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1、流体力学泵与风机,第七章,制作者：张晓艳,第七章 泵与风机的基本参数与分类,泵与风机的主要性能参数 流量、杨程（全压）、功率、 转速及效率、汽蚀余量 泵与风机的分类 压力分类 按工作原理分类 泵与风机的工作原理及工程中具体应用,主页,泵与风机的参数,第一节 泵与风机的主要性能参数,流量 扬程或全压 功率 转速 效率 汽蚀余量,泵与风机的参数,泵与风机的参数,一、流量：单位时间泵与风机在出口截面所输送的流体的量称为流量。包括体积流量和质量流量 （1）体积流量用符号qv和Q表示； 常用单位：m3/s，m3/min，m3/h。 （2）质量流量用符号qm表示； 常用单位：kg/s，kg/min，kg/
2、h。,泵与风机的参数,二、杨程或全压（工程中习惯称为能头） （1）杨程：单位重量的液体在泵内所获得的能量，即泵进、出口截面的能量差，称为扬程，符号为H，单位用m表示。 （2）全压：单位体积的气体在风机内所获得的能量，即出风口与进风口之间的能量差，称全压，用符号p，单位：Pa。,泵与风机的参数,三、功率 （1）概念：原动机传给泵与风机轴上的功率（电动机传给的功率）。 （2）符号：N；单位：kW。 （3）有效功率：被输送的流体实际得到的功率称为有效功率，用Ne表示，单位为 kW，表达式为,泵与风机的参数,四、转速 （1）概念：泵与风机每分钟的转数 （2）符号：n；单位：r/min。 （3）影响：转
3、速越高，转数越大，泵与风机的流量、杨程（全压）就越大。,泵与风机的参数,五、效率 （1）概念：流体实际得到的功率与原动机功率之比 （2）符号：。 （3）公式,泵与风机的参数,六、汽蚀余量（必需汽蚀余量与有效汽蚀余量） （1）必需汽蚀余量（泵的汽蚀余量）概念：单位重量的液体从吸入口流至叶轮进口压力最低处的压力降落值。符号：hr=(pa-ps)/g 由泵本身决定的。对既定的泵，不论何种液体，在一定转速和流量下流过泵进口，因速度大小相同故均有相同的压力降相同。 必需汽蚀余量越小泵的抗汽蚀性能越好。,泵与风机的参数,六、汽蚀余量（必需汽蚀余量与有效汽蚀余量） （2）有效汽蚀余量（装置汽蚀余量）概念：吸
4、入管路系统提供的，在泵的吸入口大于饱和蒸汽压力的富余能量。用符号ha表示。 有效汽蚀余量越大越不容易发生汽蚀。,泵与风机的参数,泵与风机的参数,第二节 泵与风机分类,一、按压力分类 二、按工作原理分类,泵与风机的参数,一、按压力分类,泵 低压泵（p6MPa）,泵与风机的参数,高压泵主要应用于采煤机喷雾防尘、是采煤机负压二次降尘器系统及喷雾泵站的主要组成部分，同时也是实施煤层多孔、大面积注水防尘的理想设备，高压泵可广泛应用于需要高压水源的场所。 高压泵是为高压旋喷水泥浆提供高压动力，用于新建建筑物、高速公路、高速铁路、地下铁路等软弱地基强化加固补强，旧的建筑物不均匀沉降整治，水库大坝与底下建筑工
5、程防深帷幕，挡土围堰、矿山堵漏、井桶护壁，边坡锚固等方面，高压泵亦可使用于高压水摄流辅助破岩落煤，井下液压支柱供液，锚固有水利膨胀金属锚杆泵送高压水，地下大型管道疏通清淤清洗，高压水射流穿孔或其他需要用高压液体为动力的领域。 其中有另外一种高压泵做爆破性压力试验的增压泵，可以把液体增压到640Mpa的压力。广泛应用于各个行业。爆破行实验等。3DB系列气液增压泵采用单气控非平衡气体分配阀来实现泵的自动往复运动，泵体气驱部分采用铝合金制造。接液部分根据介质不同选用碳钢或不锈钢，泵的全套密封件均为进口优质产品，从而保证了泵的性能。,风机 通风机（p340kPa）,泵与风机的参数,离心 轴流,低压（p
6、1kPa） 中压(1kPap3kPa) 高压(3kPap15kPa),低压（p0.5kPa） 高压(0.5kPap5kPa),二、按工作原理分类,泵 叶片式泵 容积式泵 其他类型泵,泵与风机的参数,射流泵 水锤泵 气泡泵,射流泵,泵与风机的参数,水锤泵,泵 叶片式泵 容积式泵 其他类型泵,泵与风机的参数,射流泵 水锤泵 气泡泵,气泡泵,泵与风机的参数,二、按工作原理分类,叶片式泵,泵与风机的参数,离心泵 轴流泵 混流泵 旋涡泵,单级 多级,叶片固定式 叶片半调式 叶片全调式,二、按工作原理分类,容积式泵,泵与风机的参数,往复式泵 回转式泵,活塞式 柱塞式 隔膜式,齿轮泵 螺杆泵 滑片泵 真空泵
7、,外啮合齿轮泵 内啮合齿轮泵,单螺杆 双螺杆 三螺杆,二、按工作原理分类,风机,泵与风机的参数,叶片式风机 容积式风机,离心式风机 轴流式风机 混流式风机,往复式风机 回转式风机,叶氏风机 罗茨风机 螺杆风机,第三节 泵与风机的工作原理 及主要结构,一、叶片式泵与风机 （1）主要结构：与电动机连接的轴上安装有叶轮，叶轮周边上装有叶片。 级数指叶轮的个数。（轴上安装一个叶轮为一级泵或风机，多个叶轮称为多级泵或风机） 原理：主要是根据高速旋转的叶轮对流体做功，使流体获得能量，以据流体流动方向的不同分为，离心、轴流，混流和贯流式。,泵与风机的工作原理,第三节 泵与风机的工作原理 及主要结构,泵与风机
8、的工作原理,第三节 泵与风机的工作原理 及主要结构,泵与风机的参数,1）,泵与风机的工作原理,第三节 泵与风机的工作原理 及主要结构,离心泵工作前，先将泵内充满液 体，然后启动离心泵，叶轮快速转 动，叶轮的叶片驱使液体转动，液 体转动时依靠惯性向叶轮外缘流 去，同时叶轮从吸入室吸进液体， 在这一过程中，叶轮中的液体绕流 叶片，在绕流运动中液体作用一升 力于叶片，反过来叶片以一个与此 升力大小相等、方向相反的力作用 于液体，这个力对液体做功，使液 体得到能量而流出叶轮，这时液体 的动能与压能均增大。,泵与风机的工作原理,第三节 泵与风机的工作原理 及主要结构,（2）各种泵的工作原理 离心泵与风机
9、 的工作原理： 泵轴带动叶轮作高速转动，叶片 间流体随轮旋转，在离心惯性力的 作用下，流体自叶轮中心向外径向 运动，进入泵壳，沿切向排出管路。 用途：大型管路系统中应用最广。,泵与风机的参数,1）,泵与风机的工作原理,第三节 泵与风机的工作原理 及主要结构,轴流泵与风 机的工作原理：,泵与风机的参数,2）,泵与风机的工作原理,第三节 泵与风机的工作原理 及主要结构,（2）各种泵的工作原理 轴流式泵与风 机的工作原理：,泵与风机的参数,2）,泵与风机的工作原理,第三节 泵与风机的工作原理 及主要结构,轴流泵 轴流泵是利用叶轮在水中旋转时产生的推力将水提升的，这种泵由于水流进入叶轮和流出导叶都是沿
10、轴向的，故称轴流泵。 混流泵 依靠离心力和轴向推力的混合作用来输送液体的，所以称为混流泵 (45.73),泵与风机的工作原理,第三节 泵与风机的工作原理 及主要结构,轴流泵与风机的工作原理： 机壳浸在水中，机翼型叶片旋 转时对流体推力作用做功，获 得升力，流体经固定在机壳上 的导叶作用又沿轴向流出。 特点：流量大扬程低,泵与风机的参数,2）,泵与风机的工作原理,第三节 泵与风机的工作原理 及主要结构,混流式泵的工作原理： 利用叶轮旋转产生的离心力和推力联合作用工作，斜向出流，又称斜流泵 。 特点：流量与杨程介于前两者之间。,泵与风机的参数,3）,泵与风机的工作原理,第三节 泵与风机的工作原理
11、及主要结构,旋涡泵的工作原理：,泵与风机的参数,4）,泵与风机的工作原理,旋涡泵（也称涡流泵）是一种叶片泵。主要由叶轮、泵体和泵盖组成。叶轮是一个圆盘，圆周上的叶片呈放射状均匀排列。泵体和叶轮间形成环形流道，吸入口和排出口均在叶轮的外圆周处。吸入口与排出口之间有隔板，由此将吸入口和排出口隔离开。 我们将泵内的液体分为两部分：叶片间的液体和流道内的液体。当叶轮旋转时，在离心力的作用下，叶轮内液体的圆周速度大于流道内液体的圆周速度，故形成图1所示的“环形流动”。又由于自吸入口至排出口液体跟着叶轮前进，这两种运动的合成结果，就使液体产生与叶轮转向相同的图2（绿色）示的“纵向旋涡”。因而得到旋涡泵之名
12、。需要特别指出的是，液体质点在泵体流道内的圆周速度小于叶轮的圆周速度。 在纵向旋涡过程中，液体质点多次进入叶轮叶片间（图），通过叶轮叶片把能量传递给流道内的液体质点。液体质点每经过一次叶片，就获得一次能量。这也是相同叶轮外径情况下，旋涡泵比其它叶片泵扬程高的原因。并不是所有液体质点都通过叶轮,随着流量的增加，“环形流动”减弱。当流量为零时，“环形流动”最强，扬程最高。,第三节 泵与风机的工作原理 及主要结构,二、容积式泵与风机 （1）往复式（活塞式和柱塞式） 组成：泵缸和活塞 原理：活塞向右移动，吸水阀打 开，液体吸入；活塞向左移动， 吸水阀关闭，高压液体冲开开水 阀，排向压力管。 用途：计量
13、泵，小型给水泵,泵与风机的工作原理,第三节 泵与风机的工作原理 及主要结构,二、容积式泵与风机 （2）回转式（齿轮式、螺杆式、罗茨鼓风机，真空泵） 原理：利用一对或几对特殊形状的回转体，如齿轮、螺杆、或其他形状的转子在壳内作旋转运动来输送流体并提高其压力。,泵与风机的工作原理,第三节 泵与风机的工作原理 及主要结构,1）旋转的齿轮将吸入管 吸入的油挤压到排出管 用途：小型汽轮机的加油泵,泵与风机的工作原理,第三节 泵与风机的工作原理 及主要结构,2）双螺杆泵：主动螺 杆转动，带动从动螺杆， 液体拦截在啮合室中， 挤向中间排出。 用途：泥浆泵和污水泵， 引风机的润滑油泵,泵与风机的工作原理,第三
14、节 泵与风机的工作原理 及主要结构,3）罗茨鼓风机：两个叶轮相向转动，由于叶轮与叶轮，叶轮与机壳，叶轮与墙板之间的间隙极小，从而使进气口形成了真空状态，空气进入进气腔；又被两个叶片所形成密封腔不断地带到排气腔，又因为排气腔内的叶轮是相互啮合的，从而把两个叶片之间的空气挤压出来。 用途：火力发电厂除灰系统的送风装置。,泵与风机的工作原理,第三节 泵与风机的工作原理 及主要结构,4）水环式真空泵：在泵体中装有适量的水作为工作液。当叶轮顺时针旋转时，水被叶轮抛向四周形成了一个等厚度的封闭圆环。水环的上部分内表面恰好与叶轮轮毂相切，水环的下部内表面刚好与叶片顶端接触（实际上叶片在水环内有一定的插入深度
15、）。此时叶轮轮毂与水环之间形成一个月牙形空间，而这一空间又被叶轮分成叶片数目相等的若干个小腔。如果以叶轮的上部0为起点，那么叶轮在旋转前180时小腔的容积由小变大，且与端面上的吸气口相通，此时气体被吸入，当吸气终了时小腔则与吸气口隔绝；当叶轮继续旋转时，小腔由大变小，使气体被压缩；当小腔与排气口相通时，气体便被排出泵外。 用途：最初用作自吸水泵，而后逐渐用于石油、化工、机械、矿山、轻工、医药及食品等许多工业部门。在工业生产的许多工艺过程中，如真空过滤、真空引水、真空送料、真空蒸发、真空浓缩、真空回潮和真空脱气等,泵与风机的工作原理,第三节 泵与风机的工作原理 及主要结构,5）射流泵：高压流体
16、经引射管送入工作喷嘴， 喷嘴出口高速液流使扩 散室形成真空，从而可 从池中吸上水。随喷嘴 出口的高速流体带出。 用途：小型机组的凝汽 器抽气装置和化工泵。,泵与风机的工作原理,扩散管,器盖,喷咀座板,喷 咀,器体,导向盖盘,止逆阀阀体,阀板,真空蒸发锅,水力喷射器,水泵,流体力学泵与风机,第八章,制作者：张晓艳,泵与风机的结构,泵的主要部件 离心泵的主要部件 轴流泵的主要部件 风机主要部件 离心式风机的构造 轴流式风机的构造 电厂常用泵与风机的典型结构,主页,离心泵的主要部件,叶轮 轴 吸入室 导叶 压水室 密封装置 轴向推力平衡装置,泵与风机的结构,叶轮是将原动机输入的机械能传递给液体，提高液体能量的核心部件。,轴,轴是传递扭矩的主要部件。 轴径按强度、刚度及临界转速确定。 中小型泵多采用水平轴，叶轮间距离用轴套定位。 近代大型泵则采用阶梯轴，不等孔径的叶轮用热套法装在轴上，并利用渐开线花键代替过去的短键。此种方法，叶轮与轴之间没有间隙，不致使轴间窜水和冲刷，但拆装困难,吸入室,离心
