泵与风机课件

④．
风机 性能
=f
结构 转速 密度
计量单位 设法除去
则对同一系列 风机就只有一 组性能参数。
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泵与风机 Pumps and Fans
一、问题的提出
对于同一系列风机，在相似的运行工况下有：
p pA
pA pA
O
A
A A
p1 m
p2
qVA
qVA
qVA
qV
p
qV D23n
等D2线和等n线均通过每一条曲线中的最高效率点，等Pgr 线则不一定通过性能曲线中的最高效率点；
注意：在使用时，应先将工作状态的参数化为标准状态下 的参数，然后再查用。
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自学§1-12 轴流式泵与风机的叶轮理论 ，注意翼型的性 能曲线的特点。
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三、三组等值线及其特点
等机号线所通过的几条性能曲线表示在同一机号不同转速 下的性能曲线；
等转速线所通过的几条性能曲线表示在同一转速下不同机 号的性能曲线，转速为电机的铭牌转速或配上皮带轮后所能达 到的转速；
等功率线其功率为电机系列产品的功率，即配套功率；
比较平坦。
混流泵
轴流泵
关死扬程为设计 工况的1.5~1.8倍 扬程随流量减少而 增加，变化较急。
关死扬程为设计工 况的2倍左右，扬 程随流量减少而急 速上升，又急速下 降。
流量变动时轴功率 变化较少。
关死点功率最大， 设计工况附近变化 比较少，以后轴功 率随流量增大而下 降。
比轴流泵平坦。
急速上升后又急速 下降。
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无因次性能曲线＋相对于D2尺寸绘制的通流部分的图形= 空气动力学略图，4-73型离心通风机例图如图3-16所示。使用 之，既便于选型，又大大简化了相似设计。
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§3-3 叶片式通风机的 选择曲线概述
~
D2 n
60
~
u2 (m/s)
— 叶轮圆周速度；
~ (kg/m 3)
—流体的密度。
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二、无因次性能参数和无因次性能曲线
2、无因次性能参数的定义式
流 量 系 数 ：qV
qV u2 A2
全 压 系 数 ：p
p
u
2 2
功 率 系 数 ：Psh
一、问题的提出
①．在实际工程中，为选择合适的风机，需要进行风机性
能的比较。 ②．对同一系列（相似）风机，可依据相似定律实现；对
不同系列（不相似）风机，则不能依此进行，需要构造一个比
较的方法。
③．若能将某一系列风机的性能只用一条曲线表示出来，
那么，若将所有不同系列风机的性能曲线绘制在一张图上，就
可以进行风机性能的比较了。
表1-7
不同国别、不同单位比转速的换算
计算公式
ns
3.65n qV H 3/4
nq
n qV H 3/4
国别
中国、前苏联
美国
英国
日本
qV
m3/s
USgal/min UKgal/min m3/min
单位 H
m
ft
ft
m
n
r/min
r/min
r/min
r/min
1
14.16
12.89
2.12
换算关系
0.0706 0.0776
1000Psh
u23 A2
效率系数：
（3-2） （3-4） （3-7）
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二、无因次性能参数和无因次性能曲线
3、无因次性能曲线 图3-15 是 4-13（72）№5 通风机的性能曲线和无因次性能曲 线。由图不难看出，两者形状完全相同。
本次课作业
1-9，3-3
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泵的类型 比转速ns
低比转速 30＜ns＜80
离心泵 中比转速 80＜ns＜150
高比转速 150＜ns＜300
混流泵
轴流泵
300＜ns＜500 500＜ns＜1000
叶轮形状
尺寸比 D2/D0
叶片形状
≈3 柱形叶片
≈2.3
入口处扭曲 出口处柱形
≈1.8~1.4 扭曲叶片
≈1.2~1.1 扭曲叶片
≈1 翼形叶片
一、比转速
（一）泵的比转速
ns
3.65n qV H 3/4
3.65引自原苏联水轮机的比转速：
（1-119）
ns
nP H 5/4
，将P（马力，PS）→
Pe
1000gqV H 735
不同国别、不同单位比转速的换算如表1-7所示。
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性能曲线 形状
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续表1-9
泵的类型
低比转速
离心泵 中比转速
高比转速
扬程-流量 曲线特点
关死扬程为设计工况的1.1~1.3倍 扬程随流量减少而增加，变化比较缓慢。
功率-流量 曲线特点
关死功率较小，轴功率随流量增加而上升。
效率-流量 曲线特点
（四）比转速的应用
1、比转速可以反映泵与风机的结构特点 2、比转速可以大致反映性能曲线的变化趋势 3、用比转速可以大致决定泵与风机的型式 4、用比转速可以进行泵与风机的相似设计
参见表1-9
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表1-9 比转速与叶轮形状和性能曲线形状的关系
结构尺寸
→眼花缭乱；
②寻求：
流量相似定律
综合的特征参数=(性能,结构) 扬程相似定律 构造之；
或全压相似定律
qV D23n
p.m.
c1平方，
除以
H D2 2 n 2
p.m.
c2立方
③目的：用于泵与风机的理论研究、选择和设计中。
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二、目的
便于选择风机产品（由制造厂提供风机）。
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三、三组等值线及其特点
等功率线
等机号线 11
等转速线
全压（10Pa） 周速（m/s）
16
9 qV（10000m3/h）
图3-17 G-4-13.2（73）型离心通风机的选择曲线
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3 不是相似条件，而是相似的必然结果。
4 以单吸单级叶轮为标准，计算时应注意：
①. 对双吸单级泵，以qV /2→qV ②. 对单吸多级泵，以H/i→H
③. 对双吸多级泵，以？、？→qV、H
④. 参数单位：qV (m3/s)、H (m)、p (Pa)、n (r/min)
应该指出：当n和D2较大时，由于尺寸效应和转速效应的 影响，两者会略有不同。
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三、无因次性能参数的意义
1、对于同一系列的通风机，其无因次性能参数具有唯一 性。换言之：它是相似准则数，是相似的结果 。
2、对于不同系列的通风机，其无因次性能参数与通风机 的几何尺寸、 转速及输送流体的种类无关， 而只与通风机的 类型有关。
一、什么是叶片式通风机的选择曲线 二、目的 三、三组等值线及其特点
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一、什么是叶片式通风机的选择曲线
选择曲线是用对数坐标把在标准进口状态下，对应于无因 次性能曲线上工作范围内工况点的所有同系列通风机的叶轮直 径D2，转速n、圆周速度u2以及相应的流量qV、全压p、功率Pgr 全部表示出来的一种曲线，也称同系列通风机的对数坐标图。 选择曲线表示了同系列通风机的主要参数n、D2、u2、qV、p、 及Pgr等之间的关系。
b1p b1m
b2p b2m
D1P D1m
D2P D2m
l
即，相似的通风机，每台所有各通流部分的尺寸与其叶轮
外径D2的比值都对应相等。
为了便于系列相似设计，风机行业通常把模型风机的叶轮
外径D2 作为100， 求出各通流部分相对D2 的尺寸，并以此尺寸 绘制通风机的几何图形。
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实现不同系列风机的性能比较。
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二、无因次性能参数和无因次性能曲线
1、定义方法
qV D23n
p.m.
c1
p
D22n2
p.m.
c2
Psh
D25n3
p.m.
c3
D22
~
D22 ~
4
—பைடு நூலகம்
A2 (m2 )
叶轮圆面积；
D2 n
自学§3-1、§3-4~6 叶片式通风机的结构及性能； 重点预习风机的性能实验指导书，做好实验前的准备。
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比转速和型式数、叶片式通风机的无因次性能曲线和空 气动力学略图以及选择曲线等的理论依据是什么？各有何特 点和用途？
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p1
qV D23n
p2
qV D23n
m
c1
qV
p
D22n2
p1
p
D22n2
p2
p
D22n2
m
c2
p
pA
A
Psh
D25n3
p1
Psh
D25n3
p2
Psh
D25n3
m
c3
Psh
O
qVA
qV
由于这时的参数已没有因次，故称为无
因次性能参数，由其所描述的曲线称为无因次性能曲线。用之
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1、你如何理解比转速的概念？应用中应注意些什么？ 2、当n和D2较大时，同一系列的叶片式通风机的无因 次性能曲线会略有不同，为什么？ 3、如何查用叶片式通风机的选择曲线？
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ny
n qV p 3/4
20
（1-122）
ny
n
1.2
qV 3/ 4
p
（1-123）
由于kgf/m2=9.80665Pa，故公制单位的比转速是SI制单位 的比转速的9.806653/4→5.54 倍，并取整。
（三）关于比转速的几点说明
1 取值具有唯一性（最佳工况）。
2 是比较泵或风机型式的相似准则数，与转速无关。
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§3-2 叶片式通风机的无因次性能曲 线和空气动力学略图
一、问题的提出 二、无因次性能参数和无因次性能曲线 三、无因次性能参数的意义 四、通风机的空气动力学略图
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3、它表征了不同系列通风机性能的特征值。可将不同系 列通风机的无因次性能曲线集中在一起， 实现通风机性能的 比较、选择。
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四、通风机的空气动力学略图
由于同一系列的通风机都是按相似方法设计的，因此，它 们的无因次性能曲线相同，流道的几何形状相似。故
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二、型式数
比转速在实际应用中的主要缺点是：它是一个有因次的相 似准则数，因而其通用性受到很大限制，也不利于学术交流和 国际间的贸易往来。
为此，国际标准化组织（ISO/TC）定义了无因次型式数， 其计算公式为：
2n
qV
(gH )3 / 4
1
0.91
0.15
1.1
1
0.164
0.4717
6.68
6.08
1
0.2740
3.88
3.53
0.581
注 ft——英尺； USgal——美加仑；UKgal——英加仑
德国 m3/s m r/min 3.65 0.258 0.283 1.722 1
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泵与风机 Pumps and Fans （二）风机的比转速：
（1-124）
并以此取代现在用的比转速。
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二、型式数
应用型式数的主要优点是： ①．由于它是无因次数，因而具有广泛的通用性； ②．作为两泵流动的相似准则数，物理意义清楚，概念统 一，便于理解和掌握； ③．与泵所输送流体的密度无关，可唯一地确定叶轮的几 何形状。 使用缺点是数值偏小。
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比转速和型式数
问题的提出 一、比转速 二、型式数
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问题的提出
①相似设计→如何选型
qV, H, n 结构型式