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1、内蒙古工业大学内蒙古工业大学 化工学院化工学院 王红王红第四章 泵 内蒙古工业大学内蒙古工业大学 化工学院化工学院 王红王红4.3.4 离心泵的相似原理及其应用几何相似 运动相似 动力相似进口速度三角形相似 Re(雷诺数)相等Re对应相等流动阻力系数相等 输送同一种液体 (=，=)两台几何相似的离心泵，只有在n这个转速 下，才能做到运动相似的同时保持两机对 应雷诺数相等。内蒙古工业大学内蒙古工业大学 化工学院化工学院 王红王红 同一台离心泵(n=n)，在不同转速下输送同一种 液体 (=，=)不会同时有运动相似和动力相似，使相似原理 无法应用于离心泵变转速工况的计算。 一般离心泵内液流的雷诺数都
2、大于临界雷诺数，此时雷诺数对阻力系数的影响不大，自动满足动力相似自动保证模型机和实物机的流动介质所受到的 阻力成比例。输送的液体粘度很大 泵的尺寸很小 试验转速很低 考虑Re对流动 相似的影响内蒙古工业大学内蒙古工业大学 化工学院化工学院 王红王红一. 离心泵的相似定律和比例定律1. 相似定律几何相似、运动相似流经两相似泵的液体密度相同2. 比例定律：同一台泵在转速不同而工况相似时，泵 的性能参数与转速的关系。(相似定律 的特例)内蒙古工业大学内蒙古工业大学 化工学院化工学院 王红王红二. 比转数1. 比转数的概念折引流量折引扬程折引功率相 似 准 数有因次几何相似的离心泵在工况相似时，其对应
3、的 扬程、流量、功率与泵尺寸、转速的组合Q、H、N各自相等。 比转数用途：折引流量、折引杨程是离心泵工况 相似时其值对应相等的相似准数。内蒙古工业大学内蒙古工业大学 化工学院化工学院 王红王红 定义：比转数ns是判别两离心泵是否相似的相似准数。ns 因次：比转数的概念最初用在水轮机上注意：.双吸泵：流量以一半代入 .如果是多级泵，且各级叶轮相同，以H/i 代入(H为泵的总扬程，i是泵的级数) .用最高效率点的Q和H来计算ns .比转数是有因次的，根据各参数采用的 单位不同有不同的比转数值内蒙古工业大学内蒙古工业大学 化工学院化工学院 王红王红 比转数的含义：.几何相似的离心泵，在工况相似时，有
4、.泵的比转数规定为对应效率最高点(max).比转数是判别离心泵相似性的相似准数，.比转数大小与输送液体性质无关，而与叶轮相同的比转数工况下的比转数因次为形状和泵的性能曲线密切相关2. 不同比转数泵的特点比转数大反映泵的流量大，扬程低。 比转数小反映泵的流量小，扬程高。内蒙古工业大学内蒙古工业大学 化工学院化工学院 王红王红离心泵：ns=3080的低比转数离心泵 ns=80150的中比转数离心泵 ns=150300的高比转数离心泵混流泵：ns=300500的离心泵轴流泵：ns=5001000的泵三. 离心泵相似理论应用举例1. 求同一个泵在不同转速时的性能曲线比例定律内蒙古工业大学内蒙古工业大学
5、 化工学院化工学院 王红王红2. 求不同尺寸几何相似泵的性能曲线离心泵的通用特性曲线 各转速时相似对应点 的效率应相同，故将 各转速时相似对应点 连成曲线，所得到的 曲线就是泵的等效曲 线 将泵在不同转速时的性能 曲线绘于一张图上，称为 泵的通用特性曲线已知某泵转速为n，叶轮外径为D2时的性能曲 线，求转速不变，叶轮外径为D2的几何相似 泵的性能曲线内蒙古工业大学内蒙古工业大学 化工学院化工学院 王红王红相似定律：3. 根据工作点的要求确定泵的工作转速已知某离心泵在转速为n时的性能曲线为H-Q，今 要求此泵在W点(HW，QW)工作时的工作转速nw。比例定律内蒙古工业大学内蒙古工业大学 化工学院
6、化工学院 王红王红两式联立可得到与W点工况相 似的对应点的参数关系为：相似抛物线通过作图法可求得w点的工作转速为：4. 用相似方法设计泵 模型换算法用途：用于将实型泵设计为模型泵，进行模型试验用于按照选择的模型泵设计实型泵内蒙古工业大学内蒙古工业大学 化工学院化工学院 王红王红设计步骤： 按给定的参数(转速n，流量QW，扬程HW)计算 欲设计泵的比转数ns。 选择性能良好的模型泵，模型泵的比转数应与 欲设计泵的比转数相等(或接近)。 根据模型泵的尺寸和欲设计泵的参数，按相似 定律确定欲设计泵与模型泵的尺寸换算系数( 缩放比il=D/D)例：已知选定的模型泵的尺寸为D(如叶轮外径)，转 速为n时
7、的性能曲线为H-Q，今求一转速相同，性能 参数为HW，QW的实物泵的尺寸(或缩放比)。相似定律内蒙古工业大学内蒙古工业大学 化工学院化工学院 王红王红相似抛物线(H1，Q1)将已知值Q1(或H1)代入 相似定律关系式缩放比： 在转速相同时，按相似泵性能参数换算关系， 作出欲设计泵的性能曲线。内蒙古工业大学内蒙古工业大学 化工学院化工学院 王红王红离心泵叶轮的切割 定义：离心泵叶轮的切割是指其叶轮外径被切割 变小的工况。叶轮外径切割后与切割前的叶轮不符合几何相 似条件，切割前后性能参数的变化关系不能用 相似定律关系式，而要用切割定律关系式。一. 切割定律 当泵的叶轮外径被切割的量不大时，叶轮切割
8、前 后，叶道出口处液流速度三角形对应相似的工况 称为切割对应工况。1. 中、低比转数离心泵切割定律的表达式D2表示切割前的叶轮外径 D2表示切割后的叶轮外径内蒙古工业大学内蒙古工业大学 化工学院化工学院 王红王红即表示切割对应工况的扬程和流量 为直线关系，K为直线的斜率应用：如果给定叶轮切割后的Q和H，可计算出 K=H/Q，作出直线H=KQ与叶轮切割前的H-Q曲 线交于一点，得到该点的H和Q，由此即可根据切 割前叶轮直径D2求出切割后叶轮直径D2。或内蒙古工业大学内蒙古工业大学 化工学院化工学院 王红王红2. 高比转数离心泵的切割定律表达式即表示切割对应工况的扬程和流量 为抛物线关系，切割抛物线上的 各点都是切割对应工况。切割抛物线叶轮切割后的直径D2：或3. 叶轮外径允许的最大相对切割量
