流体机械在国民经济中有着广泛的应用。除了各类水泵,水轮机,蒸汽轮机,燃气轮机,九洲普惠风机等制造单位的工程技术人员需要掌握流体机械外,应用这类机械的各个部门的工程技术人员也应掌握。
一、摩擦式
当薄圆板迭合而成的叶轮转动时,流体由于粘性而随之旋转并在离心力的作用下向外流出9这就是摩擦式流体输送机械的工作原理,它是靠层流粘性应力来传递能量的。理论分析指出,圆板之间的间隔(w为转动角速度;v为运动粘度)时,叶轮的效率髙,但由于摩擦损失,也只能达到50%,如果再加上蜗壳内的损失,整机的效率就更低。不过,这种机械的优点是在小流量下不会失速,噪声低;输送液体时,在叶轮内不存在吸入压力的局部低压,所以也不容易产生汽蚀。
如果流体从时轮外缘向内流入九洲风机叶轮,这时就成为动力机械,但效率很低,约3的640%,实际中很少采用。
二、涡流式
旋涡式的流体输送机械。叶轮外缘开有放射状的沟槽,流体在叶轮外缘
处流人混合室,又从外缘流出。叶轮转动时,叶轮内流体所受的离心力大于混合室内流体所受的离心力,从而形成垂直于轴面并指向浪合室纵向方向的循环流,称为纵向旋涡。在混合室内,从叶轮来的流体与室内流体以湍流混合的方式交换能量,加上在从吸入到排出的整个过程1流体可以多次流入叶轮获得能量,随后再将能量传递给混合愈内的流体。因而旋涡式机械的扬程比一般片式机械高,且结构简单,故广泛用于高压小流量的场合。
三、射流式
射流式机械通常用于流体输送,即所谓的射流泵。它主要由喷嘴、吸入室、混合室和扩散管等几部分组成。 高压流体(工作流体)通过喷嘴加速喷出时,由于湍流粘性应力的作用,将喷嘴附近的空气带走,使那里形成真空,吸入管内的流体被吸入,在混合室内与射流混合并进行能量交换,能量趋于一致的混合流体进入扩散管后将大部分动能转换为压力能。射流泵的工作方式大致有:①用液体射流来输送液体;②用液体射流来输送气体;③用蒸汽射流来输送液体。
由于是通过两种速度不同的流体混合来传递能量,故射流泵的损失较大,效率约为30% ~40%。不过,因为它结构简单,工作可靠,使用方便,所以广泛用于髙温、髙压等特殊工作条件下以及石油、化工等部门。
四、水锤泵
圆管内的流动。对断面1、2和圆管内壁所围成的控制体,根据动量定理:
p2-p1=-pl*dv/dt-2Cf(l/D)pv2
式中,p为压力;p为流体密度;l为管长;D为管径;Cf为壁面摩擦系数,Cf=2r/(pv2),r为壁面摩擦应力。
当阀门关闭时,dv/dt的数值很大,由式可知,管内的压力急剧升高,这种现象称为水锤。根据这个原理设计的水锤泵,由出口阀、水泵室、止回阀、空气室和出水管组成。在正常情况下,出口阀处于开启状态,水通过出口阀流出。由于水流过出口阀与水泵室之间的狭窄流道时压力降低,使得阀的前后面上产生压差,于是出口阀加速关闭,水锤发生,泵室内压力升高,止回 阀开启,水通过出水管排出,同时泵室内的压力下降,止回阀关闭,出口阀回复到开启状态。空气室的作用是减小出水管内的压力脉动。水锤泵的优点是不需要动力,运行费用少,扬程高,缺点是流量小,噪声大。
五、气泡泵
气泡泵主要由空气管和出水管组成。从空气管的下端通人压缩空气,使出水管内形成平均比重较小的气液两相流。在出水管外比重较大的水的压力下,气液两相流被排出泵外。气泡泵的效率较低,一般为25%~65%,但 由于没有运动部分,故工作可靠,常用于井下提水和油井采油,以及煤炭、海底矿产等固气液三相流的输送。
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