泵和压缩机ppt课件：1 2 离心泵的基本方程式

1.21.2CUPC 2024/6/182024/6/181 1泵和压缩机 （华东）化工装备与控制工程系CUPC 2023/8/101泵和压缩机 1.21.2CUPC 2024/6/182024/6/182 2第一章 离心泵CUPC 2023/8/102第一章 离心泵1.21.2CUPC 2024/6/182024/6/183 3离 心 泵 1.1 1.1 离心泵的基本结构和工作原理离心泵的基本结构和工作原理1.2 1.2 离心泵的基本方程式离心泵的基本方程式1.3 1.3 液体获得能头分析液体获得能头分析1.4 1.4 离心泵的汽蚀离心泵的汽蚀1.5 1.5 离心泵的性能曲线离心泵的性能曲线1.6 1.6 离心泵的相似原理及其应用离心泵的相似原理及其应用 1.7 1.7 输送粘液时离心泵性能曲线的换算输送粘液时离心泵性能曲线的换算1.8 1.8 离心泵的装置特性与工况调节离心泵的装置特性与工况调节 1.9 1.9 离心泵的系列及选用离心泵的系列及选用 1.10 1.10 离心泵的主要零部件离心泵的主要零部件 1.11 1.11 离心泵的节能离心泵的节能CUPC 2023/8/103离 心 泵 1.1 1.21.2CUPC 2024/6/182024/6/184 41.2 离心泵的基本方程式一、液体在叶轮中的流动规律一、液体在叶轮中的流动规律速度三角形速度三角形二、描述离心泵内液体流动的三个基本方程式二、描述离心泵内液体流动的三个基本方程式内容：研究叶轮与流体之间的能量传递过程；内容：研究叶轮与流体之间的能量传递过程；确定泵使液体获得有效能头确定泵使液体获得有效能头CUPC 2023/8/1041.2 离心泵的基本方程式1.21.2CUPC 2024/6/182024/6/185 5图图1-23一、液体在叶轮中的流动速度三角形 离心泵叶轮、叶片形状离心泵叶轮、叶片形状CUPC 2023/8/105图1-23一、液体在叶轮中的1.21.2CUPC 2024/6/182024/6/186 6一、液体在叶轮中的流动速度三角形 液体从叶轮中获得能头，首先表现在液体从叶轮中获得能头，首先表现在流速大小流速大小和和流动方向流动方向的改变，的改变，速度三角形速度三角形就是研究这种流动规律有效工具就是研究这种流动规律有效工具。两点假设：两点假设：通过叶轮的液体为通过叶轮的液体为理想液体理想液体，即液体在叶轮内流动时即液体在叶轮内流动时 无能量损失无能量损失。液体在叶片中间流动是液体在叶片中间流动是轴对称：轴对称：每个液体质点在流道内每个液体质点在流道内相对运动轨迹相对运动轨迹 与叶片曲线形状与叶片曲线形状一致，在同一半径上一致，在同一半径上 液体质点的相对速度大小相同，液体质点的相对速度大小相同，液流液流 角角相等。相等。只有在叶片数无穷多情况下才能实现：只有在叶片数无穷多情况下才能实现：叶片无限多、无限薄。叶片无限多、无限薄。叶片无限多、无限薄。叶片无限多、无限薄。?(a)相对运动相对运动CUPC 2023/8/106一、液体在叶轮中的流动速1.21.2CUPC 2024/6/182024/6/187 7一、液体在叶轮中的流动速度三角形 液体在叶轮中的流动较为复杂，根据理论力学，液体在液体在叶轮中的流动较为复杂，根据理论力学，液体在液体在叶轮中的流动较为复杂，根据理论力学，液体在液体在叶轮中的流动较为复杂，根据理论力学，液体在叶轮中的复杂运动可以通过叶轮中的复杂运动可以通过叶轮中的复杂运动可以通过叶轮中的复杂运动可以通过相对运动相对运动相对运动相对运动和和和和牵连运动牵连运动牵连运动牵连运动来合成来合成来合成来合成。(c)绝对运动绝对运动(a)相对运动相对运动(b)圆周运动圆周运动CUPC 2023/8/107一、液体在叶轮中的流动速1.21.2CUPC 2024/6/182024/6/188 8一、液体在叶轮中的流动速度三角形由此做出叶轮中任一液体质点的三个速度矢量，由此做出叶轮中任一液体质点的三个速度矢量，组成一个组成一个封闭的三角形封闭的三角形，称称速度三角形速度三角形速度三角形速度三角形。图图1-8 1-8 速度三角形速度三角形(c)(c)绝对运动绝对运动CUPC 2023/8/108一、液体在叶轮中的流动速1.21.2CUPC 2024/6/182024/6/189 9一、液体在叶轮中的流动速度三角形图图1-8 速度三角形速度三角形符号说明符号说明（教材上都有）（教材上都有）A A又叫叶片入口角；又叫叶片入口角；理想情况下理想情况下A A=；叶轮出口叶轮出口2A2A叫叶片离角。叫叶片离角。CUPC 2023/8/109一、液体在叶轮中的流动速1.21.2CUPC 2024/6/182024/6/181010一、液体在叶轮中的流动速度三角形?速度三角形速度三角形速度三角形速度三角形是研究叶轮内流体流动的是研究叶轮内流体流动的重要工具，是重要的研究对象。分析泵的性重要工具，是重要的研究对象。分析泵的性能、确定叶轮进出口几何参数都要用到它。能、确定叶轮进出口几何参数都要用到它。CUPC 2023/8/1010一、液体在叶轮中的流动1.21.2CUPC 2024/6/182024/6/181111一、液体在叶轮中的流动速度三角形如何作出速如何作出速如何作出速如何作出速度三角形？度三角形？度三角形？度三角形？三三三三个个个个条条条条件件件件1.1.速度三角形的底边速度三角形的底边：2.2.速度三角形的高速度三角形的高：3.3.补充条件：补充条件：理理理理想想想想、假假假假定定定定条条条条件件件件?入口：入口：c1u=0出口：出口：2 2=2A2A阻塞系数阻塞系数0.90.95CUPC 2023/8/1011一、液体在叶轮中的流动1.21.2CUPC 2024/6/182024/6/181212一、液体在叶轮中的流动速度三角形符号说明符号说明（教材上都有）（教材上都有）注意：速度三角形中，余弦定理有注意：速度三角形中，余弦定理有图图1-11 1-11 叶轮叶片进出口速度三角形叶轮叶片进出口速度三角形CUPC 2023/8/1012一、液体在叶轮中的流动1.21.2CUPC 2024/6/182024/6/181313二、描述离心泵内液体流动的三个的基本方程式 连续性方程连续性方程 欧拉方程欧拉方程 伯努利方程伯努利方程CUPC 2023/8/1013二、描述离心泵内液体流动的1.21.2CUPC 2024/6/182024/6/181414l l 在泵中用体积流量在泵中用体积流量在泵中用体积流量在泵中用体积流量Q Q Q Q表示的表示的表示的表示的 连续性方程如下：连续性方程如下：连续性方程如下：连续性方程如下：f fi i、f fj j 任意过流截面的面积；任意过流截面的面积；任意过流截面的面积；任意过流截面的面积；c ci i 、c cj j 液流绝对速度在垂直于该过流液流绝对速度在垂直于该过流液流绝对速度在垂直于该过流液流绝对速度在垂直于该过流 截面的投影，截面的投影，截面的投影，截面的投影，m/sm/s。l l 叶轮进出口截面的体积流量为：叶轮进出口截面的体积流量为：叶轮进出口截面的体积流量为：叶轮进出口截面的体积流量为：进口进口出口出口二 连续性方程式CUPC 2023/8/1014 在泵中用体积流量Q表示1.21.2CUPC 2024/6/182024/6/181515利用动量矩定理推导基本能量方程，从而建立叶轮对液体利用动量矩定理推导基本能量方程，从而建立叶轮对液体所做的所做的功与液体运动状态功与液体运动状态之间的关系。之间的关系。据动量矩定理据动量矩定理：外力对外力对O轴的力矩之和轴的力矩之和液流对液流对O轴的动量矩轴的动量矩二 欧拉方程式CUPC 2023/8/1015利用动量矩定理推导基本能量1.21.2CUPC 2024/6/182024/6/181616?取轴取轴O O为叶轮轴，求：为叶轮轴，求：分析对象分析对象t时刻时刻ABDCt+dt时刻时刻AB D C 由连续性方程，有由连续性方程，有二 欧拉方程式CUPC 2023/8/1016?取轴O为叶轮轴，求：分析1.21.2CUPC 2024/6/182024/6/181717定常流动条件下，应有：定常流动条件下，应有：二 欧拉方程式CUPC 2023/8/1017定常流动条件下，应有：二1.21.2CUPC 2024/6/182024/6/181818将动量矩对时间求导将动量矩对时间求导：由动量矩定理：由动量矩定理：外力矩之和外力矩之和Mo=轴的作用力矩轴的作用力矩驱动机输入的作功力矩驱动机输入的作功力矩二 欧拉方程式驱动机驱动机传递给叶轮的功率：传递给叶轮的功率：叶轮角速度叶轮角速度理想状态理想状态下叶轮对液体所作下叶轮对液体所作功率功率：叶片数无限多情叶片数无限多情况下的理论扬程况下的理论扬程CUPC 2023/8/1018将动量矩对时间求导：由动量1.21.2CUPC 2024/6/182024/6/181919合合并并二 欧拉方程式欧拉公式欧拉公式（重要（重要！）！）J/kg (1-7)m液柱液柱 (1-7a)CUPC 2023/8/1019合并二 欧拉方程式欧拉公1.21.2CUPC 2024/6/182024/6/182020 轴向吸入轴向吸入的离心泵，的离心泵，液流在叶轮入口液流在叶轮入口无预旋无预旋：蜗形吸入蜗形吸入的离心泵的离心泵：简化简化二 欧拉方程式CUPC 2023/8/1020 轴向吸入的离心泵，蜗形1.21.2CUPC 2024/6/182024/6/182121结 论作业：作业：3、5二 欧拉方程式与与与与进、出口进、出口进、出口进、出口速度有关，即速度有关，即速度有关，即速度有关，即D D D D、n n n n、Q Q Q QT T T T有关有关有关有关；与液体性质无关，对每公斤质量的介质所给与液体性质无关，对每公斤质量的介质所给与液体性质无关，对每公斤质量的介质所给与液体性质无关，对每公斤质量的介质所给能量相同能量相同能量相同能量相同水，汽，油。水，汽，油。水，汽，油。水，汽，油。CUPC 2023/8/1021结 论作业：3、5二 1.21.2CUPC 2024/6/182024/6/182222叶轮进出口伯努利方程：叶轮进出口伯努利方程：（1-8）即：即：二伯努利方程CUPC 2023/8/1022叶轮进出口伯努利方程：（1