泵与风机的叶轮理论

二、离心式泵与风机的工作原理
二、离心式泵与风机的工作原理
图 1-3 离心式风机主要结构分解示意图 1—吸入口；2—叶轮前盘；3—叶片；4—后盘；5—机壳；6—出口 7—截流板，即风舌；8—支架
三、流体在叶轮内的运动及速度三角形
假设：
1、叶轮中的叶片数为无限多；
2、理想流体； 3、叶轮中的流体的运动为稳定流动； 4、叶轮中的流体为不可压缩的流体；
流体相对于机壳的运动，称绝对运动，其运动速度称绝对速 度，用符号V表示。Vu表示圆周分速度，Vm径向分速度。 由这三个速度向量组成的向量图，称为速度三角形。
三、流体在叶轮内的运动及速度三角形
对于速度三角形的几点讨论 •
•
为流动角。 • 叶片切线与圆周切线速度反方向之间的夹角用 表示， 称为叶片安装角。 • 注意特定条件：当流体沿叶片型线运动时，流动角 =安装 角 。
绝对速度 v 与圆周速度 u 的夹角用 表示，称为叶片的工 作角。 相对速度 w 与圆周速度的 u 反方向的夹角用 表示，称
三、流体在叶轮内的运动及速度三角形
说明：
1、用下标1表示叶片进口处的参数 2、用下标2表示叶片出口处的参数 3、用下标∞表示无限多叶片时的参数
四、速度三角形的计算
1 HT (u2v2u u1v1u ) g pT (u2v2u u1v1u )
HT 为理想流体通过无限多叶片叶轮时的扬程，单位为m。
流体在叶轮中的运动与速度三角形
当叶轮旋转时，在叶片进口“1”或出口“2”处， 流体随叶轮旋转作圆周牵连运动，其圆周速度为 u；见图。 流体沿叶片方向作相对流动，其相对速度为w； 流体在进、出口处的绝对速度v应为w与u两者之 矢量和。 流体在叶轮内任何瞬间都既做圆周运动又做相对 运动。我们把流体相对于机壳的运动称为绝对运 动，其运动速度称为绝对速度。见图
一、离心式泵与风机的构造及主要部件
（一）离心泵的主要部件 3、压出室 叶轮出口至压水管法兰接口的空间，作用是使从叶 轮出来的高速流体以最小的阻力损失引入压水管。
一、离心式泵与风机的构造及主要部件
（一）离心泵的主要部件 4、导叶 导叶的作用是汇集前一级叶轮流出的液体，以最小 的阻力损失引入次级叶轮的进口或者是压出室。 5、密封装臵 (1)密封环
（一）离心风机的主要部件 3、集流器与进气箱 集流器装在叶轮进口，作用是以最小的阻力引导气 流均匀的充满叶轮入口。
二、离心式泵与风机的工作原理
离心式泵与风机的工作原理： 叶轮高速旋转时产生的离心力 使流体获得能量，即流体通过 叶轮后，压能和动能都得到提 高，从而能够被输送到高处或 远处。
二、离心式泵与风机的工作原理
1、圆周速度
u1 ：
u1 =
nD1
60
D1 ——叶片的进口直径；
n ——叶轮转速
qVT A 1
2、径向分速度V1m ：V
1m
qVT ——理论流量； A 1 ——叶轮入口处有效断面
圆周分速度 V1u 和入口角 1 ：
V1u V1 cos 1
四、--叶片入口安装角，由经验定。
3、出口速度三角形： 度
圆周速度 u D2 n 2
60

r2 n
30
，b2 --叶片出口宽
V2 m
径向分速度
qV
D2b2v
：
V2u
和出口安装角
2
V2u V2 cos 2
2 2
五、能量方程式及其分析
• 流体流经旋转的叶轮后，能量增加，所增加的能量 可以用流体力学中的动量矩定律推导而得，所得方程即 为能量方程，也称欧拉方程。
一、离心式泵与风机的构造及主要部件
（一）离心泵的主要部件 5、密封装臵 (2)轴端密封
一、离心式泵与风机的构造及主要部件
（二）离心风机的主要部件 1、叶轮 前盘、后盘、叶片和轮毂组成
一、离心式泵与风机的构造及主要部件
（一）离心风机的主要部件 2、蜗壳 汇集从叶轮流出的气体并引向风机出口。
一、离心式泵与风机的构造及主要部件
流体在叶轮里的运动：
复合运动 流体和叶轮一起作旋转运动； 流体从叶轮的流道里向外流动；
三、流体在叶轮内的运动及速度三角形
绝对速度与相对速度
绝对速度指运动物体相对于静止参照系的运动速度V ； 相对速度指运动物体相对于运动参照系速度w ；
牵连速度是指运动参照系相对于静止参照系的速度u 。
v wu
第一章 泵与风机的叶轮理论
§1-1 离心式泵与风机的叶轮理论
一、离心式泵与风机的构造及主要部件 二、离心式泵与风机的工作原理 三、流体在叶轮内的运动及速度三角形 四、速度三角形的计算
五、能量方程式及其分析
六、离心式叶轮叶片形式的分析 七、有限叶片叶轮中流体的运动
1-2 轴流式泵与风机的叶轮理论
§1-1 离心式泵与风机的叶轮理论
一、离心式泵与风机的构造及主要部件 （一）离心泵的主要部件 1、叶轮：前盖板、后盖板、叶片和轮毂组成。 叶轮是将原动机输入的机械能传递给液体，提高液体 能量的核心部件。
一、离心式泵与风机的构造及主要部件
（一）离心泵的主要部件 2、吸入室 吸水管法兰接头至叶轮入口的空间。作用是以最小 的阻力损失，引导液体平稳进入叶轮。
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三、流体在叶轮内的运动及速度三角形
• 当叶轮带动流体作旋转运动时，流体 具有圆周运动(牵连运动)，称为圆周 速度，用符号u表示，其方向与圆周 切线方向一致，大小与所在半径及转 速有关。
vuw
• 流体沿叶轮流道的运动，其运动速度 称相对速度符号，w表示，其方向为 叶片的切线方向、大小与流量及流道 形状有关。
将绝对速度v分解为与在轴面上的分量称为轴面速度vr， 它是流体沿轴面向叶轮流出的分量，与通过叶轮的流量 有关，也称为径向分速度vr和在圆周方向的分量，称为 圆周分速度，它的大小与流体流过叶轮后所获得的能量 有关，即与压力有关的切向分速vu。 径向分速度的方向与半径方向相同vr ， 切向分速度与叶轮的圆周运动方向相同vu 。 将上述流体质点诸速度共同绘制在一张速度 图上（如图），就是流体质点的速度三角形图。