《泵与风机讲义》PPT课件

稳定工况点条件是： dH c ＞ dH
dqV dqV
不稳定工作条件是： dH c dH
dqV dqV
有驼峰→不稳定工作区→喘振 K点为什么不稳定？
H 不稳定区 稳定区
M K
Hc-qv H-qv
O
qV
图 6-4 泵的不稳定工作区
第四节 泵与风机的相似定律
问题的提出：
实型设计要借助模型设计： 设计任务要求：造价低、耗功少、效率高 反复设计→试验→修改→实型受限→ 借助模型； 模型试验结果借助相似理论换算到实型泵或风机上。
关于相似定律的几点说明
1、该三定律应用存在困难（原因是：V 、h和m未知）;
2、等效的相似三定律： 当实型和模型的几何尺度比
Dp D
5 ，相对转速比
np n 20% np
Dp

D
np n
2 hp

h
D n
（4－26）
（4－27）
H
D22 n 2 h
const.
或
p
D22 n 2 h
const.
描述：几何相似泵（或风机），在相似的工况下，其扬程 （或全压）与叶轮直径及转速的二次方、以及流动效率 （或流体密度）的一次方成正比。
3、功率相似定律
二、泵与风机的运行工作点
1、工作点 将某一转速下泵或风机性能曲线和管路性能曲线按同一比例绘 于同一坐标上，两条曲线相交于一点（M），该点称为工作点 （运行工况点），见图6－2。
2、工作点的意义 反映了泵或风机在该点处工作时，达到了能量供需平衡。
H
H-qv
HA HM
HA′
A
Hc-qv
E
A·
·B′
M·
B A′
o
qvA
q q vM
vB
qV
图6－2 泵的工作点
p
pc－qV
PN
M
p－qV
动能
阻力
N
静 压
全 压
力
能
pst－qV qV
图6－3 风机的运行工况点
注意：对于风机，真正克服管路阻力的只是全压中的静压部 分，有时用静压性能曲线与管路性能曲线的交点作为风机静 压工作点（N）。
三、泵风运行工况点的稳定性
const.
（4－25）
描述：几何相似的泵与风机，在相似的工况下，其流量与叶 轮直径的三次方、转速及容积效率的一次方成正比。
2、扬程（全压）相似定律
由
H

H Th

1 g
[uHale Waihona Puke Baidu
2
2u
u12u ]h
及p =gH 推得：
H p u2 p 2up u1 p 1up hp H p u2 pH2up u1pu21up2uhup 11u h 又H： u22u u11u h
二、相似三定律
1、流量相似定律 （由 qV D2b222mV 推得） 在相似工况下，相似泵或风机满足：
qvp D2 pb2 p 2 p 2mp Vp
qv
D2b2 22mV
又因：
2p


：
2
（因几何相似）
1gp 1g ; 2gp 2g ; 1p 1;
§6-1 泵与风机的运行工况点
泵风性能曲线上的每一点对应一个工况， 泵风一旦在管路系统中运行时，其运行工 况点不仅仅与泵风本身性能曲线有关，而 且还取决于管路系统情况，即管路系统性 能曲线。
一、管路性能曲线
1、定义： 流体在管路系统中通过的流量与所需能量之间的关系曲线。
2、对于泵：
p”
p '' p ' Hc H p g hw
设计选型的捷径 :利用优良的模型进行相似设计 ; 工程实际问题：不能满足要求，裕量过大或出力不足，
需要改造；转速变化需要进行性能换算；
以上三个问题的解决，均需要在叶片式泵与风机的 相似定律的指导下完成。因此，学习并掌握之非常 必要。
一、相似条件
（1）几何相似：通流部分相应线性尺寸对应成比例，对应的 角度相等——前提条件；
由
P gqV H 1000
，且
mhv
在相似工况下推得：
Pp P

p
Dp

D
5 np


n
3
m mp
（4－28）
变形得：
P const.
D25n3 / m
描述：几何相似泵与风机，在相似的工况下，其轴功率与流 体密度的一次方、叶轮直径五次方、转速的三次方成正比； 与机械效率的一次方成反比。
b1p b2 p D2 p b1 b2 D2
Dp D
Z p vZ1p w1p v2 p
v1
w1
v2
u2 p Dp np u2 D n
可推导出：
qvp qv


Dp D
3

np n
Vp V
可变形：
qV D32nV

q VP D32Pn PVP
（2）运动相似：速度三角形对应成比例——相似结果；
（3）动力相似：同名力对应成比例，但Re＞105，已自模
化——根本原因。
1、几何相似
1gp 1g ; 2gp 2g ; 1p 1;
满足数学表达式： b1p b2 p D2 p b1 b2 D2
Dp D
压强表
，
Hp qV2
Hp 真空计
p’
其中，Hp称为管路系统的静能头；
图6-1a 泵系统装置
流量计 调阀
泵 阀门
对于风机： pc ' qV2 管路系统的静能头近似为零。
H（p）
A O
E
Hc=A+Bqv2
F
pc ' qV2
qV 图6－1 管路性能曲线
对于一定的管路系统，通过的流量越多，需要外界提供的 能量越大，管路性能曲线形状、位置取决于管路装置、流 体性质及流动阻力。
Zp Z
2、运动相似
满足数学式： v1p w1p v2 p v1 w1 v2
u2 p Dp np u2 D n
3、动力相似
模型、实型泵与风机的过流部分，相对应点流体微团上作用 的同名力比值相等，方向相同。 在泵与风机中，起主要作用的力是惯性力与黏性力，二者相 似的判据是雷诺数。泵风中流体雷诺数很大，流体处于阻力 平方区，即落在自模化区，自动满足动力相似。
u2 p 2up


Dp D

np n
2

u22u ;u1 p 1up


Dp D
np n
2

u11u
Hp H


Dp D
np n
2 hp

h
变形：
D n
Hp H


Dp D
np n
2

hp

h
pp p

p