6 泵与风机原理与做功特性解析

泵与风机原理授课:陈礼余华明使用教材:《制冷流体机械》一、泵与风机的叶轮理论自学第二节思考下列问题：现要为某一11层高的酒店设计一套中央空调。该酒店第一层为营业厅，第二层为餐饮部，第三层为会议室，其他楼层为客房。中央空调主机设于地下层，为冷水水冷机组。现考虑为系统选择适当的送风机和供水泵，问你会选择什么类型？如果选择的是离心式，那会是前弯还是后向？一、离心式泵与风机的叶轮理论1、流体在叶轮中的运动1）运动分析假设叶片无限多且无限薄；理想流体，无粘性；定常流动。2）运动速度圆周运动相对速度绝对速度3、离心式叶轮几种叶片形式前弯式：β2a∞90叶片弯曲方向和旋转方向相同径向式：β2a∞=90叶片弯曲方向和旋转方向垂直后弯式：β2a∞90叶片弯曲方向和旋转方向相反思考：为什么一般离心泵采用后弯式叶片，而一般风机采用前弯式叶轮？特点：流量大，扬程低，流体轴向流入，轴向流出；结构简单，重量相对较轻，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，循环水泵二、轴流式泵与风机的叶轮理论翼型和叶栅的概念轴流泵与风机的叶轮理论第二节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重量：40kg出厂编号：出厂：年月日第三节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一、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CDDDDDDDD'44'33'22'11nDnDuuuu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Re105，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。二、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：vrvrcBDcBDQQ''''''22222222''322nnDDQQ•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。222222'''nnDDHH322522'''nnDDPP三、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—m4/365.3HQnns叶轮式泵比转数的分类表•ns不同的泵从叶轮形状到泵性能都有较大变化。(1)小ns的泵叶轮径向剖面叶型较“窄长”•即D2/D。及D2/B的比值较大•叶片呈圆柱形–中等ns的泵叶片进口扭曲–高ns泵叶轮叶型比较“宽短”•即D2/D。及D2/B的比值较小，叶片进、出口都扭曲•根据叶片形状和D2／D。比值，可大致判断泵的ns范围。(2)转速相同时–ns小的泵H／Q比值较大，即H相对较高，Q相对较小–ns大的泵H／Q比值较小。(3)ns相同的泵特性曲线形状相似–低ns的泵H一Q曲线较平坦,P—Q曲线则较陡–适合节流调速，适合要求Q变化大而H变化小的场合，如锅炉给水泵、凝水泵–适合封闭起动，敞口运行容易过载。•随ns增大，H一Q线下降变陡，P一Q线上升变缓–混流泵和轴流泵的P一Q曲线甚至向下倾斜–随着ns增大，高效率工作区变窄。•知道ns，其叶轮叶型和性能曲线的特点也可知–窄长叶型。ns小，Q不大H高，H线平,P陡，高效区宽宜节流。