《流体力学与流体机械 第2版》课件 第11、12章 泵与风机的相似理论、泵的汽蚀

1第十一章

泵与风机的相似理论力学相似——几何相似，运动相似，动力相似，边界条件与初始条件等第一节泵与风机的相似条件一、几何相似通常选择叶轮外径为特征尺寸D2λl为相应线性比例尺2二、运动相似λv为线性比例尺三、动力相似动力相似是指模型和原型中相对应点的各种力的方向相同、大小成同一比例。佛劳德数（内流），雷诺数（自动模化），欧拉数（自动满足）。因此动力相似在泵与风机内不考虑。3第二节

泵与风机的相似定律相似工况下模型和原型性能参数之间的关系又称相似定律。相似工况：当原型性能曲线上某一点工况点A与模型性能曲线上工况点A’所对应的流体运动相似，也就是相应的速度三角形相似，则A与A’两个工况为相似工况。几何相似的泵与风机，在相似的工况下运行时，其流量之比与几何尺寸之比的三次方成正比，与转速比的一次方成正比，与容积效率比的一次方成正比。4二、扬程（全压）相似关系泵：扬程之比与几何尺寸比的平方成正比，与转速比的平方成正比，与水力效率比的一次方成正比风机5三、功率相似关系轴功率的相似关系为：其功率之比与几何尺寸比的五次方成正比，与转速比的三次方成正比，与密度比的一次方成正比，与机械效率比的一次方成正比6若模型与原型的转速和几何尺寸相差不大，可以认为在相似工况下运行时，各种效率相等，则流量、扬程（全压）、功率相似关系可以简化为7四、相似定律的特例1.改变转速时各参数的变化----比例定律2.改变叶轮直径D时各参数的变化----切割定律3.改变密度时参数的变化---只有全压与功率变化8第三节

比转数流量qV、扬程H以及转速n在内的综合相似特征数，这个特征数称为比转数一、泵的比转数将两式相除并开四次方得即比转数：China9二、风机的比转数与泵的比转数公式完全相同，只是将扬程改为全压。三、比转数公式的说明1）判别比转数为最优工况下的。2）比转数是由单级单吸入叶轮为标准，双吸泵流量取一半，多级泵扬程取单级扬程。3）比转数是一个相似准则数，即几何相似的泵与风机在相似工况下其比转数相等。比转数相等的泵与风机不一定相似，因为同一比转数的泵或风机，可以设计成不同的型式。4）比转数是有量纲的。10四、比转数的应用1）比转数反映了某系列泵或风机性能上的特点。2）比转数反映了该系列泵或风机结构上的特点。3）比转数反映了性能曲线的变化趋势。比转数大体表征了泵与风机的性能和结构状况。比转数反映了泵与风机的性能、结构型式和使用上的一些列特点，通常将比转数作为泵与风机分类的重要依据。11第四节

泵与风机的无量纲性能曲线与通用性能曲线一、无量纲性能参数12二、无量纲性能曲线三、通用性能曲线13第十二章

泵的汽蚀第一节

汽蚀现象及其影响一、汽蚀现象及发生低压区→产生气泡（汽化）→高压区→气泡破裂→产生局部真空区→水力冲击→发生震动、噪音，局部部件产生麻点、蜂窝状的破坏现象。14二、汽蚀对泵工作的影响当汽蚀发生时，容易产生以下破坏：1）汽蚀发生时，由于机械剥蚀与化学腐蚀的共同作用，致使材料受到破坏。2）汽蚀发生时，不仅材料受到破坏，而且还会出现噪声和振动现象。3）汽蚀严重发生时，大量气泡的存在会堵塞流道的截面积，减少流体从叶轮获得的能量，导致扬程下降，效率降低。a）离心泵b）混流泵c）轴流泵15第二节

泵吸上真空度允许吸上真空高度与泵的几何安装高度有关。列出水面e-e和泵入口s-s断面的伯努利方程式16吸上真空度Hs在发生断裂工况时的吸上真空度称为最大吸上真空度或临界吸上真空高度Hsmax允许吸上真空度通常取或允许几何安装高度为：17第三节

泵汽蚀余量泵汽蚀性能还可以采用泵汽蚀余量或者用NPSH表示泵汽蚀余量有效汽蚀余量必需汽蚀余量或者[NPSH]a或者[NPSH]r一、泵有效汽蚀余量18二、泵必需汽蚀余量与吸入系统的装置情况无关，是泵本身的汽蚀性能所确定的。液体从泵吸入口至压强最低点k点的压力降。三、有效汽蚀余量

与必需汽蚀余量

的关系汽蚀性能越好为临界汽蚀余量19保证泵不发生汽蚀，

需加一安全余量，允许汽蚀余量四、汽蚀余量

与允许吸上真空度

的关系发生汽蚀的条件：20若用允许汽蚀余量代替可得允许几何安装高度21第四节

汽蚀相似定律及汽蚀比转数一、汽蚀相似定律汽蚀的基本方程：几何相似的泵，在工况相似时，压降系数相等，即汽蚀相似定律指出：进口几何尺寸相似的泵，在相似工况下运行时，原型和模型泵必需汽蚀余量之比等于叶轮进口几何尺寸的平方比和转速平方比的乘积。对同一台泵，22二、汽蚀比转数泵汽蚀比转数和泵比转数一样，都是用最高效率点值计算的。三、提高泵抗汽蚀性能的措施设计方面。采用双吸叶轮；增大叶轮进口的过流面积和叶片进口处宽度，即相应减少进口流速；合理绘制叶轮前盖板的形状，适当选定叶片进口边的位置并向吸入口方向延伸；在叶轮吸入口前增加诱导轮。安装与使用方面。减少几何吸上高度；增加管径，尽量减少管路长度和局部装置，以减小吸入损失；