流体输配管网第5章(2)

1、5.5 性能曲线及叶型对性能的影响性能曲线及叶型对性能的影响泵与风机的性能曲线)( )( )(321QfQfNQfH 5.5.1 理论性能曲线理论性能曲线nHTQTnNTQT分析基础：欧拉方程（1）HTQT221uTvugH2222ctgvuvruconstnDunctgbDQuguctggvuguHTrT602222222222222一定，则TTQBctgAH2222rTvbDQuvu叶片形式（1）HTQT（2）NTQTTTTeHQgNN222 )(TTTTTQDctgCQctgBQAQN理想状况下：（2） NTQT前向型叶片易发生电机超载。后向型几乎不会发生超载现象。22 TTTQDctg

2、CQ N（1）叶片的几种形式（2）叶片安装角对压力的影响（3）几种叶片形式的比较5.5.2 叶型对性能的影响叶型对性能的影响叶片安装角对压力的影响22uvu22uvu22uvu叶片安装角对压力的影响gvgvvgvvHurTd2222222222122若流体径向进入叶道；叶片间若流体径向进入叶道；叶片间进口处圆周截面积等于出口。进口处圆周截面积等于出口。AvAvAvvugHrruT211221分析：n扬程扬程H HT T与与v vu2u2成正比。在其他条件相成正比。在其他条件相同时，采用前向叶片的叶轮给出的能同时，采用前向叶片的叶轮给出的能量高，后向叶片的最低，而径向叶片量高，后向叶片的最低，而

3、径向叶片的居中。的居中。n后向叶片型叶轮的后向叶片型叶轮的v vu2u2较小，全部理较小，全部理论扬程中的动压头成分较少；前向叶论扬程中的动压头成分较少；前向叶型叶轮型叶轮v vu2u2较大，动压头成分较多而较大，动压头成分较多而静压头成分减少。静压头成分减少。分析：n动压头成分大，流体在扩压器中的流速大，动静动压头成分大，流体在扩压器中的流速大，动静压转换损失较大。其它条件相同，前向叶型泵压转换损失较大。其它条件相同，前向叶型泵( (风风机机) )总扬程较大，但损失也大，效率较低。总扬程较大，但损失也大，效率较低。n离心式泵全部采用后向叶轮。大型风机中，为增离心式泵全部采用后向叶轮。大型风机

4、中，为增加效率和降低噪声，也大都采用后向叶型。加效率和降低噪声，也大都采用后向叶型。n中小型风机，效率不是主要考率因素，也有采用中小型风机，效率不是主要考率因素，也有采用前向叶型的。这是因为前向叶型风机，在相同压前向叶型的。这是因为前向叶型风机，在相同压头下，轮径和外形可以做得较小。微型风机则大头下，轮径和外形可以做得较小。微型风机则大都采用前向叶型叶轮。都采用前向叶型叶轮。n径向叶型叶轮的泵或风机的性能介于两者之间。径向叶型叶轮的泵或风机的性能介于两者之间。（3）几种叶片形式的比较）几种叶片形式的比较n（1）从流体所获得的扬程看，前向叶片最大，径向叶片稍次，后向叶片最小。n（2）从效率观点看

5、，后向叶片最高，径向叶片居中，前向叶片最低。n（3）从结构尺寸看，流量和转速一定时，达到相同的压力，前向叶轮直径最小，而径向叶轮稍次，后向叶轮最大。n（4）从工艺观点看，直叶片制造最简单。5.5.3 泵与风机的实际性能曲线泵与风机的实际性能曲线TTQBctgAH2离心风机的特性曲线离心风机的特性曲线5.5.4泵与风机性能试验标准与试验方法泵与风机性能试验标准与试验方法n自学试验标准和方法n说明：实际性能曲线考虑了泵与风机自身的各种损失，是在标准实验装置中得出的，实验装置尽可能避免管网对泵（或风机）的影响。n它们在管网中的性能曲线可能还会有所不同，这需要对泵（或风机） 与管网进行合理匹配与连接，

6、尽量减小管网对泵（或风机）的性能造成的影响。5.6 相似律与比转数相似律与比转数5.6.1 泵与风机的相似原理5.6.2 泵与风机的相似律及其应用5.6.3 比转数5.6.4 泵与风机的无因次性能曲线5.6.1 泵与风机的相似原理n相似条件前提前提：几何相似目标目标：运动相似保证保证：动力相似112211221122kbbbbDDDD22112v2v1v1v2ww1w1w2u2u1u1u2eceRRuuEE5.6.1 泵与风机的相似原理n入口速度三角形相似在在几何相似几何相似的泵与风机中，若能保持的泵与风机中，若能保持叶片入口速度三角形相似叶片入口速度三角形相似，且对应点且对应点的惯性力与粘性

7、力的比值相等的惯性力与粘性力的比值相等，则其，则其流动过程必然相似。流动过程必然相似。5.6.1 泵与风机的相似原理11111111212121211122221111222111222222111222,44,44uvuvuvuvuvuvuvuvQQuunDnDnDnDuuuDvbDuDQQuDvbDuDQQrrrrrr，若流量系数相等流量系数相等，则入口速度三角形相似。泵与风机内部的流动常处于雷诺自模区流动常处于雷诺自模区。5.6.1 泵与风机的相似原理n流动过程相似的工作状况相似工况。n泵或风机的一个工作状况（简称工况）对应H-Q性能曲线上的一点，或称为工况点，对应着一个流动过程。n当两

8、泵或风机(或同一泵或风机)的两个工况的流动过程相似，则它们的对应工况称为相似工况。n相似工况下，性能参数有特定的对应关系。流量系数相等。 QQ 5.6.1 泵与风机的相似原理n在相似工况下，其运动相似，则必然已满足动力相似的条件。212111vvpp222222vvpp2211pppppppppp12122222vpvp2222vPvP2222uPuP全压系数相等。 PP 5.6.1 泵与风机的相似原理n相应地，相似工况下有：功率系数相等。 NN 效率相等。 PPQQ；5.6.2 泵与风机的相似律及其应用n相似工况下相似工况下的性能参数之间的关系22222222222222)()(nnDDnD

9、nDuuPP2222)()(nnDDPPHH全压（扬程）关系：全压（扬程）关系：5.6.2 泵与风机的相似律及其应用流量关系流量关系nnDDnDDnDDuDuDQQ322222222222222)(44流量系数相等： QQ 5.6.2 泵与风机的相似律及其应用功率关系功率关系3522352352)()(nnDDnDnDNN效率关系效率关系若两个工况间的性能若两个工况间的性能参数满足上述关系，参数满足上述关系，则二者是相似工况。则二者是相似工况。5.6.2 泵与风机的相似律及其应用5.6.3 比转数n1.比转数的公式2222)()(nnDDPPnnDDQQ322)(QQnnPPnnDD323)(

10、)(得：上两式消去43214321)()(PQnPQn5.6.3 比转数n无因次综合特性参数：4321)(PQnn比转数：4321PQnns同种流体5.6.3 比转数n说明：（1）实际计算有工程习惯问题。风机：P为换算到标准状态的全压。水泵：H为水泵扬程，mH2O43212 . 1PQnns432165. 3HQnns泵的比转数在数值上等于几何相似的泵在流量为0.075m3s、扬程达1mH2O时的转数。通风机的比转数在数值上等于几何相似的通风机在全压为1Pa(9.81Pa，1mmH2O),流量为1m3s时的转速。5.6.3 比转数说明：n(2)同一机器不同点，比转速计算值不相同（？），通常用最

11、高效率点的参数计算。n(3)相似条件下，泵与风机的比转数相等，但比转数相等不是相似的充分条件。5.6.3 比转数（1）用比转数划分泵与风机的类型）用比转数划分泵与风机的类型n泵与风机的比转数与流量的平方根成正比，与全压的3/4次方成反比。即比转数大，反映泵与风机的流量大、压力低；反之，比转数小，则流量小、压力高。n用比转数的大小来划分泵与风机的类型。如：nns=2.712(1565) 前弯型泵与风机；nns=3.616.6 (2090) 后弯型泵与风机；nns=16.6 17.6 (9095) 单级双进气或并联离心式泵与风机。5.6.3 比转数（2）比转数的大小反映叶轮的几何形状）比转数的大小反映叶轮的几何形状n比转数是压力系数及流量系数的函数。n同一类型的泵与风机中，比转数越大，流量系数越大，即叶轮出口相对宽度b2/ D2大n比转数越小，流量系数越小，则相应叶轮的出口宽度b2与其直径D2之比就越小。(表5-6-2) 5.6.3 比转数（3）比转数可用于泵与风机的相似设计）比转数可用于泵与风机的相似设计n由于比转数具有重要的特征及实用意义，目前，我国的离心式泵与风机命名中，比转数是重要的一项。5.6.4 泵与风机的无因次性能曲线n例题。n4-72-11NO.5A ,n=2900rpmn4-72-11NO.6D ,n=1450rpmP(mmH2O)319/0.4