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1、,第四章 泵,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。,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
2、很低,考虑Re对流动,相似的影响,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),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。,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
3、入,.用最高效率点的Q和H来计算ns,比转数的含义：,.几何相似的离心泵，在工况相似时，有,.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。,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
4、个泵在不同转速时的性能曲线,比例定律,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,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,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,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,设计步骤：,按给定的参数(转速n，流
5、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,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。,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
6、。,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,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,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,
