泵与风机课件5

华北电力大学流体力学及泵与风机课程组泵与风机PumpsandFans泵与风机华北电力大学流体力学及泵与风机课程组泵与风机PumpsandFans一、相似条件§1-8叶片式泵与风机的相似定律及其应用二、相似三定律三、相似定律的几点说明问题的提出四、相似定律的应用华北电力大学流体力学及泵与风机课程组泵与风机PumpsandFans①.实型设计→模型设计②．相似设计③．工程实际问题：问题的提出设计任务：结构→要求：造价低、耗功少、效率高出力不足裕量过大→改造；不能满足要求转速变化时进行性能的换算反复设计→试验→修改→受限；利用优良的模型进行相似设计，设计选型的捷径华北电力大学流体力学及泵与风机课程组泵与风机PumpsandFans一、相似条件二、相似三定律几何相似：通流部分对应成比例——前提条件；运动相似：速度三角形对应成比例——相似结果；动力相似：同名力对应成比例——根本原因。（但Re＞105，已自模化）1、流量相似定律表述：几何相似机泵与风机，在相似的工况下，其流量与叶轮直径的三次方、转速及容积效率的一次方成正比。.const32VVnDq（由推得）VVbDq2r22华北电力大学流体力学及泵与风机课程组泵与风机PumpsandFans二、相似三定律2、能头相似定律表述：几何相似机泵与风机，在相似的工况下，其扬程（或全压）与叶轮直径及转速的二次方、以及流动效率（流体密度）的一次方成正比。由及p=gH推得）h2u12u2hT][1uugHH.consth222nDH.consth222nDp或华北电力大学流体力学及泵与风机课程组泵与风机PumpsandFans二、相似三定律3、功率相似定律表述：几何相似机泵与风机，在相似的工况下，其轴功率与流体密度的一次方、叶轮直径五次方、转速的三次方成正比；与机械效率的一次方成反比。（由推得）1000shHgqPV.const/m352shnDP三、相似定律的几点说明1、该三定律应用存在困难（原因是：V、h和m未知）华北电力大学流体力学及泵与风机课程组泵与风机PumpsandFans当实型和模型的几何尺度比≤5，相对转速比≤20%时，实型和模型所对应的效率近似相等，可得等效的相似三定律：三、相似定律的几点说明2、等效的相似三定律.const32nDqV.const352shnDP.const222nDH.const222nDp或华北电力大学流体力学及泵与风机课程组泵与风机PumpsandFans尺寸效应：（小模型）三、相似定律的几点说明3、V、h和m不等效的原因相对粗糙度2D↑→沿程损失系数↑→h↓2D↑→泄漏流量q相对↑→V↓相对间隙转速效应：（降转速）m523m22m1mDnPnDPP42Dnba↓(设D2不变)结论：对于小模型、降转速，(V、h、m)。华北电力大学流体力学及泵与风机课程组泵与风机PumpsandFans1、变密度时性能参数的换算一般通风机：1atm=101325Pa，20℃相对湿度：=50%四、相似定律的应用一般产品样本的标准条件：锅炉引风机：1atm=101325Pa，200℃相对湿度：1,1mp2m2pnnDDqV=qV0p/p0=/0Psh/Psh0=/0TTpRTpa00101325华北电力大学流体力学及泵与风机课程组泵与风机PumpsandFans【解】锅炉引风机铭牌参数是以大气压10.13×104Pa，介质温度为200℃条件下提供的。这时空气的密度为0=0.745㎏/m3，当输送20℃空气时，20=1.2㎏/m3，故工作条件下风机的参数为：【例1-4】现有Y9-6.3(35)-12№10D型锅炉引风机一台，铭牌参数为:n0=960r/min,p0=1589Pa,qV0=20000m3/h,=60%，配用电机功率22kW。现用此风机输送20℃的清洁空气，转速不变，联轴器传动效率tm=0.98。求在新工作条件下的性能参数，并核算电机是否能满足要求?)/hm(2000030VVqq5.2559745.02.11589020020pp（Pa）华北电力大学流体力学及泵与风机课程组泵与风机PumpsandFans所以，电动机的功率为（安全系数取K=1.15）：可见，这时需更换电机。%60020)kW(699.236.05.255920000202020sh20pqPV)kW(22＞)kW(81.2398.0699.2315.1tmsh20grPKP2、转速n变化时性能参数的换算（比例定律）1,122mpmpDD000HHqqnnVV=30shshPP注意：上述等式为联等式；因n→qV→H→Psh。华北电力大学流体力学及泵与风机课程组泵与风机PumpsandFans【例1-5】已知某电厂的锅炉送风机用960r/min的电机驱动时，流量qV1=261000m3/h，全压p1=6864Pa，需要的轴功率为Psh=570kW。当流量减小到qV2=158000m3/h时，问这时的转速应为多少？相应的轴功率、全压为多少？设空气密度不变。【解】由比例定律得：按照现有电机的档次，取n2=580r/min，则：581(r/min)2610001580009601212VVqqnn2505.5(Pa)9605806864222112nnpp)(19605805312kW267031shshnnPP同理，利用相似定律还可换算出几何尺寸改变时的性能参数。华北电力大学流体力学及泵与风机课程组泵与风机PumpsandFans3、相似泵与风机性能曲线的换算求：相似泵（D2、n）的性能曲线？四、相似定律的应用已知：某泵（D20、n0）的性能曲线。描点：用光滑曲线连接A、B、C、D、E…各点，即可得相似泵（D2、n）的性能曲线。在原始曲线上任取若干点ABCDE……读流量qV0值qV0A读扬程H0值H0A相似点定义为：A’B’C’D’E’……计算相似点流量qV值qVA‘计算相似点扬程H值HA’列表：计算依据：cnDH222cnDqV32A’HqVOnnAn0n0-qVH-qV华北电力大学流体力学及泵与风机课程组泵与风机PumpsandFans一、通用性能曲线§1-9泵与风机的通用性能曲线三、相似工况点与不相似工况点二、通用性能曲线的绘制华北电力大学流体力学及泵与风机课程组泵与风机PumpsandFans把一台泵与风机在各种不同转速下的性能曲线绘制在一张图上所得到的曲线。一、通用性能曲线二、通用性能曲线的绘制1、试验绘制通用性能曲线将某台泵或风机在一系列不同的转速下进行试验，测出不同转速下，在不同工况时的qV、H(或p)和Psh，然后在一张图上作出一系列相应的H-qV等效曲线。优点是准确可靠，缺点是试验工作量大，浪费了人力物力。华北电力大学流体力学及泵与风机课程组泵与风机PumpsandFans理论绘制通用性能曲线以比例定律为基础。相似工况点的参数应满足：二、通用性能曲线的绘制2、理论绘制通用性能曲线由于相似工况点的效率相等，则可利用转速为n0时的效率曲线0-qV作出转速为n时的效率曲线-qV。0ABnnqqVV和20ABnnHH那么，相似工况点是按什么规律变化的呢？20ABnnppn转速不同时的效率换算n0-qVnn0H-qVHqVOA’A华北电力大学流体力学及泵与风机课程组泵与风机PumpsandFans工况相似的一系列点其扬程（或全压）与流量的平方之比为一常数，即二、通用性能曲线的绘制2、理论绘制通用性能曲线当转速改变时，工况相似的一系列点是按顶点过坐标原点的二次抛物线规律变化的，称此抛物线为相似抛物线。常数Ki取决于H-qV曲线上某点的参数，它表征了一簇抛物线。或21VqkH22Vqkp上述结论以等效的相似定律为基础，故相似抛物线上的点是等效点，相似抛物线又称等效曲线。但实践证明，由于转速效应，实际等效曲线偏离相似抛物线而成椭圆形。华北电力大学流体力学及泵与风机课程组泵与风机PumpsandFans三、相似工况点与不相似工况点相似工况点和不相似工况点的区分A点和B点表征了泵在同一转速下的不同工况点，故不是相似工况点。A点和M点位于同一条管路性能曲线（其顶点未位于坐标原点）上，它们表示了泵变速运行时的不同运行工况点，故亦不是相似工况点。在同一条相似抛物线上的点符合工况相似；而不同抛物线上的点之间不存在相似关系，不能用比例定律进行相似换算。把握这一点，对正确地确定泵与风机变速运行时的运行工况点及其性能参数的换算非常重要。华北电力大学流体力学及泵与风机课程组泵与风机PumpsandFans【例1-6】如右图所示，某台可变速运行的离心泵，在转速n0下的运行工况点为M(qVM，HM)，当降转速后，流量减小到qVA，试确定这时的转速。【解】①．确定变速后的运行工况点A(qVA，HA)；③．过A点作相似抛物线，求A点对应的相似工况点B；2AA/VqHk④．利用比例定律对这两点的参数进行换算，以确定满足要求的转速：②．将qVA、HA代入下式以确定相似抛物线的k值；qVBHBHAqVMqVAqVHOH-qVHC-qVMABBABA0HHqqnnVV华北电力大学流体力学及泵与风机课程组泵与风机PumpsandFans某台可变速运行的离心式通风机在转速n0下的运行工况点为M(qVM，pM)，如下图所示。当降转速后，流量减小到qVA，试定性确定这时的转速。MqVMqVAqVpOp-qVpC-qV华北电力大学流体力学及泵与风机课程组泵与风机PumpsandFans1、试写出等效的泵与风机相似三定律的表达式并叙述之。2、如何理解尺寸效应和转速效应？3、泵与风机转速变化前后的运行工况点是否一定相似？为什么？华北电力大学流体力学及泵与风机课程组泵与风机PumpsandFans本次课作业1-6，1-7