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1、一一. 相似条件相似条件 要保证流体流动的相似，必须具备三个相要保证流体流动的相似，必须具备三个相似条件：似条件： 几何相似几何相似 运动相似运动相似 动力相似动力相似几何相似几何相似 几何相似是指几何相似是指模型模型和和原型原型各对应点的各对应点的几何尺寸几何尺寸成比例，成比例， 比值比值相等，相等，各对应角各对应角相等（包括叶相等（包括叶片数、安装角相等）。片数、安装角相等）。运动相似运动相似 运动相似是指运动相似是指模型模型和和原型原型各对应点的速度方向相同，各对应点的速度方向相同，大小大小成比例，成比例，比值比值相等，相等，对应角对应角相等，即流体在各对相等，即流体在各对应点的速度三角
2、形相似。应点的速度三角形相似。动力相似动力相似p动力相似是指动力相似是指模型模型和和原型原型中相对应的各种力的方中相对应的各种力的方向相同，大小成比例，比值相等。向相同，大小成比例，比值相等。p流体在泵内流动时主要受到以下四种力的作用：流体在泵内流动时主要受到以下四种力的作用： 惯性力惯性力 粘性力粘性力 重力重力 压力压力 |在泵与风机中的流动中起主要作用的力是惯在泵与风机中的流动中起主要作用的力是惯性力和粘性力性力和粘性力|惯性力和粘性力的相似准则是雷诺数惯性力和粘性力的相似准则是雷诺数Re,实实验证明，在验证明，在Re105时，已在平方阻力区内，时，已在平方阻力区内，这时，改变雷诺数，阻
3、力系数都不变，这一这时，改变雷诺数，阻力系数都不变，这一范围称为自动模化区。在这一区内，流动可范围称为自动模化区。在这一区内，流动可以满足动力相似的要求。以满足动力相似的要求。二二.相似泵相似泵(或风机或风机)参数间的关系参数间的关系 泵与风机各参数间的相似关系，也就是相泵与风机各参数间的相似关系，也就是相似工况的关系，而相似工况是建立在几何似工况的关系，而相似工况是建立在几何相似与运动相似的基础上的。相似与运动相似的基础上的。u流量流量与几何尺寸及转速的关系与几何尺寸及转速的关系u压头压头与几何尺寸及转速的关系与几何尺寸及转速的关系u功率功率与几何尺寸及转速的关系与几何尺寸及转速的关系1.流
4、量与几何尺寸及转速的关系2.压头与几何尺寸及转速的关系3.功率与几何尺寸及转速的关系经验证明，模型与原型的转速和几何尺寸相差不大经验证明，模型与原型的转速和几何尺寸相差不大经验证明，模型与原型的转速和几何尺寸相差不大经验证明，模型与原型的转速和几何尺寸相差不大时，可以认为二者的机械效率、容积效率、流动效时，可以认为二者的机械效率、容积效率、流动效时，可以认为二者的机械效率、容积效率、流动效时，可以认为二者的机械效率、容积效率、流动效率相等。率相等。率相等。率相等。三三. 相似定律的特例相似定律的特例1.改变改变转速转速时各参数的变化关系时各参数的变化关系2.改变改变几何尺寸几何尺寸时各参数的变
5、化关系时各参数的变化关系3.改变改变密度密度时各参数的变化关系时各参数的变化关系1.改变转速时各参数的变化关系改变转速时各参数的变化关系 比例定律比例定律 相似定律的一种特相似定律的一种特殊情况：殊情况： 两台泵或风机叶轮直径相等直径相等并输送相输送相同的流体同的流体时，即几何尺寸的比例常数等于1，重度的比例常数等于1。2.改变几何尺寸时各参数的变化关系改变几何尺寸时各参数的变化关系 当两台泵或风机的转速相同转速相同并输送相输送相同的流体同的流体时，转速的比例常数等于1，重度的比例常数等于1。3.改变密度时各参数的变化关系改变密度时各参数的变化关系 当两台泵或风机的转转速速相同并且几何尺寸几何
6、尺寸相同，即转速的比例常数等于1，几何尺寸的比例常数等于1。这这时，流量、压头与流时，流量、压头与流体密度无关，只有风体密度无关，只有风机的风压和功率与重机的风压和功率与重度有关。度有关。例例1-3 1-3 某电厂有一凝结水泵，当流量某电厂有一凝结水泵，当流量QQ1 1=35=35米米/时时，扬程，扬程为为H=62H=62米米，用，用n=1450n=1450转转/ /分分的电动机拖动，此时轴功率的电动机拖动，此时轴功率N=7.60N=7.60千瓦千瓦；当流量增加到；当流量增加到QQ2 2=70=70米米 / /时时，问：原动机的，问：原动机的转速提高多少才能满足要求？此时扬程和轴功率各为多少？
7、转速提高多少才能满足要求？此时扬程和轴功率各为多少？解：解： 四四 泵的比转数泵的比转数 在泵与风机的设计、选择及研究中，往往还在泵与风机的设计、选择及研究中，往往还需要有一个需要有一个包括流量、压头及转速等设计参包括流量、压头及转速等设计参数在内数在内的综合性相似特征量，我们称之为的综合性相似特征量，我们称之为比比转数转数，用，用ns表示。表示。1.泵的比转数泵的比转数(国际国际)比转数比转数 几何相似的泵，在相似工况下的比转数也相等几何相似的泵，在相似工况下的比转数也相等我国习惯上采用我国习惯上采用 我国比转数公式来自水轮机比转数水轮机比转数其中：功率单位：马力其中：功率单位：马力 把水泵
8、功率把水泵功率 换算为马力换算为马力 带入上述水轮机比转数公式带入上述水轮机比转数公式2.对比转数的几点说明对比转数的几点说明1.对于同一台泵或风机，在任意工对于同一台泵或风机，在任意工况下都可以算出一个比转数。工况下都可以算出一个比转数。工况不同，比转数也不同。我们说况不同，比转数也不同。我们说的比转数，都是指最佳工况的比转数，都是指最佳工况(设计设计工况工况)下的比转数。下的比转数。2.计算比转数应注意的几点问题计算比转数应注意的几点问题 因为比转数是以单级单因为比转数是以单级单吸叶轮为标准，所以计吸叶轮为标准，所以计算比转数时应该注意：算比转数时应该注意：a)对于双吸单级泵，流量对于双吸
9、单级泵，流量应以应以Q/2代入，即代入，即b)对于单吸多级泵，压头对于单吸多级泵，压头应以应以H/i代入，即代入，即c)多级泵第一级为双吸叶轮，则多级泵第一级为双吸叶轮，则3. 计算时一定要注意单位，不同的单位算计算时一定要注意单位，不同的单位算出的比转数也不同。出的比转数也不同。五五 比转数在泵中的应用比转数在泵中的应用1.用比转数对泵进行分类用比转数对泵进行分类2.用比转数决定泵的型式用比转数决定泵的型式3.用比转数进行泵的相似设计用比转数进行泵的相似设计1.用比转数对泵进行分类用比转数对泵进行分类|如果流量不变，如果流量不变，ns越小，越小，H就越就越大，为了提高压头，就只能加大，为了提
10、高压头，就只能加大叶轮出口直径大叶轮出口直径D2，出口宽度，出口宽度b2相应变小；但是，叶轮出口相应变小；但是，叶轮出口直径不能过大，过大会降低效直径不能过大，过大会降低效率。率。|相反，相反，ns越大，越大，H越小，叶轮出越小，叶轮出口直径口直径D2也就越小，而叶轮出也就越小，而叶轮出口宽度口宽度b2相应变大，随着相应变大，随着ns的的增加，出口、入口直径之比逐增加，出口、入口直径之比逐渐减小。渐减小。 如图，当出口、入口如图，当出口、入口直径之比直径之比减小减小到某一到某一数值时，就须将出口数值时，就须将出口边做成边做成倾斜倾斜的，这就的，这就从离心式过渡到混流从离心式过渡到混流式式；当；
11、当ns再进一步增再进一步增加，出口直径进一步加，出口直径进一步减小，就减小，就从混流式过从混流式过渡到轴流式渡到轴流式。图图1-34 比转数与叶轮形状的关系比转数与叶轮形状的关系2.用比转数决定泵的型式用比转数决定泵的型式lns30 采用容积式泵采用容积式泵l30ns300 离心式泵离心式泵(最佳范围最佳范围90300)l300ns600 混流式泵混流式泵l500ns1000 轴流式泵轴流式泵3.用比转数进行泵的相似设计用比转数进行泵的相似设计根据给定的设计参数根据给定的设计参数计算出比转数值计算出比转数值，在已有的经过试验的性能良好的模型中，在已有的经过试验的性能良好的模型中，选取一个比转数
12、相同或相近的模型选取一个比转数相同或相近的模型，然后然后把模型的参数换算成原型的参数把模型的参数换算成原型的参数，把，把模型的尺寸按空气动力学图放大或缩小成模型的尺寸按空气动力学图放大或缩小成原型泵的几何尺寸，最后原型泵的几何尺寸，最后作出结构设计作出结构设计。例例例例1-41-4 有一水泵，当有一水泵，当有一水泵，当有一水泵，当转速转速转速转速n=2900n=2900转转转转/ /分分分分时，时，时，时，流量流量流量流量Q=9.5Q=9.5米米米米/分分分分，H=120H=120米米米米，另有一和该泵相似制造的泵，另有一和该泵相似制造的泵，另有一和该泵相似制造的泵，另有一和该泵相似制造的泵，流量流量流量流量Q=38Q=38米米米米/分分分分，H=80H=80米米米米，问叶轮的转速应该是多少？，问叶轮的转速应该是多少？，问叶轮的转速应该是多少？，问叶轮的转速应该是多少？解：原泵的比转数解：原泵的比转数相似泵的比转数相似泵的比转数相似泵的比转数应该相等，相似泵的比转数应该相等，则则作业：P68 15、20、22
