【文章內容簡介】 ； ； ； ； ? 轉速 葉輪每分鐘旋轉周數(shù)叫做轉速， n（ r/min）。 gHvpgzvpgzp ????? ????????? ??????????? ??? 2222112222ingin PP??gtm PP??PPe??12qqv ?? PPPm機械損失－??PPP 水力損失－?h 性能曲線通常是指在一定轉速下，以流量為基本變量，其他各參數(shù)隨流量改變而改變的曲線。 通常的性能曲線為： q－ H（ p）、 q－ P、 q－ η等曲線。 （ 1） q－ H曲線 q－ H曲線表示揚程和流量之間的關系。后彎式葉片離心泵的揚程隨流量的增大而下降。而前彎葉片離心風機的揚程對流量變化相對不敏感。 （ 2） q－ P曲線 q－ P等曲線反映泵的軸功率和流量之間的關系。離心泵的軸功率隨流量增大而上升，流量為零時軸功率最小。 （ 3） q－ η曲線 q－ η等曲線反映泵的效率和流量之間的關系。隨著流量的增大，泵的效率也隨之增大并達到一最大值。當流量繼續(xù)增大時，效率開始降低。這表明泵的效率只有在特定的流量點才是最大，此點即為 設計工況點 。 泵在設計工況點工作時，效率最高，運行最經(jīng)濟，對應的 q、 H、 P值稱為最佳工況參數(shù)。一般離心泵的銘牌上標示的性能參數(shù)都是泵在設計工況點工作時的參數(shù)，而泵的實際運行工況不一定在最高效率點，所以要規(guī)定一個工作范圍，稱為泵的高效率區(qū)，通常為最高效率的 92％左右，選用離心泵時，應使泵在此范圍內工作。 在一定的轉速下，對葉片安裝角固定的軸流式泵與風機，其性能曲線和離心式泵與風機性能曲線相比有顯著的區(qū)別。 軸流式泵與風機的性能曲線有以下性能特點： （ 1） q－ H曲線呈陡降型，曲線上有拐點。 （ 2） q－ P曲線也呈現(xiàn)陡降型。 （ 3） q－ η曲線呈駝峰型。 ? 相似定律常用的情況： （ 1）將原型泵或風機縮小為模型，進行模化實驗以驗證其性能是否達到要求，這在新產(chǎn)品設計實驗中較為常用。 （ 2）依照現(xiàn)有的性能良好的機型，按相似關系進行新產(chǎn)品開發(fā)設計。 （ 3）由性能參數(shù)的相似關系，在改變轉速、葉輪幾何尺寸及流體密度時，可進行性能參數(shù)的相似換算。 （ 1）幾何相似 模型和原型各對應點的幾何尺寸成比例，比值相等，各對應角、葉片數(shù)相等。 （ 2）運動相似 模型和原型各對應點的速度方向相同，大小成同一比值，對應角相等。 （ 3）動力相似 模型和原型各對應點的各種同名力（重力、慣性力、粘性力等）的方向相同，大小成同一比值。動力相似條件很難完全滿足，但對于泵與風機而言，只要幾何相似、運動相似，就可認為動力相似了。只有幾何相似才有運動相似，因而幾何相似是前提條件。相似定律就是在兩泵（風機）滿足幾何相似，且處于相似工況的前提下導出的。 在相似工況下，“原型”與“模型”的揚程、流量及功率有如下關系，此 關系又叫相似定律。 （ 1）流量相似關系 上式又稱為流量相似定律，它指出：幾何相似的泵與風機，在相似工況下運行時，其流量之比與幾何尺寸之比（一般用葉輪出口直徑D2）的三次方成正比，與轉速的一次方成正比，與容積效率的一次方成正比。 （ 2）揚程（全壓）相似關系（又稱揚程相似定律） （ 3）功率相似關系（又稱功率相似定律） )(322 表示模型表示原型， mpnnDDqqvmvpmpmpmp???????????hmhpmpmpmpnnDDHH??2222 ?????????????????mpmmmpmpmpmpnnDDPP????3522 ????????????????? 經(jīng)驗表明：如果模型和原型的轉數(shù)和尺寸相差不大，可以認為在相似工況下運行時效率相等，則上述幾個公式就可以得到簡化。 （ 1）參數(shù)變化時其他性能參數(shù)的換算 這種換算常用的有：流體密度改變時性能參數(shù)的換算；轉速改變時性能參數(shù)的換算；葉輪直徑改變時性能參數(shù)的換算；密度、轉速、葉輪直徑中多個參數(shù)同時改變時性能參數(shù)的換算。 （ 2）風機的無量綱性能曲線 由于同類風機具有幾何相似、運動相似和動力相似的特性，因此可以采用無量綱特征數(shù)來表示其特性。 用無量綱特征數(shù)畫成的曲線對同一系列的相似通風機來講都是相同的，它綜合反映了同一系列的通風機的性能（前述的性能曲線只能代表其中某一種型號風機的特性）。 無量綱特征數(shù)可用流量系數(shù)、壓力系數(shù)、功率系數(shù)來表示，他們分別為： ； ； ； 2224 uDqq??22upp?? 322241000uDPP??? ； 根據(jù)上述計算結果，就可繪制出 、 、 性能曲線。 （ 3）推算某一類型風機任意型號機的性能參數(shù) （ 4）利用無量綱性能曲線選擇風機 （ 1）泵的比轉數(shù) （ 2）風機的比轉數(shù) （ 3）比轉數(shù)的應用 ? 用比轉數(shù)對泵與風機進行分類。 ? 用比轉數(shù)進行泵與風機的相似設計。 Ppq ???6022nDu ?? pq? Pq???q 43pqnny ? 43Hqns ? 4. 流動阻力及管路特性曲線 ? 學習引導 本章從流態(tài)的分類及判定出發(fā)，介紹沿程損失和局部損失的計算；管路分類及計算特點。并以短管和長管為例分析管路阻抗及管路特性曲線。這部分內容較多，但若以能量方程為主線，則脈絡比較清晰。 ? 本章重點 （ 1）流態(tài)及其判定。 （ 2）對沿程阻力、沿程損失、沿程阻力系數(shù)、局部阻力、局部損失和局部阻力系數(shù)的理解、認識其物理意義和概念上的差別。 （ 3）造成沿程損失的原因、影響沿程損失的因素及沿程損失計算公式的應用。 （ 4） 5個阻力分區(qū)的判定及不同阻力區(qū)的沿程阻力計算方法。 （ 5）造成局部損失的原因，及局部阻力系數(shù)計算方法。 （ 6）短管與長管、串聯(lián)與并聯(lián)管路各自的計算特點。 back （ 7）管路阻抗與氣體管路阻抗的物理意義、作用及計算方法。 （ 8）管路特性曲線方程的物理意義，對曲線繪制方法的理解。 （ 9）同一管路系統(tǒng)中操作條件改變時對管路特性曲線的影響。 ? 本章難點 （ 1）對層流和湍流的理解需要一個從感性到理性的認識過程。 （ 2）對阻力分區(qū)判據(jù)和沿程阻力系數(shù)不同計算公式的應用可能有一定難度。對于經(jīng)驗公式的來源不必多加理會，只需了解這是實驗研究的結果。也不必對公式強行記憶，能根據(jù)條件選用公式計算即可。 （ 3）管路阻抗是應用能量方程計算的結果，阻抗的應用是為了推出管路特性曲線，也是為管路系統(tǒng)的設計打下基礎，是工程計算的需要。從能量方程到管路阻抗有一個過渡和適應過程，成功的過渡將有利于管路的工程計算。 1983年，英國物理學家雷諾通過實驗發(fā)現(xiàn)了流體的兩種流態(tài)，該實驗稱為雷諾實驗。 實驗發(fā)現(xiàn) （ 1） 管中流動呈現(xiàn)兩種截然不同的流動形態(tài)，兩種流態(tài)間有一過渡狀態(tài)。（ 2）流動狀態(tài)的改變取決于流速。 （ 1）層流與湍流 當管內流體運動速度較低時，流體只作軸向運動，而無橫向運動。實際上此時流體在管內的運動是一種分層運動，各層間互不干擾，也互不相混。這種流動狀態(tài)稱為 層流 。 流速增大到某一數(shù)值時，管內流體出現(xiàn)垂直于軸線方向的橫向運動，流體運動不再只是層流狀態(tài)的流動，開始有了一定的混合。這種流動狀態(tài)稱為 過渡流 。 管中流體速度增大到一定程度時，流體在管中的橫向運動十分劇烈，流體間產(chǎn)生了強烈的混合。流體的層狀運動被徹底打破，流體在向前流動時處于無規(guī)則的混亂狀態(tài)。這種流動狀態(tài)稱為 湍流 。 （ 2）流動狀態(tài)的判定 ? 判斷依據(jù)：雷諾數(shù) 雷諾數(shù)（ Re）是流態(tài)轉變的判斷依據(jù)，只有雷諾數(shù)達到某一臨界數(shù)值，就會發(fā)生流態(tài)的變化，這個雷諾數(shù)稱為臨界雷諾數(shù)（ Recr）。 ? 對于圓管內的流體流動： 當 Re＜ 2023時，屬于層流；當 Re＞ 4000時，屬于湍流；當 2023＜ Re＜ 4000時，屬于過渡流。 過渡流狀態(tài)有一定的不穩(wěn)定性，有時為層流，有時為湍流，但以湍流居多。在實際工程計算中，為了簡化分析，認為當 Re ＜ 2023時，屬于層流；當 Re＞ 2023時，屬于湍流。 因此， Recr＝ 2023。 ? 對于非圓管內流體的判定： 判定依據(jù)和判定方法與圓形截面管道的流態(tài)判定相同。只是把雷諾數(shù)公式中的直徑 d用當量直徑 de來代替。 ??? vdvd ??Re ? 當量直徑 （ 1）起始段與充分發(fā)展階段 流體以均勻的速度進入管道時，靠近管壁處會形成速度邊界層。邊界層沿流動方向逐漸加厚。經(jīng)過一段距離的發(fā)展后，邊界層會在管的軸心處會合，并充滿整個管道。 邊界層匯合前的階段，即邊界層發(fā)展的階段稱為 流體進口段 。 邊界層匯合后的階段，稱為 流動充分發(fā)展階段 。 （ 2）圓管中的速度分布 圓管內的流體在管軸心處的速度最大 vmax，管壁處的速度為零。 工程計算中，常使用截面平均速度 v。 ? 圓管內層流流動： 的周邊長度流道截面上被流體濕潤流道截面積（水力半徑） ??? 44He Rd2maxvv ? ? 圓管內湍流流動： 層流流動的截面最大速度比較突出，截面速度分布比較陡峭；由于流