泵与风机相似定律.

第四章 泵与风机的性能
第四节 泵与风机的相似定律及其应用
一、基本概念
如设计转速是2900rpm，但在实际运行中风机
的转速是随流量的变化而变化的，以后会看到， 性能曲线是在同一转速下的性能，如转速不同， 则不能在同一坐标上绘出，怎么办，进行相似 换算，把测的性能换算成2900rpm时的数据， 就可绘图了。 再如，引风机的设计温度是200℃，但在试验时 不能用200℃的烟气进行，怎么办？用空气试验， 把试验的结果用相似换算的方法换算成200℃时 的数据即可。 以上两点在实际中非常常用。
第四章 泵与风机的性能
第四节 泵与风机的相似定律及其应用
二、相似条件
所谓相似是指两个风机中叶轮与气体的能量传
递过程相似、气体在叶轮中的流动过程相似。 即它们在任一对应点上的同名物理量之比保持 常数。即满足相似条件。
第四章 泵与风机的性能
第四节 泵与风机的相似定律及其应用
二、相似条件
相似条件有三：
1 p 1, 2 p 2 错！
因为不是几何参数
第四章 泵与风机的性能
第四节 泵与风机的相似定律及其应用
二、相似条件
2.运动相似：当流体流经几何相似的模型与实型 风机的过流部分时，对应各点上的速度三角形 相似。即
v1 p v1 v2 p v2 w1 p w1 u2 p u2 Dp n p Dn
可见，相似的泵与风机的流量之比与它们叶轮尺寸之比的 立方成正比，与转速的比值成正比(与流体密度无关)。
第四章 泵与风机的性能
第四节 泵与风机的相似定律及其应用
三、相似定律
2. 扬程相似率(泵)
1 H u2v2u g
b1 p
v1 p v1

v2 p v2
b1

b2 p b2

D1 p

w1 p w1

u2 p u2
D1

D2 p D2

Dp D

Dp n p Dn
Hp
u2 p v2up / g u2 p 2 D2 p 2 n p 2 D p 2 n p 2 n H u2v2u / g u p D2 n D
可见，相似的泵的扬程之比与它们叶轮尺寸之比的平方
成正比，与转速的比值的平方成正比 (与流体密度无关 )。
第四章 泵与风机的性能
第四节 泵与风机的相似定律及其应用
三、相似定律
3.全压相似率 (风机)
p H
b1 p
v1 p v1

v2 p v2
b1

b2 p b2
Байду номын сангаас
D1 p

w1 p w1

第四章 泵与风机的性能
第四节 泵与风机的相似定律及其应用
一、基本概念
相似理论应用的场合特别多，风机的相似
理论只是其中的一种。在风机的相似理论 中，一般包含两个方面的问题：
1. 风机的相似设计 是指根据试验研究出来的 性能良好、运行可靠的模型风机(简称模型)来 设计与其相似的新风机(实型)，包括放大和缩 小； 2. 风机的相似换算 当实际(或试验)条件与设计 条件不同时，将实际(或试验)条件下的性能换 算成设计条件下的性能。
第四章 泵与风机的性能
第四节 泵与风机的相似定律及其应用
三、相似定律
1. 流量相似率
v1 p v1
b1 p
Q D2b2v2m
Qp

v2 p v2
b1

b2 p b2

D1 p

w1 p w1

u2 p u2
D1

D2 p D2

Dp D

Dp n p Dn
D2 pb2 p v2mp D2 pb2 p v2mp D2 pb2 p D2 p n p D2 p 3 n p D p 3 n p n D2b2v2 m D n Q D2b2v2m D2b2 D2 n D 2
1. 几何相似：模型(原型，已知参数，无下标)与 实型(所要设计的，有未知参数，加下标p )风机 过流各部分对应的线性尺寸成比例，各对应角 度和叶片数相等。即：
b1 p b1 b2 p b2 D1 p D1 D2 p D2 Dp D
1gp 1g , 2 gp 2 g , z p z

第四章 泵与风机的性能
第四节 泵与风机的相似定律及其应用
二、相似条件
3. 动力相似
Re
u2 D2

Re一般较大，从流体力学我们知道 如Re>105,则流动处于自模区——自动模化区
而在风机中，流动雷诺数一般远大于这个数，所以风
机中的流体流动都位于自模区，因此动力相似自动满 足。 因此，只要满足前两个相似条件即可，实际上只要运 动相似即可。 下面讨论已经相似的两个风机，它们的各参数应满足 什么样的关系。
1 p 1, 1 p 1, 2 p 2 , 2 p 2
凡运动相似的风机一定几何相似 反之则不一定。
第四章 泵与风机的性能
第四节 泵与风机的相似定律及其应用
二、相似条件
3. 动力相似 是指作用于运动相似风机过流部分各对应点上 的同名各力相似(大小成比例、方向相同)。 不可能。 但在这些里中，重要的力有粘性力和惯性力， 而二者的比值是Re。 即只要Re相同即可。 u2 D2 但也很难。 Re
第四章 泵与风机的性能
第四节
泵与风机的相似定律 及其 应用
第四章 泵与风机的性能
第四节 泵与风机的相似定律及其应用
该理论主要用于相似设计，风机中常用，泵中一般不用，
所以以风机为例。 在实际情况中，往往出现以下情况： 1) 由于某些原因，不允许对某一产品直接进行试验，如 三峡工程、葛洲坝等； 2) 虽然有的可直接进行试验，但成本太高，一旦失败， 经济损失较大，如大型电厂的55000千瓦的风机等 3)如有一小风机，实际运行情况很好，参数合适，效率较 高，噪声很小，感到很满意，如果能将其放大，则可用 于较重要的地方，且希望保持其高效、低噪的特点，但 参数可自行选择，或相反。 怎么办呢？ 相似理论可解决这一问题。