泵与风机(何川)-授课.

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1、泵与风机泵与风机 主讲教师：陈姝 （13560217518, weilachen ） 2009年春季学期 学习目的： n泵与风机的设计选型； n泵与风机的运行调节。 2009年春季学期 课程内容： 泵与风机概述 （绪论） 泵与风机的叶轮理论 （第1章） 泵与风机的性能 （第2章） 相似理论在泵与风机中的应用 （第3章） 泵的气蚀 （第4章） 泵与风机运行调节 （第5章） 泵与风机选型 （第7章） 2009年春季学期 1、泵与风机的定义 2、泵与风机的用途 3、泵与风机的分类及工作原理 4、叶片式泵与风机的主要部件和结构形式 5、泵与风机的发展趋势 6、泵与风机的基本性能参数 绪论 泵与风机概述

2、 2009年春季学期 n泵与风机是将原动机（如电动机、内燃机等）提供的机械 能转换成流体的压力能和动能，以达到流体定向输运的一 种动力设备。 1.泵与风机的定义 n泵与风机、压缩机、水轮机、汽轮机等属于流体机械（指 在流体具有的机械能和机械所做的功之间进行能量转换的 机械）。 输送液体的称为泵；输送气体的称为风机（气泵） 定义 2009年春季学期 思考： 1.内燃机、燃气轮机是不是流体机械？ 2.水轮机、风车与泵、风机有什么区别？ 逆向 1. 泵与风机的定义 2009年春季学期 水轮机：水的势能-水轮机的机械能-电能 1. 泵与风机的定义 2009年春季学期 风车（风力发电机组）： 风力风车动

3、能-电能 1. 泵与风机的定义 2009年春季学期 n城市供排水及废水处理； n农业方面：排涝、灌溉； n采矿工业：坑道的通风及排水； n冶金工业：各种冶炼炉的鼓风以及气体和液体 的输送； n石油工业：输油和注水； n化学工业：高温、腐蚀性气体的排送； n一般工业：厂房、车间的通风等。 2. 泵与风机的用途 隧道施工 2009年春季学期 2009年春季学期 汽车制造 2009年春季学期 2009年春季学期 城市供水 末端用户始端用户 泵站 城市排水-污水的收集、输运、净化 高碑店污水处理厂 曝气沉砂池 曝气池 2009年春季学期 耗电量占全国总用电量的30%（泵的耗电量占 到20%，风机约占1

4、0%）； 我国生产的泵和风机效率能够达到80%-90%， 然而，泵与风机在系统中的实际运行效率只有 40%左右（发达国家约为50%-70%）。 经济性有待提高！ 2. 泵与风机的用途 2009年春季学期 3. 泵与风机的分类及工作原理 n泵按产生的压力分为: n低压泵：压力在 2MPa 以下； n中压泵：压力在 2 一 6MPa ； n高压泵：压力在 6MPa 以上。 按压力分类 n风机按产生的风压分为: n通风机：风压小于 15kPa ； n鼓风机：风压在15一 340kPa 以内； n压气机：风压在 340kPa 以上。 2009年春季学期 1.叶片式2.容积式 离 心 式 轴 流 式 混

5、 流 式 往复式回转式 活 塞 泵 柱 塞 泵 隔 膜 泵 齿 轮 泵 螺 杆 泵 风 机 滑 片 泵 罗 茨 风 机 3.其他 3. 泵与风机的分类及工作原理 按工作原理分类 真 空 泵 射 流 泵 水 锤 泵 2009年春季学期 负压 离心力 特点： 1. 轴向进入 转90 径向流出 2. 流量小、压力大，小流量高扬程的场合 叶片式-离心式泵与风机的工作原理 原理：原理：叶轮高速旋转时产生的离心力使流体获得能量，即流体通过叶叶轮高速旋转时产生的离心力使流体获得能量，即流体通过叶 轮后，压能和动能都得到提高，从而能够被输送到高处或远处。轮后，压能和动能都得到提高，从而能够被输送到高处或远处。

6、 3. 泵与风机的分类及工作原理 2009年春季学期 原理：原理：旋转叶片给绕流流体一个轴向推力旋转叶片给绕流流体一个轴向推力/ /升力升力 ，使流体获得能量，压能和动能增加，并沿轴，使流体获得能量，压能和动能增加，并沿轴 向排出。向排出。 特点： 1. 轴向进入、轴向流出； 2. 流量大、压力小，适用于大流量 低扬程的场合（循环水泵、引送 风机） 叶片式-轴流式泵与风机的工作原理 3. 泵与风机的分类及工作原理 2009年春季学期 原理：原理：流体沿介于轴向与径向之间的圆锥面方向流出叶轮，流体沿介于轴向与径向之间的圆锥面方向流出叶轮， 部分利用叶型升力，部分利用离心力。部分利用叶型升力，部分

7、利用离心力。 叶片式-混流式泵与风机的工作原理 3. 泵与风机的分类及工作原理 特点： 1.轴向流入，锥面方向流出 2.流量较大、压头较高，介 于轴流式与离心式之间 柱塞泵： 特点：特点： 流量小不均匀，高流量小不均匀，高 压力。压力。 原理：原理：利用工作容积周期性的改变来输送液体，并提高压力利用工作容积周期性的改变来输送液体，并提高压力 。机械借活塞在汽缸内的往复作用使缸内容积反复变化，以。机械借活塞在汽缸内的往复作用使缸内容积反复变化，以 吸入和排出流体。吸入和排出流体。 容积式-往复式泵与风机的工作原理 3. 泵与风机的分类及工作原理 2009年春季学期 容积式-往复式泵与风机的工作原

8、理 3. 泵与风机的分类及工作原理 活塞泵: 2009年春季学期 容积式-往复式泵与风机的工作原理 3. 泵与风机的分类及工作原理 隔膜泵： 2009年春季学期 容积式-回转式泵与风机的工作原理 3. 泵与风机的分类及工作原理 齿轮泵（罗茨风机）： 原理：原理：利用一对或几个特殊形状的回转体在壳体内作旋转运利用一对或几个特殊形状的回转体在壳体内作旋转运 动来输送流体并提高压力。动来输送流体并提高压力。 特点：特点：输送大黏度流体输送大黏度流体 2009年春季学期 容积式-回转式泵与风机的工作原理 3. 泵与风机的分类及工作原理 螺杆泵 （螺杆风机）: 2009年春季学期 滑片泵: 容积式-回转

9、式泵与风机的工作原理 3. 泵与风机的分类及工作原理 原理：原理：依靠偏心转子旋转时泵缸与转子上相邻两叶片间形成的依靠偏心转子旋转时泵缸与转子上相邻两叶片间形成的 工作容积的变化来输送液体或使之增压。工作容积的变化来输送液体或使之增压。 2009年春季学期 叶片式与容积式泵与风机比较 3. 泵与风机的分类及工作原理 （1 1）作用均匀，流量与排出压力无周期性变化）作用均匀，流量与排出压力无周期性变化; ; （2 2）运动件少而简单，不需要分配阀，因此运行可靠）运动件少而简单，不需要分配阀，因此运行可靠; ; （3 3）能高速运转，因此可以与高速电动机直接联接）能高速运转，因此可以与高速电动机直

10、接联接; ; （4 4）外形尺寸与安装面积比活塞式小，可减少安装费用）外形尺寸与安装面积比活塞式小，可减少安装费用; ; （5 5）运行费用低）运行费用低; ; （6 6）调节性能好，可很快适应发生变化的条件。）调节性能好，可很快适应发生变化的条件。 优点：优点： 缺点：缺点： （1 1）流量小而扬程高时，效率较低）流量小而扬程高时，效率较低; ; （2 2）起动前大部分叶片泵必须灌液）起动前大部分叶片泵必须灌液; ; （3 3）叶片泵运行时如果吸入空气，特别吸入管路布置不）叶片泵运行时如果吸入空气，特别吸入管路布置不 当，或管路漏气，则泵可能中止抽吸或运行。当，或管路漏气，则泵可能中止抽吸或

11、运行。 转速高、流量大、输出流量均匀，在设计工况下效率高等。 2009年春季学期 原理原理：星形叶轮偏心装在圆筒形泵壳内，启动前注入一定量的水，叶轮旋：星形叶轮偏心装在圆筒形泵壳内，启动前注入一定量的水，叶轮旋 转，水受离心力作用被甩向四周形成一个相对于叶轮为偏心的封闭水环。转，水受离心力作用被甩向四周形成一个相对于叶轮为偏心的封闭水环。 利用叶片与水环内表面形成的周期性扩大与减小的两个月牙形空间，吸入利用叶片与水环内表面形成的周期性扩大与减小的两个月牙形空间，吸入 气体并排出气和水（连续补充）。气体并排出气和水（连续补充）。 其他-真空泵（水环式） 3. 泵与风机的分类及工作原理 2009年

12、春季学期 原理原理：利用高速射流的抽吸作用来输送流体。流体在喷嘴中将：利用高速射流的抽吸作用来输送流体。流体在喷嘴中将 部分压能转变为动能。部分压能转变为动能。 其他-喷射泵 3. 泵与风机的分类及工作原理 2009年春季学期 原理：原理：利用流动中的水利用流动中的水 被突然制动时所产生的被突然制动时所产生的 能量，使其中一部分水能量，使其中一部分水 压升到一定高度的一种压升到一定高度的一种 泵。泵。 其他-水锤泵 3. 泵与风机的分类及工作原理 2009年春季学期 离心式泵的主要部件： （1）叶轮 （2）吸入室 （3）压出室 （4）导叶 （5）密封装置 4. 叶片式泵与风机的主要部件及 结构

13、形式 离心泵 2009年春季学期 前盖板 叶片 后盖板 后盖板 叶片 轮毂 效率高 效率低 4. 叶片式泵与风机的主要部件及 结构形式 离心泵-叶轮 叶轮：是实现能量转换的主要部件，将原动机的机械能传递给流体， 使流体获得压力能和动能。 轮毂 2009年春季学期 4. 叶片式泵与风机的主要部件及 结构形式 离心泵-吸入室 半螺旋形 锥形 （锥度 78） 环形 吸入室：离心泵吸水管法兰接头至叶轮进口的空间。以最小的阻力损 失，引导液体平稳进入叶轮，叶轮进口处液体流速均匀分布。 2009年春季学期 4. 叶片式泵与风机的主要部件及 结构形式 离心泵-压出室 螺旋形压出室 （蜗壳） 环形压出室 压出

14、室：叶轮出口或导叶出口至压水管法兰接头之间的空间。收集 从叶轮流出的高速流体，以最小阻力损失引入压水管或次级叶轮进 口，将部分动能转变为压力能。 2009年春季学期 4. 叶片式泵与风机的主要部件及 结构形式 离心泵-导叶 1. 径向式导叶 2. 流道式导叶 导叶：汇集前一级叶轮流出的液体，并在损失最小的条 件下，引入次级叶轮的进口或压出室，把部分动能转换 为压力能。 2009年春季学期 平环式(图a) 角接式(图b) 迷宫式(图c) 1）密封环 作用：防止高压流体通过叶轮进口与泵壳之间的间隙泄露至吸 入口，在叶轮进口外圈与泵壳之间加装密封环。 4. 叶片式泵与风机的主要部件及 结构形式 离心

15、泵-密封装置 2009年春季学期 2）轴端密封 轴封是设置于轴轴封是设置于轴 与壳之间的间隙与壳之间的间隙 处，起到密封作处，起到密封作 用的装置。若轴用的装置。若轴 封质量不过关，封质量不过关， 水泵将发生漏水水泵将发生漏水 和吸气的故障。和吸气的故障。 4. 叶片式泵与风机的主要部件及 结构形式 离心泵-密封装置 2009年春季学期 a. 填料密封 由填料箱4、水封环5 、填料3、压盖2和压 紧螺栓等组成，是目 前普通离心泵最常用 的一种轴封结构。 带水封环的填料密封结构 4. 叶片式泵与风机的主要部件及 结构形式 离心泵-密封装置 填料： 石墨油浸石棉绳 聚四氟乙烯 2009年春季学期端

16、部填料箱实物图 4. 叶片式泵与风机的主要部件及 结构形式 离心泵-密封装置 2009年春季学期 n机械密封是无填料的密封装置 。 它由动环5、静环7、弹簧2 和密封圈8等组成 n动环在液体压力及弹簧力的作 用下与静环的端面保持紧密接 触，以达到密封的目的。 n密封效果好、使用寿命长，但 结构复杂、制造精度高。适用 于高温高压泵。 b. 机械密封 4. 叶片式泵与风机的主要部件及 结构形式 离心泵-密封装置 2009年春季学期 c. 迷宫式密封 原理：非接触型流体动力密封，利用流体流过转子与静子间的 微小间隙产生的节流降压效应来实现密封。 4. 叶片式泵与风机的主要部件及 结构形式 离心泵-密封装置 2009年春季学期 d. 浮动环密封 原理: 靠轴(或轴套)与浮动环之间的狭窄间隙产生很大的水 力阻力而实现密封的，是采用机械密封与迷宫式密封原理 结合起来的一种新型密封。 4.