流体力学泵与风机考试复习ppt课件

1、流膂力学，流膂力学，泵与风机泵与风机 研讨流体的运动和平衡规律，以及流体与固体之间相互作用的一门科学。 换句话说，流膂力学的主要义务是研讨流体与物体之间的相互作用，以及流体在静止或运动时所遵照的根本规律。 流膂力学：目录1.流体的物理性质2.流体的机械能守恒 3.流动阻力及管路特性曲线4. 流体机械的分类和构造5. 流体压力的丈量(1)粘性 (2)可紧缩性(3)易流动性即受剪切力作用可产生变形1.1.流体的根本物理性质流体的根本物理性质 1.1 流体作为延续介质的假设 在研讨宏观的流体流动时不思索流体分子之间的间隙，而将流体看作是由无数流体质点延续地、无空隙地充溢的介质。 1.2 流体的压力，

2、密度压力： 流体垂直作用于单位面积上的力称为流体的静压力，简称压力PPa。其表达式： P=F/A单位：Pa (1Pa=1N/m2)单位换算： 1MPa=106Pa 1bar=0.1Mpa 1mmH2O=0.918Pa 1atm=1.0133*105Pa压力流体的性质1流体压力的方向总是于作用面垂直，并指向作用面2静止流体内部恣意点处的流体静压力在各方向上是相等的。流体的密度:流体的密度指单位体积流体的质量。密度随流体种类、压力而变化。流体的比体积流体密度的倒数称为比容。1.3 紧缩性与膨胀性 流体的紧缩性：流体遭到紧缩体积就要变小的特性。 在普通工程中，通常把气体作为可紧缩流体来处置。 流体的

3、膨胀性：物体具有热胀冷缩的性质，流体也不例外，称为流体的膨胀性。 1.4 流体的粘性为比例系数，通常称作动力粘度，是个物性系数，与流体的种类、温度有关。 两板间的流体速度u呈线性分布 牛顿内摩擦定律单位面积的摩擦阻力： 牛顿内摩擦定律：单位面积的摩擦力与速度梯度成正比，其比例系数为。 粘性流体 实践流体均具有粘性，即0，所以实践流体又称为粘性流体。0的流体那么称为理想流体。 静止流体，粘性表现不出来，所以对流膂力学而言，静止流体既可作为理想流体，也可作为粘性流体。 2 流膂力学根底 流动的几个根本概念 层流与紊流 管内流速分布 流体动力学根本方程2.1 流体流动的几个根本概念 迹线 某一流体质

4、点在一段时间内运动的轨迹。 流线流线是一条空间曲线，在某一瞬时，此曲线上每一点的速度矢量总是在该点与此曲线相切。 流线： 在定常流动条件下，恣意一流体质点总有本人确定的轨迹，流线不能相交，由于在同一瞬时，同一空间点上不能够有几个流动方向。 定常流动时，流线与迹线重合，且流线外形及位置一直不变。而在非定常流动时，流线要随时间变化。有效截面: 假设截面与流束中每一流线都正交，此截面称为有效截面。 对不同的截面，有效截面可以如图选取。流量单位时间经过有效截面的流体量。 体积流量 m3/s 分量流量 N/s 质量流量 kg/s2.2 流体的机械能守恒 机械能：由流体的位置、压力和运动所决议的位能、压力

5、能和动能。位能：mgz压力能：mp/动能：mv2/2比机械能：1kg流体所具有的位能、压力能和动能的总和。比位能：gz比压力能：p/比动能：v2/2流体的机械能守恒 静止流体和运动流体都遵照能量的守恒原理，用一个一致的关系式进展描画。位置1流体比机械能 = 位置2流体比机械能+1和2间比能量损失理想流体的伯努利方程假设质量力仅仅是重力f=mg z为单位分量流体具有的位势能，又称位置高度或位置水头； 为单位分量流体具有的压强势能，又称压强高度或压强水头； 为单位分量流体具有的动能，又称速度水头或动压头。整个流场一切各点的总机械能为一常数。 能量方程中，压强规范要一致。 流体中总水头线是沿程下降的

6、，而测压管水头线可沿程上升、下降或不变。2.3 流体动力学根本方程1 流体流动的延续性方程 ： 流入控制面的流体质量 流出控制面的流体质量 2能量方程 理想流体的伯努利方程 粘性流体总流的伯努利方程 流膂力学的根本方程： 延续性方程 伯努利方程粘性流体总流的伯努利方程 对于粘性流体，由于存在摩擦阻力，耗掉了流体的部分机械能，所以总机械能逐渐减少。 粘性流体管流，测压管水头线沿程的变化能够上升，下降，或坚持不变。 流体流动根本方程的运用 求流速 求压力 同时求流速和压力3 流动阻力及管路特性曲线 流态的判别 流动阻力 管路特性曲线3.1 层流与紊流:流动形状的断定雷诺数雷诺数 ReRe：反映惯性

7、力与粘性力的对比关系：反映惯性力与粘性力的对比关系临界雷诺数临界雷诺数 ReRe层流层流湍流湍流RevdRe2000Re20003.2 管内流速分布 普通情况下，某一截面例如：管内流动的某一截面的流体速度分布并非线性函数，而是曲线分布。 圆管内的速度分布工程计算中,运用界面平均速度v。对于圆管内的层流流动：对于圆管内的湍流流动： max2vv max0.8vv3.3 管路能量损失粘性流体沿管道流动的总流伯努里方程为 hw是粘性流体从截面1流到截面2处，单位分量流体所损失的能量，它等于一切沿程损失和部分损失之和，即： 沿程损失hf是在每段缓变流区域内单位分量流体沿流程的能量损失。 为沿程损失系数

8、，它与流体的粘度，流速、管道内径和管壁粗糙度等要素有关，是一个无量纲系数，除层流流动外，普通需求由实验确定。 部分损失 部分损失hj是当管道中因截面面积或流动方向的改动所引起的流动急剧变化时，单位分量流体的能量损失，通常表示为 式中 称为部分损失系数，也是一个无量纲系数，根据引起流动的各种管件，由实验来确定。总损失 总损失hw等于各段沿程损失hf和部分损失hj之和。 假设求沿程损失hf和部分损失hj，就必需确定沿程损失系数和部分损失系数 。 3.4 圆管中的层流流动 圆管中层流流动过流断面上的流速分布为旋转抛物面，流速分布：圆管中层流流动沿程压强损失与速度的一次方成正比。沿程能量损失，简称沿程

9、损失为： 非圆截面管路沿程损失的计算 非圆截面管道的沿程损失，当量直径那么定义为： A过水截面面积；x湿周；R水力半径。非圆截面管道 对充溢流体的矩形截面管道 充溢流体的环形截面管道 充溢流体的管束流动为垂直于纸面方向的纵掠。3.5 管路中的部分损失 当流体流过阀门、变截面管道例如管道截面忽然扩展和减少、弯管等管件时，由于流动形状急剧变化，流体质点之间发生碰撞、产生旋涡等缘由，在管件附近的部分范围内产生的能量损失，称为部分损失或部分阻力。 部分损失弯管弯管也是管路系统中的常用管件，弯管可引起另外一种典型的部分损失，但弯管只改动流体的流动方向，不改动平均流速的大小。弯管的部分阻力主要包括两部份：

10、1旋涡损失；2二次流损失。 减小部分损失的措施 1.管道进口：尽量将管道的进口加工成圆滑的进口，实验证明，圆滑的进口可减少部分损失系数90%以上。2弯管 防止在弯管的内外侧产生较大的旋涡区，又可减小二次流的范围。 3三通 为减小流体流过三通的部分损失，可在总管中安装合流板与分流板，如以下图所示。或者尽能够地减小支管与合流管之间的夹角。 减少部分损失的方法： 主要思想： 尽量将管件转角加工成圆角，使忽然扩展和忽然减少改动成逐渐扩展与逐渐减少，并选择最正确的分散角。并尽量使管件的边壁接近流线型，以防止旋涡的产生。 3.6 3.6 管路计算管路计算 由于管路系统的能量损失，包括沿程损失和部分损失两种

11、，通常根据这两种能量损失在总能量损失中所占比例的大小而将管道分为长管与短管。 按构造方式分：管径及流量沿程没有发生变化的管路，为简单管路；而管径及流量沿程没有发生变化的为复杂管路； 所谓长管即计算管路总能量损失时，以沿程损失为主，速度水头与部分损失之和小于沿程损失的5%，即 所谓短管即部分损失和速度水头之和占总能量损失中相当大的一部分。用于管路计算的公式也有三个，即：1延续方程 2伯努利方程 其中E为管路系统的外加能量，例如管路中串联一台泵，那么E为泵的扬程。 3管路能量损失公式 简单管路 简单管路就是管路直径不变，没有支管分出的管路。在简单管路中流速沿流程不变。 复杂管路： 串联管路 所谓串

12、联管路即由几段不同管径的简单管路串联而成。串联管路有以下两个特点：1串联管路的总能量损失等于各简单管路的能量损失之和。即：2串联管路的总流量沿流程不变 再由延续方程求流量Q：例题：知各管长度，沿程损失，部分损失值，但各段速度未知，求下面串联管路内的管内流量取两个参考面： 水箱程度面，出口面；据此写伯努利方程： 1) 3+0+0=0+0+221122121 322pvpvzzhgggg再由延续方程： 2求出代入式2，求得详细的h1-3将h1-3代入式(1) 求出v2,v1 流量：Q=A1V1 1123222331122112233123()()()222mlllhhhhlvlvlvdgdgdgV

13、1=3223111AAvvvAA 并联管路 几条简单管路或串联管路的入口端与出口端分别衔接在一同，这样的管路就称为并联管路。 1并联管路中各支管的能量损失相等。并联管路各支管上的阻力损失相等 各支管的能量损失相等，仅表示流过各支管单位分量流体的能量损失相等，而经过各支管的流量能够不同。2并联管路的总流量等于各支管分流量之和。 K 称为流量模数，它综合反映了管道断面外形、尺寸以及管壁粗糙度对输水才干的影响。显然，流量模数K与流量Q具有一样的量纲。 利用这三个公式，即可处理并联管路中流量分配，水头计算以及管径选择等问题。 关于管路阻抗Sh由于并联管路，总流量为分流量相加，而各管路能量损失相等，那么

14、可推到出： 并联管路总的阻抗平方根倒数等于各支路阻抗平方根倒数之和。 2hvHS q3.7 分支管路管网 1枝状管网：所谓枝状管网，即由干管与支管组成的管路系统。干管将总流量分配至每个支管。支管末端，互不相接，如下图。 枝状管网的计算，主要是确定各管段的直径以及管网的水头损失，在此根底上，确定H，再选择水泵，或确定水塔高度。 2环状管网 所谓环状管网，即是由假设干管道相互衔接组成的一些环形回路，而从每一个节点流出的流量可分别来自不同的环形回路，如以下图所示。3.7管路特性曲线 管路特性曲线： 表示流体经过某一特定管路所需求的压头与流量的关系。管路特性曲线方程 曲线在H轴上截距；管路所需最小外加

15、压头； 高阻管路，曲线较陡；低阻管路曲线较平缓。管路特性曲线的外形有管路规划和流量等条件来确定，而与离心泵的性能无关。4.流体机械的分类和构造以流体为任务介质来转换能量的机械。按能量转换分类： 原动机是将流体的能量转变为机械能，用来输出轴功率。如汽轮机、燃气轮机、水轮机等。 任务机是将机械能转变为流体的能量，用来改动流体的形状(提高流体的压力、使流体分别等)与保送流体。如紧缩机、泵、分别机等。泵 泵是把原动机的机械能转换为液体的能量的机器。 原动机电动机、柴油机等经过泵轴带动叶轮旋转，对液体作功，使其能量包括位能、压能和动能添加，从而使液体保送到高处或要求有压力的地方。1按任务原理分：2按压力

16、分 叶片式泵与风机的根本实际 讨论泵与风机的原理和性能，就是要： 研讨流体在泵与风机内的流动规律，从而找出流体流动与各过流部件几何外形之间的关系，确定适宜的流道外形，以便获得符合要求的水力气动性能。 流体在叶轮内的流动分析流体在叶轮内的流动分析 离心式泵的任务原理离心式泵的任务原理 离心式泵与风机的主要任务部件是叶轮。当原动机带动叶轮旋转时，叶轮中的叶片迫使流体旋转，即叶片对流体沿它的运动方向作功，从而使流体的压力势能和动能添加。同时，流体在惯性力的作用下，从中心向叶轮边缘流去并以很高的速度流出叶轮进入压出室导叶或蜗壳，再经分散管排出，这个过程称为压水气过程。由于叶轮中心的流体流向边缘，在叶轮

17、中心构成低压区，当它具有足够的真空时，在吸入端压强的作用下，流体经吸入室进入叶轮，这个过程称为吸水气过程。由于叶轮延续地旋转，流体也就延续地排出、吸入，构成离心式泵与风机的延续任务。2轴流式泵与风机的任务原理 流体沿轴向流入叶片通道，当叶轮在原动机驱动下旋转时，旋转着的叶片给绕流流体一个轴向的推力根据流膂力学可知，流体对叶片作用有一个升力，同时根据作用力与反作用力相等的原理，叶片也作用给流体一个与升力大小相等方向相反的力，即这一推力，此叶片的推力对流体作功，使流体的能量添加并沿轴向排出。叶轮延续旋转即构成轴流式泵与风机的延续任务。 翼型和叶栅的概念轴流泵与风机的叶轮实际轴流式泵与风机特点： 流

18、量大，扬程低，流体轴向流入，轴向流出； 构造简单，分量相对较轻，叶片角度可调，变工况特性良好用场： 大型制冷系统的送引风机，循环水泵轴流式泵与风机 适用范围： 任务范围很窄，适宜于能头变化大时，要求流量变化不大的场所。3泵与风机的总效率 泵与风机的总效率等于有效功率和轴功率之比。泵与风机的总效率h等于机械效率hm、容积效率hV和流动效率hh三者的乘积。 机械损失： 由泵轴与轴承之间、泵轴与填料之间、叶轮盖板外外表与液体之间长生的摩擦而引起的能量损失。容积损失： 泵泄露呵斥的损失。水力损失： 流体在流经流体机械时，由于粘性而与通道产生的摩擦损失，以及在部分地域由于流动情况突变而产生的部分阻力。 目前，离心式泵的总效率视其大小、构造方式的不同约在0.45-0.92之间；离心风机的总效率约在0.5-0.93之间； 轴流泵总效率约为0.74-0.98；轴流风机的总效率约为0.5-0.9。 泵与风机的性能曲线离 心 式 清 水 泵型号：IS65-50-160 转速：2900r/min流量：25m3/h 效率：66扬程：32m 电机功率：4kW允许吸上真空高度：7m 分量：40kg出厂编号： 出厂： 年 月 日管路特性曲线及任务