 其速度由u来表示，方向与旋转方向一致
(2)相对运动：流体相对于叶轮的运动，其速度由w来 表示，方向叶片的切线方向 (3)绝对运动：流体相对于静止机壳的运动， 其速度 由v来表示，是圆周速度与相对速度的矢量和
v uw
p2 p1 dp rdr
2 p1 r1
p2
r2

2
( r2 r )
2 2 2 2 1
或
2 2 p2 p1 u2 u12 g 2g


2 (u2 u12 )
2 流体在叶轮中的运动及速度三角形
假设：
（1）叶轮中叶片数为无限多，且无限薄 （2）叶轮中的流体为无黏性的理想流体
(m)
pT gHT (u2v2u u1v1u )
能量方程式的几点说明：
HT
1 (u2v2u u1v1u ) g
(1)理论扬程与流体的种类和性质无关 (2)当流体径向流入叶轮, α1 ∞ =90°, v1u∞＝0时 理论扬程
H T
u2v2u g
(3)提高转速n，增大叶轮外径D2和绝对速度的圆周 分速度v２u∞可以提高HT ∞ (4)能量方程的另一种表达式
。
v2u∞=u2,则τ=0.5 则Hd∞=Hst∞=0.5 HT∞
3.β2a＝β2amax
v2u∞=2u2,则τ=0 则Hd∞=HT∞, Hst∞=0
总结:β2α ↑ ， τ ↓,
Hd∞ ↑, Hst∞↓
后弯、径向和前弯式三种叶片的比较
(1)后弯式叶片：叶片弯曲度小,流道较长;流体在叶轮 出口的绝对速度小,在后续流道中的能量损失较小，效 率高，噪声低；缺点是总扬程较低 离心泵β2a : 20 ~30 。 。 离心式风机β2a : 40 ~60
qVT v2 cos 2 r2 dt
进出口流体动量矩随时间的变化率=外力矩M：
M qVT (v2 cos 2 r2 v1 cos1 r1 )
叶轮以角速度ω旋转时，外力矩对流体所作的功率：
M qVT (v2 cos 2 r2 v1 cos1 r1 ) qVT （u2 v2u u1v1u )
当叶片为无限多时，相对速度w的方向应与叶片 相应点切线方向一致，即βa=β∞
3 能量方程及其分析 动量矩定理：流体系统动量矩随时间的变化率等于作 用在流体系统上的外力矩的矢量和
进、出控制体的质量流量：ρqVT dt时间内进出控制体的流体相对于轴线的动量矩：
qVT v1 cos1 r1dt
2)叶片出口安装角β2a对静扬程Hst∞及动扬程Hd∞的影响
HT v 2 2 v 21 u 2 2 u 21 w21 w2 2 2g 2g 2g
反作用度τ表示静扬程Hst∞在总扬程HT∞中所占的比例
H st H T H d H d 1 HT HT HT
泵与风机
绪论
泵与风机的分类 泵与风机的主要部件
离心式泵的主要部件：叶轮、吸入室、压出 室、导叶、密封装置等
离心式风机的主要部件：叶轮、蜗壳、集流 器、进气箱等
轴流式泵与风机的主要部件：叶轮、导 叶、吸入室（集流器）、扩压筒
混流泵
泵与风机的主要参数
流量
扬程/全压
功率
转速 效率 汽蚀余量
第一章 泵与风机的叶轮理论
§1 离心式泵与风机的叶轮理论
1 离心式泵与风机的工作原理
流体微团的质量
dm brddr
dF r dm br ddr
2 2 2
随叶轮旋转产生的离心力
离心力作用面积
dA rbd
单位面积上的离心力，应该等于径向压力差
dF dp r 2 dr dA
。 。
后弯、径向和前弯式三种叶片的比较
(2)径向式叶片：叶轮中流动损失小；后续流道流动损 失大于后弯式；扬程较后弯式叶轮高；叶片制造简单 ，常用于通风机和排尘风机
(3)前弯式叶片：叶片弯曲度大,流道较短;流体在叶轮 出口的绝对速度大;在叶轮及后续流道中有较大的流动 损失；效率低；噪声也大;但扬程高；一般用于低压通 风机
称为叶片安装角
下标1：叶片进口参数 下标2：叶片出口参数
下标∞：叶片无限多时的参数
叶轮流道内任意点速度的计算 （速度三角形的确定）
圆周速度 u u=πD n/60 m/s n－－叶轮转速， r/min D－－计算点处的叶轮直径， m
轴面速度vm
轴面速度为： vm＝qVT/A＝qV/(AηV) m/s qVT－理论流量， m3/s qV－实际流量， m3/s A－与轴面速度垂直的过流断面面积，m2 ηV－容积效率，％
H d v 2 2 v 21 2g
v 2 2 v 2 2 m v 2 2u v 21 v 21m v 21u
H d
v 2 2 m v 21m v 2 2u v 21u 2g 2g
通常v２m∞和v１m∞相差不大，可以认为v２m∞≈v１m∞相等， 。 而当流体径向流入叶轮时， α1∞＝90 ， v１u∞＝0
。
H T
2 u2 g
H T
u2 u2 v2 m ctg 2 a g
。
(3)β2a>90
（前弯式叶片）
β2a↑，|ctg β2a | ↑ ， 但ctg β2a为负值，H T∞ ↑ 当β2a= β2amax（最大极限值）时， ctg β2amax=-u2/v2m∞，
H T
2 2u 2 g
w2 2 v 2 2 u 2 2 2u2v2 cos 2
w21 v 21 u 21 2u1v1 cos 1
由上式可以得到：
u2v2u 1 2 (v 2 u 2 2 w2 2 ) 2
u1v1u
HT
1 2 (v 1 u 21 w21 ) 2
H T
u2 u2 v2 m ctg 2 a g
。
(1) β2a<90
（后弯式叶片）
β2a↓，ctg β2a ↑，且ctg β2a为正值，H T∞↓ 当β2a= β2amin（最小极限值）时， ctg β2amin=u2/v2m∞， H T∞=0
(2)β2a＝90 （径向式叶片）
ctg β2a=0 ，