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1、第五章 轴流泵与风机 大流量 低扬程 风压 1 与相同容量的离心式相比较 轴流式结构紧凑 外形尺寸小 重量轻 2 动叶可调轴流式泵与风机的变工况性能好 3 动叶可调轴流式泵与风机的转子结构复杂 转动部件多 制造困难 维护工作量大 4 轴流风机噪声大 一 轴流泵与风机的特点 高比转速 大流量 低扬程 风压 轴流泵大多用于火电发电厂的循环水泵 南水北调用泵 轴流风机大多用作大容量火力发电机组锅炉送风机和引风机 总之 轴流式适宜用于需要流量大 扬程 全压 低的场合 应用 工作原理 流体沿轴向流入叶片通道 当叶轮在原动机驱动旋转时 旋转着的叶片给绕流流体一个轴向的推力 此叶片的推力对流体作功 使流体的
2、能量增加并沿轴向排出 叶轮连续旋转即形成轴流式泵与风机的连续工作 二 轴流泵与风机的工作原理 三 轴流泵与风机的结构形式及主要部件 一 轴流泵的结构形式轴流泵只能是单吸入 通常都是单级 泵轴方向有立式和卧式两种 大型轴流泵的叶轮叶片有固定式和可调式两种 其中可调式又分为半可调式和全可调式两种 叶片全可调式在泵运行中可随时按工作要求调节叶轮叶片的出口安装角 以实现经济运行 叶片半可调式只能在停泵时对叶片安装角进行调整 二 轴流泵的主要部件 轴流泵的特点是流量大 扬程低 三 轴流风机的结构形式 四 轴流风机的主要部件 四 流体在叶轮中的运动及速度三角形 一 叶轮流道投影图及其流动分析假设 1 叶轮
3、流道投影图 流体在轴流式叶轮内的流动同样是十分复杂的空间运动 在分析和计算流体流经轴流式叶轮的流动状态时 常做如下假设 1 机翼理论 认为流体流过轴流式叶轮时 与飞机在大气中飞行十分相似 因此 在研究轴流式泵与风机的叶轮理论时 除可以采用研究离心式泵与风机时所采用的方法外 还可采用机翼理论进行分析 2 流动分析假设 2 圆柱层无关性 认为叶轮中流体微团是在以泵与风机的轴线为轴心线的圆柱面 称为流面 上流动 且相邻两圆柱面上的流动互不相干 也就是说 在叶轮的流动区域内 流体微团不存在径向分速 为此 可用r和r dr的两个无限接近的圆柱面截取一个微小圆柱层 取出并沿其母线方向切开展成平面图 得平面
4、叶栅或称直线叶栅 叶栅是由同一叶型的叶片以相等的间距排列而成 由于叶栅中每一个翼型的绕流情况相同 因此 只要研究一个翼型的绕流运动即可概括一般 研究轴流式泵与风机叶轮内流体的流动 就简化为沿叶片长度研究对应几个圆柱面的叶栅中绕翼型的流动 把几个圆柱面上的绕翼型的流动串联起来 就得到了流体在轴流式叶轮内的流动情况 3 翼型和叶栅的几何参数 机翼一词常用于航空工程 也可泛指相对于流体运动的各种升力装置 汽轮机叶片 轴流泵与风机叶片等都是机翼 第一次最早的机翼是模仿风筝的 在骨架上张蒙布 基本上是平板 在实践中发现弯板比平板好 能用于较大的迎角范围 1903年莱特兄弟研制出薄而带正弯度的翼型 儒可夫
5、斯基的机翼理论出来之后 明确低速翼型应是圆头 应该有上下缘翼面 圆头能适应于更大的迎角范围 二 叶轮流动及速度三角形 五 流体绕流翼型的空气动力特性 研究轴流式泵与风机叶轮内的能量转换时 可采用和研究离心式叶轮内的能量转换同样的方法 已推导能量方程式完全适合于轴流式泵与风机 随着科学的发展 人们发现 流体流经轴流式泵与风机时 其翼型与流体的相互作用和气流绕流机翼时的情况相似 由于在机翼方面已经积累了丰富的实验资料 因此 人们也就越来越倾向于借助机翼理论来分析轴流式泵与风机叶轮内的流动情况 并进行设计 利用机翼理论导出轴流式泵与风机的能量方程式的另一种形式 轴流式泵与风机的叶片为机翼型叶片 它利用机翼型叶片的升力原理工作 当流体与翼型叶片作相对运动时 流体绕翼型叶片 在叶片的凸面上断面小 流速大 压强低 在叶片的凹面断面大 流速小 压强高 在叶片的凸 凹产生一压强差 这一压强差作用在垂直于机翼的有效面积上 就产生一指向凸面的力 即升力 根据作用力与反作用力定律 叶片对流体产生一大小相等 方向相反的反作用力 即反升力 流体在叶轮中运动时 由于反升力的作用 使流体的能量获得提高 一 孤立翼型的空气动力特性 六 轴流泵与风机的能量方程 轴流式泵与风机的性能曲线 单个叶轮 单个叶轮后置导叶 单个叶轮前置导叶 单个叶轮前后置导叶 轴流式泵与风机的结构形式
