叶轮流道(叶片)投影图
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离心风机的工作原理.ppt
PT∞=ρu2C2u
图14-4 轴向涡流的产生原因及其c2u的影响
（三）轴向涡流
实际上风机的叶片数是有限的，相邻两叶片所形成的叶道占有一定 的空间。当叶轮旋转时，叶道空间随叶片一起转动；而叶道内的气体， 由于自身粘性小，又有惯性，它就有保持其本身方向不变的趋势。由图 14－4可见，当叶轮旋转时，叶道内的气体与叶道空间具有相对回转， 转向与叶轮放置方向相反，这就是轴向涡流。轴向涡流使气流出口角β2 与叶片安装角β2A不等且β2<β2A ，所以，在叶片数有限时，有：
•
NP=TMωNQ（NN/·m2m /s）
• 根据假设1，驱动风机的功全部转换为气流的能量，则
.
• 根据动量矩定律，单位时间内，叶轮中气流对风机的动量 矩的变化，等于外力对此轴线的力矩和。
• 由图1可知，叶道内气体abcd经时间Δt后，移动到efgh。根 据假设3，气流为稳定流，截面abgh内气体动量矩不变。因 而在Δt时间内，气体动量矩的变化为面积abfe与dcgh动量 矩之差，而面积abfe与dcgh内体质量相等，并等于每秒钟 流过叶轮气体质量乘以时间Δt，即
柱） 6 、 低压轴流风机P<490N/m2
离心风机的工作过程
离心风机主要由叶轮、进风 口及蜗壳等组成（图14－ 2）。叶轮转动时，叶道 （叶片构成的流道）内的空 气，受离心力作用而向外运 动，在叶轮中央产生真空度， 因而从进风口轴向吸入空气 （速度为c0）。吸入的空气 在叶轮入口处折转90°后， 进入叶道（速度为c1），在 叶片作用下获得动能和压能。 从叶道甩出的气流进入蜗壳， 经集中、导流后，从出风口 排出
Ny
PQkW
1000
2、轴功率N 轴功率就是风机轴上的输入功率。若风机的全压效率为η
图14-4 轴向涡流的产生原因及其c2u的影响
（三）轴向涡流
实际上风机的叶片数是有限的，相邻两叶片所形成的叶道占有一定 的空间。当叶轮旋转时，叶道空间随叶片一起转动；而叶道内的气体， 由于自身粘性小，又有惯性，它就有保持其本身方向不变的趋势。由图 14－4可见，当叶轮旋转时，叶道内的气体与叶道空间具有相对回转， 转向与叶轮放置方向相反，这就是轴向涡流。轴向涡流使气流出口角β2 与叶片安装角β2A不等且β2<β2A ，所以，在叶片数有限时，有：
•
NP=TMωNQ（NN/·m2m /s）
• 根据假设1，驱动风机的功全部转换为气流的能量，则
.
• 根据动量矩定律，单位时间内，叶轮中气流对风机的动量 矩的变化，等于外力对此轴线的力矩和。
• 由图1可知，叶道内气体abcd经时间Δt后，移动到efgh。根 据假设3，气流为稳定流，截面abgh内气体动量矩不变。因 而在Δt时间内，气体动量矩的变化为面积abfe与dcgh动量 矩之差，而面积abfe与dcgh内体质量相等，并等于每秒钟 流过叶轮气体质量乘以时间Δt，即
柱） 6 、 低压轴流风机P<490N/m2
离心风机的工作过程
离心风机主要由叶轮、进风 口及蜗壳等组成（图14－ 2）。叶轮转动时，叶道 （叶片构成的流道）内的空 气，受离心力作用而向外运 动，在叶轮中央产生真空度， 因而从进风口轴向吸入空气 （速度为c0）。吸入的空气 在叶轮入口处折转90°后， 进入叶道（速度为c1），在 叶片作用下获得动能和压能。 从叶道甩出的气流进入蜗壳， 经集中、导流后，从出风口 排出
Ny
PQkW
1000
2、轴功率N 轴功率就是风机轴上的输入功率。若风机的全压效率为η
pump1-1
来自轴面投影图海大热能
平面投影图
流体在离心式 离心式叶轮内的流动分析 一、流体在离心式叶轮内的流动分析
（一）叶轮流道投影图及其流动分析假设 1．流动分析假设（理想叶轮） ．流动分析假设（理想叶轮） 叶轮中的叶片为无限多无限薄 叶片为无限多无限薄， （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。 迹完全与叶片型线相重合。 流体为理想流体 即忽略了流体的粘性。 理想流体， （2）流体为理想流体，即忽略了流体的粘性。因此可暂 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。 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。 稳定流， （3）流动为稳定流，即流动不随时间变化。 流动为稳定流 即流动不随时间变化。 不可压缩的 （4）流体是不可压缩的。 流体是不可压缩 轴对称的流动。 （5）流体在叶轮内的流动是轴对称的流动。 流体在叶轮内的流动是轴对称的流动
栅距
列线 弦长 列线
海大热能
流体在轴流式 轴流式叶轮内的流动分析 二、流体在轴流式叶轮内的流动分析
（一）叶轮流道投影图及其流动分析假设 2．流动分析假设 除可以采用研究离心式泵与风机时所采用的方法外， 除可以采用研究离心式泵与风机时所采用的方法外，常 做如下假设： 做如下假设： 认为流体流过轴流式叶轮时， （1）认为流体流过轴流式叶轮时，与飞机在大气中飞行 十分相似，可采用机翼理论进行分析。 十分相似，可采用机翼理论进行分析。 圆柱层无关性假设， （2）圆柱层无关性假设，即认为叶轮中流体微团是在以 泵与风机的轴线为轴心线的圆柱面（称为流面）上流动， 泵与风机的轴线为轴心线的圆柱面（称为流面）上流动，且 相邻两圆柱面上的流动互不相干，也就是说， 相邻两圆柱面上的流动互不相干，也就是说，在叶轮的流动 区域内，流体微团不存在径向分速。 区域内，流体微团不存在径向分速。
平面投影图
流体在离心式 离心式叶轮内的流动分析 一、流体在离心式叶轮内的流动分析
（一）叶轮流道投影图及其流动分析假设 1．流动分析假设（理想叶轮） ．流动分析假设（理想叶轮） 叶轮中的叶片为无限多无限薄 叶片为无限多无限薄， （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。 迹完全与叶片型线相重合。 流体为理想流体 即忽略了流体的粘性。 理想流体， （2）流体为理想流体，即忽略了流体的粘性。因此可暂 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。 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。 稳定流， （3）流动为稳定流，即流动不随时间变化。 流动为稳定流 即流动不随时间变化。 不可压缩的 （4）流体是不可压缩的。 流体是不可压缩 轴对称的流动。 （5）流体在叶轮内的流动是轴对称的流动。 流体在叶轮内的流动是轴对称的流动
栅距
列线 弦长 列线
海大热能
流体在轴流式 轴流式叶轮内的流动分析 二、流体在轴流式叶轮内的流动分析
（一）叶轮流道投影图及其流动分析假设 2．流动分析假设 除可以采用研究离心式泵与风机时所采用的方法外， 除可以采用研究离心式泵与风机时所采用的方法外，常 做如下假设： 做如下假设： 认为流体流过轴流式叶轮时， （1）认为流体流过轴流式叶轮时，与飞机在大气中飞行 十分相似，可采用机翼理论进行分析。 十分相似，可采用机翼理论进行分析。 圆柱层无关性假设， （2）圆柱层无关性假设，即认为叶轮中流体微团是在以 泵与风机的轴线为轴心线的圆柱面（称为流面）上流动， 泵与风机的轴线为轴心线的圆柱面（称为流面）上流动，且 相邻两圆柱面上的流动互不相干，也就是说， 相邻两圆柱面上的流动互不相干，也就是说，在叶轮的流动 区域内，流体微团不存在径向分速。 区域内，流体微团不存在径向分速。
《泵与风机》课件(第2章)
四．动点的选择原则： 一般选择主动件与从动件的连接点，它是对两个坐标系都有 运动的点。 五．动系的选择原则： 动点对动系有相对运动，且相对运动的轨迹是已知的， 或者能直接看出的。 下面举例说明以上各概念： 动点：AB杆上A点 动系：固结于凸轮Ｏ'上 静系：固结在地面上
绝对运动： 直线
相对运动： 曲线（圆弧）
在速度三角形中，绝对速度和圆周速度的夹角称 为进流角，用α 表示；相对速度和圆周速度的反方向的 夹角称为流动角，用β 表示；而把叶片切线与圆周速度 反方向的夹角称为叶片安装角，用 β y 表示。 当流体沿着叶片的型线流动时，流动角等于安装 角，即 β ＝ β y
为了计算方便，常将绝对速度分解成两个相互垂 直的速度分量：一个是在直径方向上的投影，用 vr 表 v 示，r v sin ，称为轴面分速度；一个是在圆周切线 方向上的投影，用 vu 表示， vu v cos ，称为圆周分速 度。
b
a
b1
多点要素（线、面） 旋转时，不能改变它们 之间的相互位置，旋转 要遵循“三同”原则： 同轴、同方向、同角度。
b′
o′
b1′
a′ x b o′
a1′ a1
e
保证线段AB绕铅垂线旋转时， 两端点相互位置不变的作图
e1
a
o
b1
例1 求AB的实长及对V面的倾角β 。
a′
分析：
1. 将线段AB绕正垂线 旋转到水平线位置。 2. 把B 点设在轴上，仅 转A点即可解题。
一、流体在离心式叶轮内的流动分析
1.叶轮流道投影图 离心式叶轮的形状用通常的机械制图方法在图纸上 是表示不清的。 设有一离心式叶轮，如图2-1所示，用通常的投影方 法能表示出叶轮前后盖板的形状，但不能表示出叶片曲 面的形状。
叶片式流体机械的工作原理
（2）如果用质量作为液体量的度量，则可以得到一个与重力无 关的能量指标，称为能量头。
• 3.转速：转速n是水轮机转轮或泵叶轮的旋转速度，单位常用转
每分r／min(rpm)。
• 4.功率P：功率对工作机而言是指机器的输入功率，对原动机而
言则指输出功率，记为P，单位为kW。
• 5.效率：能量转换中不可避免地会产生损失。对于原动机，
• 流体机械的能量转换过程不可避免地伴随着能量损失，在叶片式 流体机械中，其能量损失主要包括水力损失（流动损失）、容积 损失（泄露损失）和机械损失这三类。各类能量损失的大小用相 应的效率来衡量。
1.流动损失
• 定义：流动损失，也称水力损失ΔH (或Δh、Δp)，是指具有粘性的 介质在流过流体机械的过程中引起的损失。包括摩擦损失、冲击 损失、分离损失、二次流损失等。
hth
vp2
vs2 2
up2
us2 2
ws 2
wp2 2
• 此式为欧拉方程式的一个常用的形式，称为第二欧拉方程式。
2.能量方程与伯努利方程
• 除了带有内冷却的压缩机以外，通常忽略介质通过机壳与外界交
换的热量，即认为q=0。对叶轮而言，有，对固定元件，则有ws
＝0，于是对叶轮而言，能量方程为：
hth
[h2
h1
v22
v12 2
g(Z2
Z1 )]
• 对于固定元件而言，能量方程为：
h2
h1
v22
v12 2
g(Z2
Z1)
0
• 实际上，对于可压缩介质，通常不考虑重力的作用，上两式分别 成为：
hth
[h2
h1
v22
v12 2
]
和
• 3.转速：转速n是水轮机转轮或泵叶轮的旋转速度，单位常用转
每分r／min(rpm)。
• 4.功率P：功率对工作机而言是指机器的输入功率，对原动机而
言则指输出功率，记为P，单位为kW。
• 5.效率：能量转换中不可避免地会产生损失。对于原动机，
• 流体机械的能量转换过程不可避免地伴随着能量损失，在叶片式 流体机械中，其能量损失主要包括水力损失（流动损失）、容积 损失（泄露损失）和机械损失这三类。各类能量损失的大小用相 应的效率来衡量。
1.流动损失
• 定义：流动损失，也称水力损失ΔH (或Δh、Δp)，是指具有粘性的 介质在流过流体机械的过程中引起的损失。包括摩擦损失、冲击 损失、分离损失、二次流损失等。
hth
vp2
vs2 2
up2
us2 2
ws 2
wp2 2
• 此式为欧拉方程式的一个常用的形式，称为第二欧拉方程式。
2.能量方程与伯努利方程
• 除了带有内冷却的压缩机以外，通常忽略介质通过机壳与外界交
换的热量，即认为q=0。对叶轮而言，有，对固定元件，则有ws
＝0，于是对叶轮而言，能量方程为：
hth
[h2
h1
v22
v12 2
g(Z2
Z1 )]
• 对于固定元件而言，能量方程为：
h2
h1
v22
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g(Z2
Z1)
0
• 实际上，对于可压缩介质，通常不考虑重力的作用，上两式分别 成为：
hth
[h2
h1
v22
v12 2
]
和
叶轮设计结构
叶轮设计结构叶轮是泵的核心部件，其设计结构对泵的性能和效率有着重要影响。
根据不同的分类方式，叶轮的设计结构也有所不同。
按照流道形式，叶轮可以分为闭式、半开式和开式三种类型。
1. 闭式叶轮：由叶片与前、后盖板组成。
闭式叶轮的效率较高，制造难度较大，在离心泵中应用最多。
2. 半开式叶轮：一般有两种结构，其一为前半开式，由后盖板与叶片组成，此结构叶轮效率较低，为提高效率需配用可调间隙的密封环；另一种为后半开式，由前盖板与叶片组成，由于可应用与闭式叶轮相同的密封环，效率与闭式叶轮基本相同，且叶片除输送液体外，还具有（背叶片或副叶轮的）密封作用。
半开式叶轮适于输送含有固体颗粒、纤维等悬浮物的液体。
半开式叶轮制造难度较小，成本较低，且适应性强，在炼油化工用离心泵中应用逐渐增多，并用于输送清水和近似清水的液体。
3. 开式叶轮：只有叶片及叶片加强筋，无前后盖板的叶轮（开式叶轮叶片数较少2-5 片)。
叶轮效率低,应用较少，主要用于输送黏度较高的液体，以及浆状液体。
按照叶片的形状，叶轮可以分为单曲率叶片和双曲率叶片两种类型。
1. 单曲率叶片：也称圆柱叶片，这种叶片的表面是单向弯曲的，因圆柱表面是单向弯曲的面，所以称为圆柱叶片。
2. 双曲率叶片：叶片表面是双向弯曲的面，即空间曲面，又称扭曲叶片。
为了完整而清楚地表示叶轮的几何形状，现引入两个辅助面：平面和轴面。
平面是垂直抽线的平面，轴面是过轴心线的平面，轴面和平面都可以作任意多个。
水力机械的过流部分采用相应的平面和轴面投影来表示。
平面投影和一般机械制图的侧视图相同，在平面投影图上，反映径向和圆周方位的形状。
叶轮的平面投影可以从叶轮前面或后面（包括去掉相应的盖板）去投视。
至于叶片的弯曲情况，要借助平面投影看出。
此外，在叶轮的设计过程中，还需要考虑叶轮的直径、转速、叶片数、包角等参数。
这些参数的选择和优化对于叶轮的性能和效率也有着至关重要的影响。
总的来说，叶轮设计结构是一个复杂的过程，需要综合考虑多种因素。
叶轮知识.ppt
• 4、旋流式叶轮：旋流式的叶轮是叶轮全部或者是部分被缩离到压水室 流道，具有良好的抗堵塞性能。颗粒在水压力室内流动靠叶轮旋转产生 的涡流的推动下运动,悬浮颗粒运动本身 不产生能量,流道内和液体交换 能量。在流动过程中,悬浮性颗粒或长纤维不与磨损叶片接触,叶片多磨 损的情况较轻,不存在间隙因磨蚀而加大的情况，适合于抽 送含有大颗 粒和长纤维的介质。
• 闭式叶轮由前后盖板和叶片组成； • 半开式叶轮由叶片和后盖板组成； • 开式叶ห้องสมุดไป่ตู้只有叶片与部分后盖板或没有后盖板。 • 叶片式叶轮中的半开式、开式叶轮铸造方便，可输送含有一定固体颗
粒的介质，但由于固体颗粒磨蚀流道，会造成泵的工作效率降低。 • 闭式叶轮运行效率高、能长时间平稳的运行，泵的轴向推力较小，但
三、主要几何参数
• Dj：叶轮进口直径； • D1：叶片进口直径； • dh：叶轮轮毂直径； • b1:叶片进口宽度； • β1：叶片进口角； • D2：叶轮外径； • b2：叶轮出口宽度； • β2：叶片出口角； • Φ：叶片包角； • Z：叶片数。 • 叶轮进口几何参数对汽蚀性能有重要影响，叶轮出口几何参数对性能（H、Q）
• 2.处理方法：增大设计间隙；更换口环材质；检查工艺介质；更换新口 环等。
• 五、断裂 • 1.故障表现：由于汽蚀、腐蚀、磨蚀引起的；铸件质量较差导致；水锤
导致的。 • 2.处理方法：更换新叶轮。
• 六、腐蚀 • 1.故障表现：选材不当。 • 2.处理方法：更换新叶轮，耐腐蚀磨损材料；叶轮耐蚀层的涂镀；叶轮
耐蚀层的喷涂。
• 2.处理方法：更改叶轮材质；更改设计方案，改变泵型；检查工艺介质。
• 三、汽蚀 • 1.故障表现：设计方案不当；安装位置过高；选材不当等。 • 2.处理方法：降低安装位置；改变更能够抗汽蚀的材质；重新设计泵型
• 闭式叶轮由前后盖板和叶片组成； • 半开式叶轮由叶片和后盖板组成； • 开式叶ห้องสมุดไป่ตู้只有叶片与部分后盖板或没有后盖板。 • 叶片式叶轮中的半开式、开式叶轮铸造方便，可输送含有一定固体颗
粒的介质，但由于固体颗粒磨蚀流道，会造成泵的工作效率降低。 • 闭式叶轮运行效率高、能长时间平稳的运行，泵的轴向推力较小，但
三、主要几何参数
• Dj：叶轮进口直径； • D1：叶片进口直径； • dh：叶轮轮毂直径； • b1:叶片进口宽度； • β1：叶片进口角； • D2：叶轮外径； • b2：叶轮出口宽度； • β2：叶片出口角； • Φ：叶片包角； • Z：叶片数。 • 叶轮进口几何参数对汽蚀性能有重要影响，叶轮出口几何参数对性能（H、Q）
• 2.处理方法：增大设计间隙；更换口环材质；检查工艺介质；更换新口 环等。
• 五、断裂 • 1.故障表现：由于汽蚀、腐蚀、磨蚀引起的；铸件质量较差导致；水锤
导致的。 • 2.处理方法：更换新叶轮。
• 六、腐蚀 • 1.故障表现：选材不当。 • 2.处理方法：更换新叶轮，耐腐蚀磨损材料；叶轮耐蚀层的涂镀；叶轮
耐蚀层的喷涂。
• 2.处理方法：更改叶轮材质；更改设计方案，改变泵型；检查工艺介质。
• 三、汽蚀 • 1.故障表现：设计方案不当；安装位置过高；选材不当等。 • 2.处理方法：降低安装位置；改变更能够抗汽蚀的材质；重新设计泵型
水泵基本参数及特性曲线讲解
度 β 1、 β 2--叶 轮 的 叶 片 进 出 口 安 放 角 D 0--叶 轮 进 口
直径
第二章
18
二、泵壳
1、作用:
水流通道、导流，其渐扩面的 设计应尽量减小速度梯度，保 证良好的水力条件
2、形状:蜗壳形、螺旋形
特点：渐扩断面时流速保 持常数，出口扩散管使流速降 低增加压能以减小水力损失
第二章
43
理论分析
理论分析（P18图2-19 公式2-15） 理论扬程基本方程
HT
1 g
u2Cu2
=
HT 1 g(u22u2Cr2ctg2)
2 =90
HT
u
2 2
g
2 >90
HT
u
2 2
g
2 <90°
HT
u
2 2
g
（—后弯式叶片理论扬程最小）
第二章
44
后弯式叶片示意
W2 C2r C2
第二章
流线
流面 流线和流面
13Βιβλιοθήκη 二、构成P4图2-2单级单吸式离心泵 ， 图2-3叶轮 叶轮、泵壳、泵轴、轴承、进水口、扩压室、支座、轴封 吸水管、出水管
第二章
14
三、工作过程
P5图2-3 1、离心、真空→工作、连续 2、能量的转换及损失
第二章
15
第二节 离心泵主要零件
根据工作原理理解主要部件的结构及其作用 P5图2-4 重点五大部件，结合认识实习进一步建立感性认识 依次为：
(P10图2-15、16) 单吸离心泵，由于叶轮在轴向上缺乏对称性，工作是 前后两侧水压力不同，产生轴向推力
习题：
1、理解离心泵的工作原理及工作过程 2、离心泵主要部件及作用
叶轮流道(叶片)投影图
叶片表面方程：
θ＝θ（r，z）
工程中表达叶片表面的方法: 投影图 圆柱坐标系中的投影方法： 旋转投影 轴面投影＋平面投影
轴面投影图
叶轮的轴面投影图: 反映了叶轮 的叶轮： 主要尺寸：D1、D2、b1、b2 1 —进口；2 —出口；D —直径； b —宽度
混流（斜流）泵叶轮： 主要尺寸：D1、D2、b1、b2 1—进口；2—出口；D —直径；b —宽度
叶轮流道（叶片） 叶轮流道（叶片）投影图及主要尺寸
流面： 流面：在叶轮机械中， 空间流线绕轴线旋一周 形成的回转面叫流面。 对于一个叶轮又无数个 流面。
离 心 泵 轴 面 投 影 图
径流式： 径流式：流面可以近似看 成一个平面。 轴流式： 轴流式：流面可以近似看 成一个圆柱面，展开后是 平面。 混流式： 混流式：流面是一个曲锥 面，不可展开。有时为了 研究方便，近似看成一个 圆锥面。圆锥可以展开。 轴面流线： 轴面流线：流面与轴面 的交线叫轴面流线。
轴流泵叶轮： 主要尺寸：
D、 Dh
叶轮轴面投影图的绘制概要
Ⅰ Ⅱ
Ⅲ Ⅳ
Ⅴ
Ⅵ
Δ
θ
Ⅶ
Δ
Ⅷ
Ⅸ
Ⅹ Ⅺ Ⅻ
离心泵设计
Δ
离心泵和混流泵中的流面是个喇叭形的空间曲面
离心泵设计
借助于保角变换的θ
Ⅴ
Δ
Ⅵ
Δ
Ⅶ
Ⅷ
Ⅸ
Ⅹ Ⅺ Ⅻ
将圆柱面沿母线切开，展成平面
离心泵设计
Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ Ⅶ Ⅷ Ⅸ Ⅹ Ⅺ ⅫⅩⅢ ⅩⅣ Δ
Δ
离心泵设计
所谓保角变换，就是要保证空间流 面上流线与圆周方向的角度对应相等。
CD OE
B
离心泵设计
二、检查轴面流道过水断面变化情况
A
流道中线
CD
过水断面形
OE
成线
B
过水断面面积的计算：
F=2πRcb
OE
沿流道求出一系列过水断面面积
离心泵设计
过水断面面积沿流道中线的变化 曲线应是一条光滑曲线。
高抗汽蚀F=f(l) 高效率
进口边
出水边
离心泵设计
三、分流线
所谓分流线就是将过水断面分成几个相等 的小过水断面
流线的分法：
出口边一般平行轴线，只要等分出口边线 段即可；
进口边流线，适当延长之后使之与轴线平 行；
根据进出口的分点，凭经验画出各条轴面 流线 。
Δbi
离心泵设计
中间流线
离心泵设计
如果分成n个小流道，则进口分点半
径为
Ri
i(R
2 0
n
R
2 n
)
R
2 n
小过水断面的面积为：
Fi 2ri bi
2
3 4 5 768
(电厂培训泵与风机)专题二叶片式泵与风机的叶轮理论
专题二 叶片式泵与风机的叶轮理论
流体流经泵与风机内各过流部件的对比情况
上篇：离心式泵与风机的叶轮理论
一、离心式泵与风机的工作原理
同一水平面上的A、B、C、D的压力值大小 的关系是：
离心泵的工作原理:
A
B
C
D
( a)
(b) 离心泵工作原理
因 pc 的下降而产生真空可将下液面的
水从吸入管路吸进叶轮，在叶轮不断旋
流体获得的总扬程全部为动扬 程，静扬程为零。
v2u 2u2
几种叶片形式的比较
（1）从流体所获得的扬程看，前向叶片最大，径向叶片稍次， 后向叶片最小。 （2）从效率观点看，后向叶片最高，径向叶片居中，前向叶 片最低。 （3）从结构尺寸看，在流量和转速一定时，达到相同的压力 前提下，前向叶轮直径最小，而径向叶轮直径稍次，后向 叶轮直径最大。 （4）从工艺观点看，径向（直）叶片制造最简单。 因此，大功率的泵与风机一般用后向叶片较多。如果对泵与风 机的压力要求较高，而转速或圆周速度又受到一定限制时， 则往往选用前向叶片。从摩擦和积垢角度看，选用径向直
u2 (u2 v2 m cot 2 a ) g
u2v2u g
2 u2 g
1、β
2a=90°（径向式叶片）
cot 2a 0
HT
v
' 2
w
2a
' 2
u2
以1 90 进入叶轮时，其理论扬程为 H T
H T u2 (u2 v2 m cot 2 a ) g
（4）流动为定常的，即流动不随时间变化。
（5）流体在叶轮内的流动是轴对称的流动。
叶轮中流体的运动
叶轮中流体的运动及速度三角形
叶轮内的运动是一种复合运动，
流体流经泵与风机内各过流部件的对比情况
上篇：离心式泵与风机的叶轮理论
一、离心式泵与风机的工作原理
同一水平面上的A、B、C、D的压力值大小 的关系是：
离心泵的工作原理:
A
B
C
D
( a)
(b) 离心泵工作原理
因 pc 的下降而产生真空可将下液面的
水从吸入管路吸进叶轮，在叶轮不断旋
流体获得的总扬程全部为动扬 程，静扬程为零。
v2u 2u2
几种叶片形式的比较
（1）从流体所获得的扬程看，前向叶片最大，径向叶片稍次， 后向叶片最小。 （2）从效率观点看，后向叶片最高，径向叶片居中，前向叶 片最低。 （3）从结构尺寸看，在流量和转速一定时，达到相同的压力 前提下，前向叶轮直径最小，而径向叶轮直径稍次，后向 叶轮直径最大。 （4）从工艺观点看，径向（直）叶片制造最简单。 因此，大功率的泵与风机一般用后向叶片较多。如果对泵与风 机的压力要求较高，而转速或圆周速度又受到一定限制时， 则往往选用前向叶片。从摩擦和积垢角度看，选用径向直
u2 (u2 v2 m cot 2 a ) g
u2v2u g
2 u2 g
1、β
2a=90°（径向式叶片）
cot 2a 0
HT
v
' 2
w
2a
' 2
u2
以1 90 进入叶轮时，其理论扬程为 H T
H T u2 (u2 v2 m cot 2 a ) g
（4）流动为定常的，即流动不随时间变化。
（5）流体在叶轮内的流动是轴对称的流动。
叶轮中流体的运动
叶轮中流体的运动及速度三角形
叶轮内的运动是一种复合运动，
《泵与风机》第五章_轴流泵与风机
轴流式泵与风机的叶片为机翼型叶片，它利用机翼型叶 片的升力原理工作。当流体与翼型叶片作相对运动时，流体 绕翼型叶片，在叶片的凸面上断面小，流速大，压强低；在 叶片的凹面断面大，流速小，压强高，在叶片的凸、凹产生 一压强差，这一压强差作用在垂直于机翼的有效面积上，就 产生一指向凸面的力，即升力。根据作用力与反作用力定律， 叶片对流体产生一大小相等、方向相反的反作用力，即反升 力，流体在叶轮中运动时，由于反升力的作用，使流体的能 量获得提高。
（二）叶轮流动及速度三角形
五、流体绕流翼型的空气动力特性
研究轴流式泵与风机叶轮内的能量转换时，可采用和研究 离心式叶轮内的能量转换同样的方法，已推导能量方程式完全 适合于轴流式泵与风机。 随着科学的发展，人们发现，流体流经轴流式泵与风机时， 其翼型与流体的相互作用和气流绕流机翼时的情况相似。由于 在机翼方面已经积累了丰富的实验资料，因此，人们也就越来 越倾向于借助机翼理论来分析轴流式泵与风机叶轮内的流动情 况，并进行设计。利用机翼理论导出轴流式泵与风机的能量方 程式的另一种形式。
第五章：轴流泵与风机
一、轴流泵与风机的特点:
大流量、低扬程（风压）
1. 与相同容量的离心式相比较，轴流式结构紧 凑、外形尺寸小、重量轻。 2. 动叶可调轴流式泵与风机的变工况性能好。 3. 动叶可调轴流式泵与风机的转子结构复杂， 转动部件多，制造困难，维护工作量大。 4. 轴流风机噪声大。
应 用:
（二）轴流泵的主要部件
轴流泵的特点是 流量大，扬程低 。
（三）轴流风机的结构形式
（四）轴流风机的主要部件
四、流体在叶轮中的运动及速度三角形
（一）叶轮流道投影图及其流动分析假设 1. 叶轮流道投影图
2.流动分析假设 流体在轴流式叶轮内的流动同样是十分复杂的空间运动，在分析 和计算流体流经轴流式叶轮的流动状态时，常做如下假设： （1）机翼理论。认为流体流过轴流式叶轮时，与飞机在大气中 飞行十分相似。因此，在研究轴流式泵与风机的叶轮理论时，除 可以采用研究离心式泵与风机时所采用的方法外，还可采用机翼 理论进行分析。 （2）圆柱层无关性。认为叶轮 中流体微团是在以泵与风机的 轴线为轴心线的圆柱面（称为 流面）上流动，且相邻两圆柱 面上的流动互不相干，也就是 说，在叶轮的流动区域内，流 体微团不存在径向分速。
2.叶片式流体机械工作原理
cm1
qV 1 A1 1
qm1 A11 1
3）吸入室与进口导 流器的影响
cu1（或1）
第二章 叶片式流体机械工作原理
阻塞系数（排挤系数）的概念： ＝A／A
无冲击进口：1＝f（u1，cm1，1）＝b1
第二章 叶片式流体机械工作原理
第二章 叶片式流体机械工作原理
2、工作机出口速度三角形 作图条件：
1叶轮叶片数目无限多，叶片无限薄； 2流体的叶轮间为定常流动； 3流体为不可压缩理想流体。
第二章 叶片式流体机械工作原理
第二节 叶片式流体机械的基本方程式
一、进出口速度三角形
1、工作机进口速度三角形 作图条件：（假定已知机器尺寸、
转速和流量）
1）进口边 圆周速度 u1 nr1 30
2）进口边 轴面速度
uscus
理论扬程 Hth 理论能量头 hth 理论全压 pth
欧拉功
欧拉方程的其他形式
第二欧拉方程
hth
cp2 cs2
2
up2 us2
2
ws2 wp2
2
第二章 叶片式流体机械工作原理
讨论：
gH th
hth
pth
u p cup
uscus
方程的意义与普遍性 关于假设条件：
速度三角形（重点内容）
轴面速度的关系：
cm＝wm
圆周速度的关系：
u＝cu－wu 相对流动角 绝对流动角
第二章 叶片式流体机械工作原理
速度三角形在空间的位置
cr
cm
c
cz cu
wu
w
wm
wr
u
wz
第二章 叶片式流体机械工作原理
叶轮机械的基本理论
c12
)
g(z2
z1 )
h
0
（2—29）
29
c wu
(2—7）
其中，c为绝对速度，w为相 对速度，u为圆周速度。
图2—17
图2—18
16
图2-19为速度三角形。C和w可分解为圆周分量和周向分量。即
cm wm u cu wm
（2—8）
图2-19
17
第三节 叶轮机械的基本方程式
一、叶轮进出口速度三角形：
对于叶轮旋转机械，流体相对于绝对坐标系的速度用绝对速度c表示， 关于相对坐标系的速度用相对速度w表示，流体随叶轮一起旋转的速度称 圆周速度u，三者的关系为
2
• 工作过程：工作机由电动机带动旋转，在叶片作用下，形成吸入力， 使叶轮中的流体获得能量，进入涡壳，此时流体速度降低，压力升高， 然后从扩散管流出。由于叶轮连续运转，流通就不断地由叶轮吸入和排 出，转轴的机械能就不断地转换为流体的压力能和速度能。
3
❖ 双吸单级离心泵（图2-3）： 其通流部分由吸入口（进气 口）、叶轮、涡壳组成。其 叶轮相当于两个单吸叶轮背 靠背联成一体，流体从叶轮 两侧吸入，故吸入流量大。 这种结构的吸入室复杂，流 体常常是径向流入。
13
第二节 流体在叶轮中的运动分析
一、叶轮流道投影图
左图的叶片一般为空间曲面，是
关于轴对称的，故用柱面坐标表示为
方便。用z轴表示轴向，r为半径方向，
θ为圆周方向。则叶片表面可用曲面
方程表示
(r, z) （2-1）
(r, z)
叶片上任意一点的空间位置，可用坐标（ (ra ,a ,）za表) 示。
wu hu wth hth 0.5(u12 u22 ) 0.5(c12 u22c ) 0.5(w22 w12 ) (2 7a)
不同型式的叶轮图片
径流式：叶片组合式、泛能式、最大叶片式、平直叶桨式、三叶后掠式、锯齿圆盘式、六直叶开启涡轮、后弯叶开启涡轮、平直叶圆盘涡轮、六弧叶圆盘涡轮、后弯叶圆盘涡轮、布鲁马金式。
叶片组合式泛能式最大叶片式平直叶桨式三叶后掠式锯齿圆盘式六直叶开启涡轮后弯叶开启涡轮平直叶圆盘涡轮六弧叶圆盘涡轮后弯叶圆盘涡轮布鲁马金式
不同型式的叶轮
根据流型可将叶轮分为：轴流式、混流式、径流式等。
轴流式：推进式、螺带式、螺杆式、风扇式、锚式、框式、MIG桨、折叶桨式
混流式：六折叶开启涡轮式、六箭叶圆盘涡轮、六折叶圆盘涡轮
叶片组合式泛能式最大叶片式平直叶桨式三叶后掠式锯齿圆盘式六直叶开启涡轮后弯叶开启涡轮平直叶圆盘涡轮六弧叶圆盘涡轮后弯叶圆盘涡轮布鲁马金式
不同型式的叶轮
根据流型可将叶轮分为：轴流式、混流式、径流式等。
轴流式：推进式、螺带式、螺杆式、风扇式、锚式、框式、MIG桨、折叶桨式
混流式：六折叶开启涡轮式、六箭叶圆盘涡轮、六折叶圆盘涡轮
叶轮简画法简介ppt课件
将叶片圆周正列，从而得到叶轮的模型图
以上为离心泵叶轮更合理画法，如有不足，请指正。
叶轮简画法简介
通过这段时间的学习，相信大家对离心泵叶轮的描点法画法已经相当的熟悉了。不过这种方 法应用起来比较繁琐。下面我来介绍一下叶轮的另一种画法（线面法）。这种方法是直接通过 3D点来定位曲线的，再使用3D草图来操作的。
适用度：适用于一般离心泵叶片式叶轮(叶片角度不大于180度，叶片分割面少于11个面的标准 木模图)。 优点：无须挨个描点，能够节省些许时间。 缺点：具有一定的适用范围，非完全通用。
盖板间距
叶片数据
叶 片 数 据
根据叶轮的模型图 依次将叶轮数据输入 以下表格
根据叶轮的模型图依次将叶轮数据输入表格（先输入工作面）
盖板间距
叶片数据
பைடு நூலகம்
根据叶轮的模型图依次将叶轮数据输入 表格
如图1：在表格的输出区域中，选择数据部分（框内） 进行复制。打开记事本文档，直接粘贴（图2）。保存 记事本文件。
打开3D草图命令，用样条曲线连接各曲线。添加关系曲线（样条曲 线）和面的关系，曲线在平面上。如图黑色线（完全定义）
用曲面放样命令，得到工作面的曲面。同理得到背面的曲面 ……
曲面缝合使之形成实体，我们的一个叶片也就完成了，形成一个叶片实体
绘制前后盖板草图，通过旋转完成盖板建模。 注：此时圆心对应的红线就是前盖板层（ 0层）， 可以此作为定位基准定位
图2
图1
如图，依次读出（工作面）各个盖板面上的曲线
选择之前保存的记事本文档
可以得到以下图形
创建出一个与前视图平行的基准面面 在这个面上草绘，使用转化实体命令，得 出前盖板曲线的草图。 同理：得出后盖板曲线的草图。 绘制、旋转出前后盖板的曲面 分别将得出的曲线的草图投影到前后盖板上
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混流（斜流）泵叶轮：
主要尺寸：D1、D2、b1、b2
1—进口；2—出口；D —直径；b —宽度
轴流泵叶轮：
主要尺寸：
D、 D轮机械中， 空间流线绕轴线旋一周 形成的回转面叫流面。 对于一个叶轮又无数个 流面。 径流式：流面可以近似看 成一个平面。 轴流式：流面可以近似看 成一个圆柱面，展开后是 平面。 混流式：流面是一个曲锥 面，不可展开。有时为了 研究方便，近似看成一个 圆锥面。圆锥可以展开。 轴面流线：流面与轴面 的交线叫轴面流线。
离 心 泵 轴 面 投 影 图
叶片表面方程：
＝（r，z）
工程中表达叶片表面的方法: 投影图 圆柱坐标系中的投影方法： 旋转投影 轴面投影＋平面投影
轴面投影图
叶轮的轴面投影图: 反映了叶轮 的总体尺寸和特征
平面投影图
离心泵叶轮：
主要尺寸：D1、D2、b1、b2
1 —进口；2 —出口；D —直径； b —宽度