1、華北電力大學(xué)華北電力大學(xué)流體力學(xué)及泵與風(fēng)機(jī)課程組流體力學(xué)及泵與風(fēng)機(jī)課程組泵與風(fēng)機(jī)泵與風(fēng)機(jī) Pumps and FansPumps and Fans華北電力大學(xué)華北電力大學(xué)流體力學(xué)及泵與風(fēng)機(jī)課程組流體力學(xué)及泵與風(fēng)機(jī)課程組泵與風(fēng)機(jī)泵與風(fēng)機(jī) Pumps and FansPumps and Fans一一、比轉(zhuǎn)速、比轉(zhuǎn)速 1-10 1-10 比轉(zhuǎn)速和型式數(shù)比轉(zhuǎn)速和型式數(shù) 二、二、型式數(shù)型式數(shù) 問題的提出問題的提出 華北電力大學(xué)華北電力大學(xué)流體力學(xué)及泵與風(fēng)機(jī)課程組流體力學(xué)及泵與風(fēng)機(jī)課程組泵與風(fēng)機(jī)泵與風(fēng)機(jī) Pumps and FansPumps and Fans問題的提出問題的提出 相似設(shè)計(jì)相似設(shè)計(jì)如何選型

2、如何選型目的：目的：流量相似定律流量相似定律 qV, H, n眼花繚亂；眼花繚亂；結(jié)構(gòu)型式結(jié)構(gòu)型式結(jié)構(gòu)尺寸結(jié)構(gòu)尺寸尋求：尋求： 綜合的特征參數(shù)綜合的特征參數(shù)= = ( (參數(shù)參數(shù), ,結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)) )或全壓相似定律或全壓相似定律揚(yáng)程相似定律揚(yáng)程相似定律構(gòu)造之；構(gòu)造之；用于泵與風(fēng)機(jī)的理論研究、選擇和設(shè)計(jì)中。用于泵與風(fēng)機(jī)的理論研究、選擇和設(shè)計(jì)中。1.32cnDqmpV2.222cnDHmp平方，平方，立方立方除以除以華北電力大學(xué)華北電力大學(xué)流體力學(xué)及泵與風(fēng)機(jī)課程組流體力學(xué)及泵與風(fēng)機(jī)課程組泵與風(fēng)機(jī)泵與風(fēng)機(jī) Pumps and FansPumps and Fans （一）泵的比轉(zhuǎn)速（一）泵的比轉(zhuǎn)速 4/

3、3s65. 3HqnnV（1-119） 3.653.65引自原蘇聯(lián)水輪機(jī)的比轉(zhuǎn)速：引自原蘇聯(lián)水輪機(jī)的比轉(zhuǎn)速：4/5sHPnn ，將，將P（馬力，（馬力，PS）Pe =7351000HgqV 由于各國習(xí)慣采用的計(jì)算泵比轉(zhuǎn)速的公式不同，以及對流由于各國習(xí)慣采用的計(jì)算泵比轉(zhuǎn)速的公式不同，以及對流量、揚(yáng)程、轉(zhuǎn)速所取的單位不同，使得對同一臺泵計(jì)算出來的量、揚(yáng)程、轉(zhuǎn)速所取的單位不同，使得對同一臺泵計(jì)算出來的比轉(zhuǎn)速的數(shù)值就不同。其換算關(guān)系如表比轉(zhuǎn)速的數(shù)值就不同。其換算關(guān)系如表1-71-7所示。所示。華北電力大學(xué)華北電力大學(xué)流體力學(xué)及泵與風(fēng)機(jī)課程組流體力學(xué)及泵與風(fēng)機(jī)課程組泵與風(fēng)機(jī)泵與風(fēng)機(jī) Pumps and

4、FansPumps and Fans 表表1-7 不同單位比轉(zhuǎn)速的換算不同單位比轉(zhuǎn)速的換算計(jì)算公式國 別中國、前蘇聯(lián)美 國英 國日 本德 國單 位qVm3/sUSgal/minUKgal/minm3/minm3/sHmftftmmnr/minr/minr/minr/minr/min換 算 關(guān) 系 114.16 12.892.12 3.650.0706 10.910.150.2580.0776 1.1 1 0.1640.2830.47176.686.08 11.7220.27403.883.53 0.581 1 注注 ft英尺； USgal美加侖；UKgal英加侖4/3s65. 3HqnnV4/

5、3qHqnnV華北電力大學(xué)華北電力大學(xué)流體力學(xué)及泵與風(fēng)機(jī)課程組流體力學(xué)及泵與風(fēng)機(jī)課程組泵與風(fēng)機(jī)泵與風(fēng)機(jī) Pumps and FansPumps and Fans（二）風(fēng)機(jī)的比轉(zhuǎn)速：（二）風(fēng)機(jī)的比轉(zhuǎn)速： 3/420ypqnnV（1-1221-122）4/3y2 . 1pqnnV（1-1231-123） 由于公制壓強(qiáng)單位由于公制壓強(qiáng)單位kgf/m2=9.80665Pa，所以，所以，公制單位公制單位的比轉(zhuǎn)速的比轉(zhuǎn)速是是SI制單位比轉(zhuǎn)速的制單位比轉(zhuǎn)速的9.806653/4倍倍，并取整。，并取整。（三）關(guān)于比轉(zhuǎn)速的幾點(diǎn)說明（三）關(guān)于比轉(zhuǎn)速的幾點(diǎn)說明 1 比轉(zhuǎn)速是工況的函數(shù)，取最佳工況比轉(zhuǎn)速是工況的函數(shù)，

6、取最佳工況取值取值。 2 比轉(zhuǎn)速是由相似定律引出的一個(gè)用于比轉(zhuǎn)速是由相似定律引出的一個(gè)用于的的，與轉(zhuǎn)速無關(guān)。，與轉(zhuǎn)速無關(guān)。 華北電力大學(xué)華北電力大學(xué)流體力學(xué)及泵與風(fēng)機(jī)課程組流體力學(xué)及泵與風(fēng)機(jī)課程組泵與風(fēng)機(jī)泵與風(fēng)機(jī) Pumps and FansPumps and Fans 3 不是不是相似相似，而是而是相似的必然相似的必然：即兩臺幾何相：即兩臺幾何相似的泵或風(fēng)機(jī)比轉(zhuǎn)速必然相等；相反，則不然。似的泵或風(fēng)機(jī)比轉(zhuǎn)速必然相等；相反，則不然。 4 ，所以，計(jì)算比轉(zhuǎn)速時(shí)，所以，計(jì)算比轉(zhuǎn)速時(shí). 對對泵，泵，以qV /2qV. 對對泵，泵，以H/iH. 對雙吸多級泵，對雙吸多級泵，以qV、H. 參數(shù)單位：參數(shù)單

7、位：qV（m3/s）、H（m）、p（Pa）、n（r/min）3、用比轉(zhuǎn)速可以大致決定泵與風(fēng)機(jī)的型式、用比轉(zhuǎn)速可以大致決定泵與風(fēng)機(jī)的型式1、比轉(zhuǎn)速可以反映泵與風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、比轉(zhuǎn)速可以反映泵與風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)2、比轉(zhuǎn)速可以大致反映性能曲線的變化趨勢、比轉(zhuǎn)速可以大致反映性能曲線的變化趨勢 4、用比轉(zhuǎn)速可以進(jìn)行泵與風(fēng)機(jī)的相似設(shè)計(jì)、用比轉(zhuǎn)速可以進(jìn)行泵與風(fēng)機(jī)的相似設(shè)計(jì)華北電力大學(xué)華北電力大學(xué)流體力學(xué)及泵與風(fēng)機(jī)課程組流體力學(xué)及泵與風(fēng)機(jī)課程組泵與風(fēng)機(jī)泵與風(fēng)機(jī) Pumps and FansPumps and Fans 泵的類型離心泵混流泵軸流泵低比轉(zhuǎn)速中比轉(zhuǎn)速高比轉(zhuǎn)速比轉(zhuǎn)速ns30ns8080ns150150n

8、s300300ns500500ns1000葉輪形狀尺寸比D2/D032.31.81.41.21.11葉片形狀柱形葉片入口處扭曲出口處柱形扭曲葉片扭曲葉片翼形葉片性能曲線形狀表表1-9 比轉(zhuǎn)速與葉輪形狀和性能曲線形狀的關(guān)系比轉(zhuǎn)速與葉輪形狀和性能曲線形狀的關(guān)系華北電力大學(xué)華北電力大學(xué)流體力學(xué)及泵與風(fēng)機(jī)課程組流體力學(xué)及泵與風(fēng)機(jī)課程組泵與風(fēng)機(jī)泵與風(fēng)機(jī) Pumps and FansPumps and Fans續(xù)表續(xù)表1-91-9 泵的類型離心泵混流泵軸流泵低比轉(zhuǎn)速中比轉(zhuǎn)速高比轉(zhuǎn)速揚(yáng)程-流量曲線特點(diǎn)關(guān)死揚(yáng)程為設(shè)計(jì)工況的1.11.3倍揚(yáng)程隨流量減少而增加，。 關(guān)死揚(yáng)程為設(shè)計(jì)工況的1.51.8倍揚(yáng)程隨流量減少

9、而增加，關(guān)死揚(yáng)程為設(shè)計(jì)工況的2倍左右，揚(yáng)程隨流量減少而。功率-流量曲線特點(diǎn)，軸功率隨流量增加而上升流量變動(dòng)時(shí)軸功率，設(shè)計(jì)工況附近變化比較少，以后軸功率隨流量增大而下降效率-流量曲線特點(diǎn)比軸流泵平坦華北電力大學(xué)華北電力大學(xué)流體力學(xué)及泵與風(fēng)機(jī)課程組流體力學(xué)及泵與風(fēng)機(jī)課程組泵與風(fēng)機(jī)泵與風(fēng)機(jī) Pumps and FansPumps and Fans 比轉(zhuǎn)速比轉(zhuǎn)速在實(shí)際應(yīng)用中在實(shí)際應(yīng)用中的的主要主要缺點(diǎn)缺點(diǎn)是：它是一個(gè)是：它是一個(gè)有因次有因次的相的相似準(zhǔn)則數(shù)，因而似準(zhǔn)則數(shù)，因而其通用性受到很大限制其通用性受到很大限制，也，也不利于學(xué)術(shù)交流不利于學(xué)術(shù)交流和和國際間的貿(mào)易往來國際間的貿(mào)易往來。 為此，國際標(biāo)

10、準(zhǔn)化組織（為此，國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO/TC）定義了無因次型式數(shù)，）定義了無因次型式數(shù)，其計(jì)算公式為：其計(jì)算公式為：4/3)g(2HqnV（1-124） 并以此取代現(xiàn)在用的比轉(zhuǎn)速。并以此取代現(xiàn)在用的比轉(zhuǎn)速。華北電力大學(xué)華北電力大學(xué)流體力學(xué)及泵與風(fēng)機(jī)課程組流體力學(xué)及泵與風(fēng)機(jī)課程組泵與風(fēng)機(jī)泵與風(fēng)機(jī) Pumps and FansPumps and Fans 由于它是無因次數(shù)，因而具有廣泛的通用性；由于它是無因次數(shù)，因而具有廣泛的通用性； 作為兩泵流動(dòng)的相似準(zhǔn)則數(shù)，物理意義清楚，概念統(tǒng)作為兩泵流動(dòng)的相似準(zhǔn)則數(shù)，物理意義清楚，概念統(tǒng)一，便于理解和掌握；一，便于理解和掌握； 與泵所輸送流體的密度無關(guān)，可唯

11、一地確定葉輪的幾與泵所輸送流體的密度無關(guān)，可唯一地確定葉輪的幾何形狀。何形狀。 使用缺點(diǎn)是數(shù)值偏小。使用缺點(diǎn)是數(shù)值偏小。二、型式數(shù)二、型式數(shù)應(yīng)用型式數(shù)的主要優(yōu)點(diǎn)是：應(yīng)用型式數(shù)的主要優(yōu)點(diǎn)是：華北電力大學(xué)華北電力大學(xué)流體力學(xué)及泵與風(fēng)機(jī)課程組流體力學(xué)及泵與風(fēng)機(jī)課程組泵與風(fēng)機(jī)泵與風(fēng)機(jī) Pumps and FansPumps and Fans3-2 葉片式通風(fēng)機(jī)的無因次性能葉片式通風(fēng)機(jī)的無因次性能曲線和空氣動(dòng)力學(xué)略圖曲線和空氣動(dòng)力學(xué)略圖一、問題的提出一、問題的提出二、無因次性能參數(shù)和無因次性能曲線二、無因次性能參數(shù)和無因次性能曲線三、無因次性能參數(shù)的意義三、無因次性能參數(shù)的意義四、通風(fēng)機(jī)的空氣動(dòng)力學(xué)略圖

12、四、通風(fēng)機(jī)的空氣動(dòng)力學(xué)略圖華北電力大學(xué)華北電力大學(xué)流體力學(xué)及泵與風(fēng)機(jī)課程組流體力學(xué)及泵與風(fēng)機(jī)課程組泵與風(fēng)機(jī)泵與風(fēng)機(jī) Pumps and FansPumps and Fans 根據(jù)工程需要，我們可的相似，從而，以完成風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)、選擇工作。 工程實(shí)際,（不同類型、不相似），以完成相應(yīng)的工作；但，也就，。華北電力大學(xué)華北電力大學(xué)流體力學(xué)及泵與風(fēng)機(jī)課程組流體力學(xué)及泵與風(fēng)機(jī)課程組泵與風(fēng)機(jī)泵與風(fēng)機(jī) Pumps and FansPumps and Fans一、問題的提出一、問題的提出 那么就可以將所有不同系列風(fēng)機(jī)的性能曲線繪制在一個(gè)圖上進(jìn)行比較了，事實(shí)上這是可能的。事實(shí)上這是可能的。 因?yàn)橐驗(yàn)橐蚨簿椭荒芾L

13、制一條曲線了 。 由于這時(shí)的參數(shù)已沒有因次，故稱為。由稱為無因次性能曲線。從而，。 華北電力大學(xué)華北電力大學(xué)流體力學(xué)及泵與風(fēng)機(jī)課程組流體力學(xué)及泵與風(fēng)機(jī)課程組泵與風(fēng)機(jī)泵與風(fēng)機(jī) Pumps and FansPumps and Fans1.32cnDqmpV )m(4222222ADD 葉輪圓面積；2.222cnDpmp(m/s)60222unDnD 葉輪圓周速度；3.352shcnDPmp)kg/m(3流體的密度。華北電力大學(xué)華北電力大學(xué)流體力學(xué)及泵與風(fēng)機(jī)課程組流體力學(xué)及泵與風(fēng)機(jī)課程組泵與風(fēng)機(jī)泵與風(fēng)機(jī) Pumps and FansPumps and Fans二、無因次性能參數(shù)和無因次性能曲線二、無

14、因次性能參數(shù)和無因次性能曲線 效率系數(shù)：功率系數(shù)：全壓系數(shù)：流量系數(shù)：23222221000AuPPuppAuqqshshVV（3-2）（3-4）（3-7）華北電力大學(xué)華北電力大學(xué)流體力學(xué)及泵與風(fēng)機(jī)課程組流體力學(xué)及泵與風(fēng)機(jī)課程組泵與風(fēng)機(jī)泵與風(fēng)機(jī) Pumps and FansPumps and Fans二、無因次性能參數(shù)和無因次性能曲線二、無因次性能參數(shù)和無因次性能曲線圖圖3-15是是4-13（72）通風(fēng)機(jī)的性能曲線和無因次性能曲線。）通風(fēng)機(jī)的性能曲線和無因次性能曲線。由圖不難看出，兩者形狀完全相同。由圖不難看出，兩者形狀完全相同。 應(yīng)該指出：當(dāng)應(yīng)該指出：當(dāng) n和和 D2較大時(shí)，由于較大時(shí)，由于

15、的影響，兩者會略有不同。的影響，兩者會略有不同。 華北電力大學(xué)華北電力大學(xué)流體力學(xué)及泵與風(fēng)機(jī)課程組流體力學(xué)及泵與風(fēng)機(jī)課程組泵與風(fēng)機(jī)泵與風(fēng)機(jī) Pumps and FansPumps and Fans三、無因次性能參數(shù)的意義三、無因次性能參數(shù)的意義1、換言之：它是相似準(zhǔn)則數(shù)，是相似的結(jié)果換言之：它是相似準(zhǔn)則數(shù)，是相似的結(jié)果 。 2、與通風(fēng)機(jī)的與通風(fēng)機(jī)的幾何尺寸、幾何尺寸、 轉(zhuǎn)速及輸送流體的種類無關(guān)，轉(zhuǎn)速及輸送流體的種類無關(guān)， 而而。 故可以將不故可以將不同系列通風(fēng)機(jī)的無因次性能曲線集中在一起，同系列通風(fēng)機(jī)的無因次性能曲線集中在一起， 以便進(jìn)行通風(fēng)以便進(jìn)行通風(fēng)機(jī)性能的比較、選擇。機(jī)性能的比較、選擇。

16、華北電力大學(xué)華北電力大學(xué)流體力學(xué)及泵與風(fēng)機(jī)課程組流體力學(xué)及泵與風(fēng)機(jī)課程組泵與風(fēng)機(jī)泵與風(fēng)機(jī) Pumps and FansPumps and Fans 由于同一系列的通風(fēng)機(jī)都是按相似方法設(shè)計(jì)的，因此，它由于同一系列的通風(fēng)機(jī)都是按相似方法設(shè)計(jì)的，因此，它們的無因次性能曲線相同，流道的幾何形狀相似。故們的無因次性能曲線相同，流道的幾何形狀相似。故 即，相似的通風(fēng)機(jī)，每臺所有各通流部分的尺寸與其葉輪即，相似的通風(fēng)機(jī)，每臺所有各通流部分的尺寸與其葉輪外徑外徑D2的比值都對應(yīng)相等。為了便于系列相似設(shè)計(jì)，風(fēng)機(jī)行業(yè)的比值都對應(yīng)相等。為了便于系列相似設(shè)計(jì)，風(fēng)機(jī)行業(yè)通常通常， 。lDDDDbbbb 2m2P1m1P

17、2m2p1m1p華北電力大學(xué)華北電力大學(xué)流體力學(xué)及泵與風(fēng)機(jī)課程組流體力學(xué)及泵與風(fēng)機(jī)課程組泵與風(fēng)機(jī)泵與風(fēng)機(jī) Pumps and FansPumps and Fans，4-73型離心通風(fēng)機(jī)例圖如圖型離心通風(fēng)機(jī)例圖如圖3-16所示。使用所示。使用之，之，又大大，又大大了了。 華北電力大學(xué)華北電力大學(xué)流體力學(xué)及泵與風(fēng)機(jī)課程組流體力學(xué)及泵與風(fēng)機(jī)課程組泵與風(fēng)機(jī)泵與風(fēng)機(jī) Pumps and FansPumps and Fans3-3 葉片式通風(fēng)機(jī)的葉片式通風(fēng)機(jī)的選擇曲線概述選擇曲線概述一、什么是葉片式通風(fēng)機(jī)的選擇曲線一、什么是葉片式通風(fēng)機(jī)的選擇曲線二、目的二、目的三、三組等值線及其特點(diǎn)三、三組等值線及其特點(diǎn)

18、華北電力大學(xué)華北電力大學(xué)流體力學(xué)及泵與風(fēng)機(jī)課程組流體力學(xué)及泵與風(fēng)機(jī)課程組泵與風(fēng)機(jī)泵與風(fēng)機(jī) Pumps and FansPumps and Fans選擇曲線是用選擇曲線是用把在把在下，下，上工作范圍內(nèi)工況點(diǎn)的上工作范圍內(nèi)工況點(diǎn)的的的D2，n、u2以及相應(yīng)的以及相應(yīng)的qV、p、Pgr的一種曲線，也稱同系列通風(fēng)機(jī)的對數(shù)坐標(biāo)圖。的一種曲線，也稱同系列通風(fēng)機(jī)的對數(shù)坐標(biāo)圖。選擇曲線表示了同系列通風(fēng)機(jī)的主要參數(shù)選擇曲線表示了同系列通風(fēng)機(jī)的主要參數(shù)n、D2、u2、qV、p、及及Pgr等之間的關(guān)系。圖等之間的關(guān)系。圖3-17是是G-4-13.2（73）型離心通風(fēng)機(jī)的）型離心通風(fēng)機(jī)的選擇曲線。選擇曲線。便于選擇風(fēng)

19、機(jī)產(chǎn)品（由制造廠提供風(fēng)機(jī)）。便于選擇風(fēng)機(jī)產(chǎn)品（由制造廠提供風(fēng)機(jī)）。華北電力大學(xué)華北電力大學(xué)流體力學(xué)及泵與風(fēng)機(jī)課程組流體力學(xué)及泵與風(fēng)機(jī)課程組泵與風(fēng)機(jī)泵與風(fēng)機(jī) Pumps and FansPumps and Fans三、三組等值線及其特點(diǎn)三、三組等值線及其特點(diǎn)華北電力大學(xué)華北電力大學(xué)流體力學(xué)及泵與風(fēng)機(jī)課程組流體力學(xué)及泵與風(fēng)機(jī)課程組泵與風(fēng)機(jī)泵與風(fēng)機(jī) Pumps and FansPumps and Fans三、三組等值線及其特點(diǎn)三、三組等值線及其特點(diǎn)等機(jī)號線所通過的幾條性能曲線表示在等機(jī)號線所通過的幾條性能曲線表示在下的性能曲線下的性能曲線等轉(zhuǎn)速線所通過的幾條性能曲線表示在等轉(zhuǎn)速線所通過的幾條性能曲線表示在的性能曲線，轉(zhuǎn)速為電機(jī)的銘牌轉(zhuǎn)速或配上皮帶輪后所能達(dá)的性能曲線，轉(zhuǎn)速為電機(jī)的銘牌轉(zhuǎn)速或配上皮帶輪后所能達(dá)到的轉(zhuǎn)速；到的轉(zhuǎn)速；等功率線其功率為電機(jī)系列產(chǎn)品的功率，即等功率線其功率為電機(jī)系列產(chǎn)品的功率，即 ，等，等Pgr線則不一定通過性能曲線中的最高效率點(diǎn)；線則不一定通過性能曲線中的最高效率點(diǎn)； 在使用時(shí)，應(yīng)先在使用時(shí)，應(yīng)先化為化為，然后再查