武汉理工大学：《船舶辅机》课程教学资源（PPT课件）第三章 离心泵（3.3）离心泵的相似理论和比转数

第三节 离心泵的相似理论和比转数

➢第三节 ➢离心泵的相似理论和比转数

3-3离心泵的相似理论和比转数 >对泵设计、研究和使用有重要意义 >新产品设计时 需要在其指导下进行模型试验,以便验证和改 进设计 在现有的产品资料基础上,利用相似关系来设 计新泵,是快捷、可靠的设计方法 根据相似理论,可以了解泵在改变转速或 线性尺寸时性能参数的变化关系。 >用相似理论可推导出离心泵的相似准贝 数一比转数,以作为离心泵进行分类的依 据

3-3 离心泵的相似理论和比转数 ➢ 对泵设计、研究和使用有重要意义 ➢ 新产品设计时 ➢ 需要在其指导下进行模型试验，以便验证和改 进设计 ➢ 在现有的产品资料基础上，利用相似关系来设 计新泵，是快捷、可靠的设计方法 ➢ 根据相似理论，可以了解泵在改变转速或 线性尺寸时性能参数的变化关系。 ➢ 用相似理论可推导出离心泵的相似准则 数—比转数，以作为离心泵进行分类的依 据

3-3-1离心泵的相似条件 确定两台泵液体流动相似,必须满足三个条件 几何相似 两泵过流部分各相应的几何尺寸比值相等, DDDD C 2.运动相似 DDD 两泵各对应点的相应速度方向相同,比值相等 . C w, w. u, u. D,n u2 D,n 几何相似是运动相似的前提 几何相似不一定运动相似,而运动相似则必定几何相似 如果几何相似,又运动相似,即两泵工况相似

3-3-1离心泵的相似条件 ➢ 确定两台泵液体流动相似，必须满足三个条件： 1. 几何相似 ➢ 两泵过流部分各相应的几何尺寸比值相等， 2. 运动相似 ➢ 两泵各对应点的相应速度方向相同，比值相等 ➢ 几何相似是运动相似的前提 ➢ 几何相似不一定运动相似,而运动相似则必定几何相似 ➢ 如果几何相似，又运动相似，即两泵工况相似 C D D D D D D D D = = = =  = ' 4 4 ' 3 3 ' 2 2 ' 1 1 D n D n u u u u w w w w c c c c ' 1 1 ' 2 2 ' 1 1 ' 2 2 ' 1 1 ' 2 2 ' 1 1 = = = = = =

3-3-1离心泵的相似条件 3动力相似 两台泵在对应流体质点上同名力方向相同,比值相等。 流体主要受惯性力、粘性力、重力和压力的作用 只要前两种力相似就认为满足了动力相似的要求 由流体力学,惯性力和粘性力的相似准则是雷诺数Re。 离心泵的Re=D2u2/v 试验证明,在输送水或粘度不是特别大的油时,一般 Re>105,阻力系数与Re无关。 两台泵只要几何相似和运动相似一般都认为能满足动 力相似的要求

3-3-1离心泵的相似条件 3·动力相似 ➢ 两台泵在对应流体质点上同名力方向相同，比值相等。 ➢ 流体主要受惯性力、粘性力、重力和压力的作用 ➢ 只要前两种力相似就认为满足了动力相似的要求 ➢ 由流体力学，惯性力和粘性力的相似准则是雷诺数Re。 ➢ 离心泵的Re=D2u2／。 ➢ 试验证明，在输送水或粘度不是特别大的油时，一般 Re>105 ，阻力系数与Re无关。 ➢ 两台泵只要几何相似和运动相似一般都认为能满足动 力相似的要求

3-3-2离心泵的相似定律 >两台满足相似三条件的离心泵,存在以下 关系。 1,流量相似关系 Q D, B22c2, n, D2 B22 c2rn'v 几何相似的泵叶轮出口排挤系数相等 如果尺寸比值不是很大,满足相似三条件 的离心泵7n=n >即可得: Q(D2丿n

3-3-2离心泵的相似定律 ➢ 两台满足相似三条件的离心泵，存在以下 关系。 1，流量相似关系 ➢ 几何相似的泵叶轮出口排挤系数相等 ➢ 如果尺寸比值不是很大，满足相似三条件 的离心泵ηv = η’v ➢ 即可得： r v r v D B c D B c Q Q ' ' ' ' ' ' 2 2 2 2 2 2 2 2       = ' ' 3 2 2 n n D D Q Q          =

3-3-2离心泵的相似定律 >2.扬程相似关系 HD >3.功率相似关系 PID >上式表达了满足相似三条件的离心泵各主 要性能参数间的关系,称为相似三定律

3-3-2离心泵的相似定律 ➢ 2. 扬程相似关系 ➢ 3. 功率相似关系 ➢ 上式表达了满足相似三条件的离心泵各主 要性能参数间的关系，称为相似三定律。 2 2 2 2 2 2 ' ' '                  = n n D D H H 3 2 2 5 2 2 ' ' '                  = n n D D P P

考虑题 47.离心泵阻漏环有哪几种常用形式?使用时有何要 求?磨损后应如何修理 48.两台离心泵串、并联使用时应满足什么基本条 件 49.离心泵的扬程与哪些因素有关? 50.离心泵常见的引水方法有哪几种? 51.离心泵汽蚀的原因是什么?说出几种减小离心泵 汽蚀的措施? 52.离心泵的轴向推力是怎样产生的?与哪些因素有 关?有哪几种平衡方法?

考虑题 47. 离心泵阻漏环有哪几种常用形式?使用时有何要 求?磨损后应如何修理 48．两台离心泵串、并联使用时应满足什么基本条 件? 49．离心泵的扬程与哪些因素有关? 50．离心泵常见的引水方法有哪几种? 51．离心泵汽蚀的原因是什么?说出几种减小离心泵 汽蚀的措施? 52．离心泵的轴向推力是怎样产生的?与哪些因素有 关?有哪几种平衡方法?

选择题 离心泵调节流量方法中经济性最差的是_调节。 A节流B回流C变速D视具体情况而定 >离心泵理论上径向力不平衡的是 A.导轮非设计工况 B.蜗壳泵流量大于设计工况 C.蜗壳泵流量小于设计工况D.B和C >会使离心泵流量增大的是 A排出容器液面升高B排出压力增大 C输油温度适当升高D输水温度升高 离心泵输油时油温下降不会导致 A流量减小B效率降低C吸入压力降低D功率明显增大 下列泵中适合采用节流调节的泵是 A水环泵B喷射泵C旋涡泵D离心泵

选择题 ➢ 离心泵调节流量方法中经济性最差的是 调节。 A 节流 B 回流 C 变速 D 视具体情况而定 ➢ 离心泵理论上径向力不平衡的是_____: A.导轮非设计工况 B.蜗壳泵流量大于设计工况 C.蜗壳泵流量小于设计工况 D. B和C ➢ 会使离心泵流量增大的是 。 A 排出容器液面升高 B 排出压力增大 C 输油温度适当升高 D 输水温度升高 ➢ 离心泵输油时油温下降不会导致 A 流量减小 B 效率降低 C 吸入压力降低 D 功率明显增大 ➢ 下列泵中适合采用节流调节的泵是 。 A 水环泵 B 喷射泵 C 旋涡泵 D 离心泵

3-3-2离心泵的比转数 >我们推导出一个只包含泵的设计参数Q、H、n, 而不包括几何尺寸D2的相似准则,称为比转数n n.=365 n√Q 3/4 >可知,满足相似三条件的离心泵,比转数n相等 比转数通常指其额定工况的比转数。 我国所用的单位是: 转速nr/min; 流量Q s 扬程H-m

3-3-2离心泵的比转数 ➢ 我们推导出一个只包含泵的设计参数Q、H、n， 而不包括几何尺寸D2的相似准则，称为比转数ns， 即: ➢ ➢ 可知，满足相似三条件的离心泵，比转数ns相等 ➢ 比转数通常指其额定工况的比转数。 ➢ 我国所用的单位是： ➢ 转速n—r／min； ➢ 流量Q — m3／s: ➢ 扬程H — m 3/ 4 3.65 H n Q ns =

表3-2叶轮式泵比转数的分类表 襄32 叶轮式系按比翰致的分龚袅 泵的类型 轴洲泵 低比转数 中比转数 高比转数 比转数 30~80 0150 150~300 300~500 500~1000 叶轮简图 尺寸比 B 分:多--~21 ≈l.0 叶片形状 圆柱形叶片 进口处扭曲形 出凵处国柱形 扭曲形叶片 曲形叶片 扭曲形叶片 性能曲线形状

表3-2 叶轮式泵比转数的分类表