第三章 泵特性曲线及调节方法
第一节 部分流量区域不稳定特性分析
轴流泵的QH曲线在部分流量区域出现不稳定的马鞍形。从关死点到最高效率点的工作范围称为部分流量域，下面针对部分流量域进行分析。
HQOQQQABDABCEDQC
图3-1轴流泵的特性曲线和叶轮内流动状态
图中曲线的A点对应图3-1a，表示最高效率点附近的流态，液体沿着叶片表面平顺流过。
曲线上的B点，流量减小后对应的流态（图3-1b）,叶轮内流体的离心力比半径方向的压力梯度大，液体在叶轮出口侧向外缘附近径向移动，使得叶片出口侧外缘的流速快，轮毂侧慢。结果在出口轮毂侧形成二次回流。同时，因流量减小，叶片进口的冲角加大，在叶片背面出现脱流，振动、噪声加强，性能突然下降，这种现象称为失速状态。
流量进一步减小，使得特性曲线不连续突降至C点，对应的流态（图3-1c）。由于流体大量拥挤到出口的外缘，使得进口外缘侧的流体难以进入，在轮毂侧流体的带动下向进口外缘侧旋转，结果在进口轮缘侧也出现了二次回流。由于进口轮缘的二次回流加大了轮毂侧进口的流速，冲角变小，失速状态消失，振动、噪声减小。特性曲线平滑上升到D点。
流量再减小后，进口和出口回流区加大，通过叶轮的流动变为斜流式，因而扬程快速增加，对应的流态（图3-1d）。这时流动呈十分复杂状态，振动、噪声再次加大。在流量减小到零的关死点E时，进出口的二次回流扩展到整个流道，叶轮内伴有强烈的径向流动，与转轮室壁相撞击，液流沿轴向流出后又返回到轮毂侧。 (a)(b)(c)(d) -２- 综上所述，部分流量域有以下几个特点
1、泵不应在小于B点的流量下运行，B点的流量一般为最优效率点（65～70）%。
2、轴流泵关死点的扬程约为最优效率点的2倍。
3、轴流泵在使用虹吸式出水流道时，流道驼峰段的高程应小于B点的扬程。
人们对轴流泵部分流量区域的不稳定性，进行了大量的研究，但是到目前为止，还没有有效的改善措施。可喜的是高比转速斜流泵的研究取得了进展，正在向轴流泵应用领域扩大。
第三章 泵与风机的性能
(1)泵与风机实际H-Q特性曲线及其主要影响因素
①叶轮叶片出口角β2∞变化时的影响。
②叶轮叶片出口外径 D2 变化时的影响。
③叶轮叶片出口宽度 b2 变化时的影响。
④叶轮转速n变化时的影响。
⑤实际叶轮为有限叶片数(Z≠∞)的影响。
⑥实际流体具有粘性而产生摩擦损失的影响。
⑦偏离额定工况而产生冲击损失的影响。
⑧实际流道的泄露而产生容积损失的影响。
⑨泵与风机的实际Ｈ－Ｑ特性曲线的形式。
首先，根据Euler方程讨论泵与风机实际性能曲线的主要影响因素
为提高理论扬程通常取叶片入口角α1=90°，则额定工况下，流体沿径向进入叶轮，即V1u∞=0，代入Euler方程:
又由出口速度三角形得到：
式中：
将上式也代入Euler方程可以得到：
显然对于已给定参数的叶轮来说，理论扬程 H T∞ 与理论流量
Q T 之间呈线性关系。
直线的斜率为： ，直线的截距为：
由上述Euler方程，我们可以讨论各个因素的影响。
① 叶轮叶片出口角β2∞的影响
根据前面所得到的结果可知：叶轮叶片出口角β2∞的变化只影响斜率，而不影响其截矩。我们可对以下三种情况讨论：
a) β2∞＜ 90°(后向)
)(11122VuVuHuuTg222,2ctgVuVmuFQbDQVTTm2222QbDuubDQuuHTTTgctggctgg2222222222.)2(bDugctg2222gu2202222bDugctgb) β2∞＝ 90°(径向)
c) β2∞＞ 90°(前向)
②叶轮外径D2的影响
∵斜率:
∴斜率与叶轮外径D2无关。
又∵截矩：
∴截矩与叶轮外径D2的平方成正比。
③叶轮出口宽度b2的影响
泵与风机3-2
上次课主要内容
第三章第一节相似条件第二节相似定律第三节相似定律的特例
第三章相近理论在泵与风机中的应用领域
第一节相似条件第二节相似定律第三节相似定律的特例第四节比转数第五节无因次性能曲线第六节通用性能曲线
第四节比转数
在具体设计,选型以及判别泵与风机是否相似时,使用相似工况下流量,扬程(全压),功率之间的相似关系并不十分方便.因此,要在相似定律的基础上推导出一个包括流量,扬程及转速在内的综合相似特征数,这个相似特征数称为比转数.比转数在泵与风机的理论研究和设计中具有十分重要的意义.
第三章相近理论在泵与风机中的应用领域
第四节比转数
一,泵的比转数ns二,风机的比转数ny三,比转数公式的表明四,比转数的应用领域五,比转数对性能曲线的影响
第三章相似理论在泵与风机中的应用4
一,泵的比转数ns
nqvns=3.653/4h
(327)
—目前我国常用.是由水轮机比转数公式(p85)导出.只适合常温清水.
ns=nqvh
—国外较为通用.
第三章相近理论在泵与风机中的应用领域5
二,风机的比转数ny
1.当通风机进口状态就是标准状态(常态)时,
nqvny=3/4p202.当进气状态为非标准状态时, ny=nqv
(1.2pρ)
(333)
第三章相似理论在泵与风机中的应用
三,比转数公式的表明
1.通常说的一台泵与风机的比转数是由最高效率点参数计算出来;各国采用单位不同,需换算.2.如结构型式不是单级单吸,应按以下各式计算:1)对于双吸单级泵,流量以qv/2代入,
ns=3.65nqv/2h3/4
2)对于单吸多级泵,扬程应以h/i代入,i为叶轮级数.3.65nq
教学实验 泵与风机
离心式风机性能实验
实验报告
班级：
学号：
姓名：
能源与动力工程学院
2017年11月
1 离心式风机性能实验台
实验指导书
一、 实验目的
1．熟悉风机性能测定装置的结构与基本原理。
2．掌握利用实验装置测定风机特性的实验方法。
3．通过实验得出被测风机的气动性能（P-Q，Pst-Q，ηin-Q，ηstin-Q ，N-Q曲线）
4．通过计算将测得的风机特性换算成无因次参数特性曲线。
5．将试验结果换算成指定条件下的风机参数。
二、实验装置
根据国家关于GB1236《通风机空气动力性能实验方法》标准，设计并制造了本试验装置。本试验装置采用进气试验方法，风量采用锥形进口集流器方法测量。装置主要分三部分（见图1）
图1 实验装置示意图
1. 进口集流器2.节流网3.整流栅4.风管5.被测风机6.电动机7.测力矩力臂8.测压管9.测压管
试验风管主要由测试管路，节流网、整流栅等组成。空气流过风管时，利用集流器和风管测出空气流量和进入风机的静压Pest1，整流栅主要是使流入风机的气流均匀。节流网起流量调节作用。在此节流网位置上加铜丝网或均匀地加一些小纸片可以改变进入风机的流量。
测功率电机6，用它来测定输入风机的力矩，同时测出电机转速，就可得出输入风机的轴功率。
三、实验步骤
1．将压力计（倾斜管压力计）通过联通管与试验风管的测压力孔相连接，在连接 2 前检查测压管路有无漏气现象，应保证无漏气。
2．电动机启动前，在测力矩力臂上配加砝码，使力臂保持水平。
3．装上被测风机，卸下叶轮后，启动测功电机，再加砝码ΔG´使测力矩力臂保持水平，记下空载力矩（一般有指导教师事先做好）。
4．装上叶轮，接好进风口与试验风管，转动联轴节，检查叶轮是否与进风口有刮碰磨擦现象。
