中国科技大学：《流体力学与流体机械》课程教学资源（PPT课件讲稿）第十四章 其它常用泵与风机

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第十四章其它常用泵与风机 第一节轴流式泵与风机 >第二节活塞泵 第三节水环式真空泵

第十四章 其它常用泵与风机 ➢第一节 轴流式泵与风机 ➢第二节 活 塞 泵 ➢第三节 水环式真空泵

第一节轴流式泵与风机 内容提要 ◇一、工作原理 ◇二、性能曲线 轴流式泵与风机的调节 ◇四、常用轴流式泵与风机介纽

第一节 轴流式泵与风机 内 容 提 要 一、 工 作 原 理 二、 性 能 曲 线 三、 轴流式泵与风机的调节 四、 常用轴流式泵与风机介绍

第一节轴流式泵与风机 如前所述,轴流式泵与风机与离心式相同,都是通过高速 旋转的叶轮对流体做功,使流体获得能量。它的特点是流体 轴向流入,轴向流出,没有沿径向的运动,在理论压头公式 (111)中(u2-u12)/2g项为零。因此,它所产生的压头远低于 离心式。轴流式泵与风机适用于大流量、小压头的情况,属 于高比转数范围。 工作原理 轴流式泵与风机的主要构造见图14-1。叶轮由叶片与轮 毂组成,叶片以一定的安装角固定在轮毂上,轮毂固定在转轴 上。由轴带动在机壳内高速旋转。 UK

第一节 轴流式泵与风机 如前所述，轴流式泵与风机与离心式相同，都是通过高速 旋转的叶轮对流体做功，使流体获得能量。它的特点是流体 轴向流入，轴向流出，没有沿径向的运动，在理论压头公式 (11-11)中(u2 2－u1 2 )/2g项为零。因此，它所产生的压头远低于 离心式。轴流式泵与风机适用于大流量、小压头的情况，属 于高比转数范围。 一、工 作 原 理 轴流式泵与风机的主要构造见图14-1。叶轮由叶片与轮 毂组成，叶片以一定的安装角固定在轮毂上，轮毂固定在转轴 上。由轴带动在机壳内高速旋转

第一节轴流式泵与风机 1234 图14-1轴流式泵与风机示意图 1-轴2-轮毂;3-叶片;4-机壳

第一节 轴流式泵与风机 图14-1 轴流式泵与风机示意图 1-轴;2-轮毂;3-叶片;4-机壳

第一节轴流式泵与风机 2 BA Cu2 图142进口与出口速度图

第一节 轴流式泵与风机 图14-2 进口与出口速度图

第一节轴流式泵与风机 流体质点轴向流入叶轮,随叶轮旋转做圆周运动,圆周速 度为u。同时沿叶片做相对运动,相对速度为w,并沿轴向流 出叶轮。圆周运动与相对运动合成为绝对运动,绝对速度为 c=u+w。由于流体没有沿径向的运动,因此它的绝对速度c可 以分解为:沿圆周切线方向的切向分速度c,及沿轴线方向的轴 向分速度c。见图142 因为流体质点从叶轮进口到出口始终在同一半径的圆周上 运动,故进口圆周速度与出口圆周速度相等,即 2Trn 1=ll2=l= 60 (14-1) 式中r为流体质点所在的半径

第一节 轴流式泵与风机 流体质点轴向流入叶轮，随叶轮旋转做圆周运动，圆周速 度为u。同时沿叶片做相对运动，相对速度为w，并沿轴向流 出叶轮。圆周运动与相对运动合成为绝对运动，绝对速度为 c=u+w。由于流体没有沿径向的运动，因此它的绝对速度c可 以分解为：沿圆周切线方向的切向分速度cu及沿轴线方向的轴 向分速度ca。见图14-2。 因为流体质点从叶轮进口到出口始终在同一半径的圆周上 运动，故进口圆周速度与出口圆周速度相等，即 (14-1) 式中r为流体质点所在的半径。 60 2 1 2 rn u u u  = = =

第一节轴流式泵与风机 叶轮的进口过流面积与出口过流面积相等,如不考虑叶片 厚度的影响,过流面积为 A4=A2=(D2-d2) (142) 式中D为叶轮外径,d为轮毂直径。 叶轮进口轴向分速度cn与出口轴向分速度c2相等,即 OT 丌(D2-d2)/4 (143) 式中Q1为理论流量。 因u1=u2=u,ca1=Ca2=ca,则进口速度图与出口速度图可以 画在一起,见图14-2

第一节 轴流式泵与风机 叶轮的进口过流面积与出口过流面积相等，如不考虑叶片 厚度的影响，过流面积为 (14-2) 式中D为叶轮外径，d为轮毂直径。 叶轮进口轴向分速度ca1与出口轴向分速度ca2相等，即 (14-3) 式中QT为理论流量。 因u1=u2=u，ca1=ca2=ca，则进口速度图与出口速度图可以 画在一起，见图14-2。 ( ) 4 2 2 A1 = A2 = D − d  ( )/ 4 1 2 2 2 D d Q c c c T a a a − = = = 

第一节轴流式泵与风机 轴流式泵与风机的理论压头与离心式相同,可用欧拉方程 式表示,即 H7x=-( 2 Cu2 u 2 (14-4) 为了得到最大的压头,选择进口安装角β1,使cu1=0。因此, 在设计工况下有 Te 2 (14-5) 轴流式叶轮不同半径处的圆周速度不同(见式14-1),流体 获得的能量不相等。r较大的地方u较大,产生的压头也较大。 能量分布的不均匀,增加于能量损失,降低了效率。为了避免

第一节 轴流式泵与风机 轴流式泵与风机的理论压头与离心式相同，可用欧拉方程 式表示，即 (14-4) 为了得到最大的压头，选择进口安装角1，使cu1 =0。因此， 在设计工况下有 (14-5) 轴流式叶轮不同半径处的圆周速度不同(见式14-1)，流体 获得的能量不相等。r较大的地方u较大，产生的压头也较大。 能量分布的不均匀，增加于能量损失，降低了效率。为了避免 ( ) 1 ( ) 1 T 2 u 2 1 u1 u 2 u1 u c c g u c u c g H  = − = − 2 1 T u u c g H  =

第一节轴流式泵与风机 这种情况,使不同半径处压头大致相等,需要在不同半径处, 采用不同的出口安装角β2°由于 u2 u-co cot (14-6) 在半径大的地方采用较小的β2,使uc2大致保持常数,于是整 个叶轮出口截面上的压头基本保持均匀分布 轴流式泵与风机的叶片,由于不同半径处采用不同的出口 安装角,经常做成扭曲的形状

第一节 轴流式泵与风机 这种情况，使不同半径处压头大致相等，需要在不同半径处， 采用不同的出口安装角2。由于 (14-6) 在半径大的地方采用较小的2，使ucu2大致保持常数，于是整 个叶轮出口截面上的压头基本保持均匀分布。 轴流式泵与风机的叶片，由于不同半径处采用不同的出口 安装角，经常做成扭曲的形状。 2 2 cu = u −ca cot 