泵與風(fēng)機(jī)(何川)-授課

泵與風(fēng)機(jī)主講教師：陳姝

weilachen@163.com）2009年春季學(xué)期學(xué)習(xí)目的：泵與風(fēng)機(jī)的設(shè)計選型；泵與風(fēng)機(jī)的運行調(diào)節(jié)。2009年春季學(xué)期課程內(nèi)容：泵與風(fēng)機(jī)概述

（緒論）泵與風(fēng)機(jī)的葉輪理論

（第1章）泵與風(fēng)機(jī)的性能

（第2章）相似理論在泵與風(fēng)機(jī)中的應(yīng)用（第3章）泵的氣蝕

（第4章）泵與風(fēng)機(jī)運行調(diào)節(jié)

（第5章）泵與風(fēng)機(jī)選型

（第7章）2009年春季學(xué)期1、泵與風(fēng)機(jī)的定義2、泵與風(fēng)機(jī)的用途3、泵與風(fēng)機(jī)的分類及工作原理4、葉片式泵與風(fēng)機(jī)的主要部件和結(jié)構(gòu)形式5、泵與風(fēng)機(jī)的發(fā)展趨勢6、泵與風(fēng)機(jī)的基本性能參數(shù)緒論泵與風(fēng)機(jī)概述2009年春季學(xué)期泵與風(fēng)機(jī)是將原動機(jī)（如電動機(jī)、內(nèi)燃機(jī)等）提供的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成流體的壓力能和動能，以達(dá)到流體定向輸運的一種動力設(shè)備。1.泵與風(fēng)機(jī)的定義泵與風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)、水輪機(jī)、汽輪機(jī)等屬于流體機(jī)械（指在流體具有的機(jī)械能和機(jī)械所做的功之間進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的機(jī)械）。輸送液體的稱為泵；輸送氣體的稱為風(fēng)機(jī)（氣泵）定義2009年春季學(xué)期思考：1.內(nèi)燃機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)是不是流體機(jī)械？2.水輪機(jī)、風(fēng)車與泵、風(fēng)機(jī)有什么區(qū)別？逆向1.泵與風(fēng)機(jī)的定義2009年春季學(xué)期水輪機(jī)：水的勢能--水輪機(jī)的機(jī)械能--電能1.泵與風(fēng)機(jī)的定義2009年春季學(xué)期風(fēng)車（風(fēng)力發(fā)電機(jī)組）：風(fēng)力—風(fēng)車動能--電能1.泵與風(fēng)機(jī)的定義2009年春季學(xué)期城市供排水及廢水處理；農(nóng)業(yè)方面：排澇、灌溉；采礦工業(yè)：坑道的通風(fēng)及排水；冶金工業(yè)：各種冶煉爐的鼓風(fēng)以及氣體和液體的輸送；石油工業(yè)：輸油和注水；化學(xué)工業(yè)：高溫、腐蝕性氣體的排送；一般工業(yè)：廠房、車間的通風(fēng)等。2.泵與風(fēng)機(jī)的用途隧道施工2009年春季學(xué)期2009年春季學(xué)期汽車制造2009年春季學(xué)期2009年春季學(xué)期城市供水末端用戶始端用戶泵站城市排水--污水的收集、輸運、凈化高碑店污水處理廠曝氣沉砂池曝氣池2009年春季學(xué)期耗電量占全國總用電量的30%（泵的耗電量占到20%，風(fēng)機(jī)約占10%）；

我國生產(chǎn)的泵和風(fēng)機(jī)效率能夠達(dá)到80%-90%，然而，泵與風(fēng)機(jī)在系統(tǒng)中的實際運行效率只有40%左右（發(fā)達(dá)國家約為50%-70%）。

經(jīng)濟(jì)性有待提高！2.泵與風(fēng)機(jī)的用途2009年春季學(xué)期3.泵與風(fēng)機(jī)的分類及工作原理泵按產(chǎn)生的壓力分為:低壓泵：壓力在2MPa

以下；中壓泵：壓力在2一6MPa

；高壓泵：壓力在6MPa

以上。按壓力分類風(fēng)機(jī)按產(chǎn)生的風(fēng)壓分為:通風(fēng)機(jī)：風(fēng)壓小于15kPa

；鼓風(fēng)機(jī)：風(fēng)壓在15一340kPa

以內(nèi)；壓氣機(jī)：風(fēng)壓在340kPa

以上。2009年春季學(xué)期1.葉片式2.容積式離心式軸流式混流式往復(fù)式回轉(zhuǎn)式活塞泵柱塞泵隔膜泵齒輪泵螺桿泵風(fēng)機(jī)滑片泵羅茨風(fēng)機(jī)3.其他3.泵與風(fēng)機(jī)的分類及工作原理按工作原理分類真空泵射流泵水錘泵2009年春季學(xué)期負(fù)壓離心力特點：軸向進(jìn)入轉(zhuǎn)90°徑向流出流量小、壓力大，小流量高揚程的場合葉片式-離心式泵與風(fēng)機(jī)的工作原理原理：葉輪高速旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的離心力使流體獲得能量，即流體通過葉輪后，壓能和動能都得到提高，從而能夠被輸送到高處或遠(yuǎn)處。3.泵與風(fēng)機(jī)的分類及工作原理2009年春季學(xué)期原理：旋轉(zhuǎn)葉片給繞流流體一個軸向推力/升力，使流體獲得能量，壓能和動能增加，并沿軸向排出。特點：軸向進(jìn)入、軸向流出；流量大、壓力小，適用于大流量低揚程的場合（循環(huán)水泵、引送風(fēng)機(jī)）葉片式-軸流式泵與風(fēng)機(jī)的工作原理3.泵與風(fēng)機(jī)的分類及工作原理2009年春季學(xué)期原理：流體沿介于軸向與徑向之間的圓錐面方向流出葉輪，部分利用葉型升力，部分利用離心力。葉片式-混流式泵與風(fēng)機(jī)的工作原理3.泵與風(fēng)機(jī)的分類及工作原理

特點：

1.軸向流入，錐面方向流出

2.流量較大、壓頭較高，介于軸流式與離心式之間柱塞泵：特點：流量小不均勻，高壓力。原理：利用工作容積周期性的改變來輸送液體，并提高壓力。機(jī)械借活塞在汽缸內(nèi)的往復(fù)作用使缸內(nèi)容積反復(fù)變化，以吸入和排出流體。容積式-往復(fù)式泵與風(fēng)機(jī)的工作原理

3.泵與風(fēng)機(jī)的分類及工作原理2009年春季學(xué)期容積式-往復(fù)式泵與風(fēng)機(jī)的工作原理

3.泵與風(fēng)機(jī)的分類及工作原理活塞泵:2009年春季學(xué)期容積式-往復(fù)式泵與風(fēng)機(jī)的工作原理

3.泵與風(fēng)機(jī)的分類及工作原理隔膜泵：2009年春季學(xué)期容積式-回轉(zhuǎn)式泵與風(fēng)機(jī)的工作原理

3.泵與風(fēng)機(jī)的分類及工作原理齒輪泵（羅茨風(fēng)機(jī)）：原理：利用一對或幾個特殊形狀的回轉(zhuǎn)體在殼體內(nèi)作旋轉(zhuǎn)運動來輸送流體并提高壓力。特點：輸送大黏度流體2009年春季學(xué)期容積式-回轉(zhuǎn)式泵與風(fēng)機(jī)的工作原理

3.泵與風(fēng)機(jī)的分類及工作原理螺桿泵（螺桿風(fēng)機(jī)）:2009年春季學(xué)期滑片泵:容積式-回轉(zhuǎn)式泵與風(fēng)機(jī)的工作原理

3.泵與風(fēng)機(jī)的分類及工作原理原理：依靠偏心轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時泵缸與轉(zhuǎn)子上相鄰兩葉片間形成的工作容積的變化來輸送液體或使之增壓。2009年春季學(xué)期葉片式與容積式泵與風(fēng)機(jī)比較3.泵與風(fēng)機(jī)的分類及工作原理（1）作用均勻，流量與排出壓力無周期性變化;（2）運動件少而簡單，不需要分配閥，因此運行可靠;（3）能高速運轉(zhuǎn)，因此可以與高速電動機(jī)直接聯(lián)接;（4）外形尺寸與安裝面積比活塞式小，可減少安裝費用;（5）運行費用低;（6）調(diào)節(jié)性能好，可很快適應(yīng)發(fā)生變化的條件。優(yōu)點：缺點：（1）流量小而揚程高時，效率較低;（2）起動前大部分葉片泵必須灌液;（3）葉片泵運行時如果吸入空氣，特別吸入管路布置不當(dāng)，或管路漏氣，則泵可能中止抽吸或運行。轉(zhuǎn)速高、流量大、輸出流量均勻，在設(shè)計工況下效率高等。2009年春季學(xué)期原理：星形葉輪偏心裝在圓筒形泵殼內(nèi)，啟動前注入一定量的水，葉輪旋轉(zhuǎn)，水受離心力作用被甩向四周形成一個相對于葉輪為偏心的封閉水環(huán)。利用葉片與水環(huán)內(nèi)表面形成的周期性擴(kuò)大與減小的兩個月牙形空間，吸入氣體并排出氣和水（連續(xù)補(bǔ)充）。其他-真空泵（水環(huán)式）3.泵與風(fēng)機(jī)的分類及工作原理2009年春季學(xué)期原理：利用高速射流的抽吸作用來輸送流體。流體在噴嘴中將部分壓能轉(zhuǎn)變?yōu)閯幽?。其?噴射泵3.泵與風(fēng)機(jī)的分類及工作原理2009年春季學(xué)期原理：利用流動中的水被突然制動時所產(chǎn)生的能量，使其中一部分水壓升到一定高度的一種泵。其他-水錘泵3.泵與風(fēng)機(jī)的分類及工作原理2009年春季學(xué)期離心式泵的主要部件：（1）葉輪（2）吸入室（3）壓出室（4）導(dǎo)葉（5）密封裝置4.葉片式泵與風(fēng)機(jī)的主要部件及結(jié)構(gòu)形式離心泵2009年春季學(xué)期前蓋板葉片后蓋板后蓋板葉片輪轂效率高效率低4.葉片式泵與風(fēng)機(jī)的主要部件及結(jié)構(gòu)形式離心泵-葉輪葉輪：是實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換的主要部件，將原動機(jī)的機(jī)械能傳遞給流體，使流體獲得壓力能和動能。輪轂2009年春季學(xué)期4.葉片式泵與風(fēng)機(jī)的主要部件及結(jié)構(gòu)形式離心泵-吸入室半螺旋形錐形（錐度7°~8°）環(huán)形吸入室：離心泵吸水管法蘭接頭至葉輪進(jìn)口的空間。以最小的阻力損失，引導(dǎo)液體平穩(wěn)進(jìn)入葉輪，葉輪進(jìn)口處液體流速均勻分布。2009年春季學(xué)期4.葉片式泵與風(fēng)機(jī)的主要部件及結(jié)構(gòu)形式離心泵-壓出室螺旋形壓出室（蝸殼）環(huán)形壓出室壓出室：葉輪出口或?qū)~出口至壓水管法蘭接頭之間的空間。收集從葉輪流出的高速流體，以最小阻力損失引入壓水管或次級葉輪進(jìn)口，將部分動能轉(zhuǎn)變?yōu)閴毫δ堋?009年春季學(xué)期4.葉片式泵與風(fēng)機(jī)的主要部件及結(jié)構(gòu)形式離心泵-導(dǎo)葉1.徑向式導(dǎo)葉2.流道式導(dǎo)葉導(dǎo)葉：匯集前一級葉輪流出的液體，并在損失最小的條件下，引入次級葉輪的進(jìn)口或壓出室，把部分動能轉(zhuǎn)換為壓力能。2009年春季學(xué)期

平環(huán)式(圖a)角接式(圖b)迷宮式(圖c)1）密封環(huán)

作用：防止高壓流體通過葉輪進(jìn)口與泵殼之間的間隙泄露至吸入口，在葉輪進(jìn)口外圈與泵殼之間加裝密封環(huán)。4.葉片式泵與風(fēng)機(jī)的主要部件及結(jié)構(gòu)形式離心泵-密封裝置2009年春季學(xué)期2）軸端密封軸封是設(shè)置于軸與殼之間的間隙處，起到密封作用的裝置。若軸封質(zhì)量不過關(guān)，水泵將發(fā)生漏水和吸氣的故障。4.葉片式泵與風(fēng)機(jī)的主要部件及結(jié)構(gòu)形式離心泵-密封裝置2009年春季學(xué)期a.填料密封

由填料箱4、水封環(huán)5、填料3、壓蓋2和壓緊螺栓等組成，是目前普通離心泵最常用的一種軸封結(jié)構(gòu)。帶水封環(huán)的填料密封結(jié)構(gòu)4.葉片式泵與風(fēng)機(jī)的主要部件及結(jié)構(gòu)形式離心泵-密封裝置填料：石墨油浸石棉繩聚四氟乙烯2009年春季學(xué)期端部填料箱實物圖4.葉片式泵與風(fēng)機(jī)的主要部件及結(jié)構(gòu)形式離心泵-密封裝置2009年春季學(xué)期機(jī)械密封是無填料的密封裝置。它由動環(huán)5、靜環(huán)7、彈簧2和密封圈8等組成動環(huán)在液體壓力及彈簧力的作用下與靜環(huán)的端面保持緊密接觸，以達(dá)到密封的目的。密封效果好、使用壽命長，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造精度高。適用于高溫高壓泵。b.機(jī)械密封4.葉片式泵與風(fēng)機(jī)的主要部件及結(jié)構(gòu)形式離心泵-密封裝置2009年春季學(xué)期c.迷宮式密封

原理：非接觸型流體動力密封，利用流體流過轉(zhuǎn)子與靜子間的微小間隙產(chǎn)生的節(jié)流降壓效應(yīng)來實現(xiàn)密封。4.葉片式泵與風(fēng)機(jī)的主要部件及結(jié)構(gòu)形式離心泵-密封裝置2009年春季學(xué)期d.浮動環(huán)密封

原理:

靠軸(或軸套)與浮動環(huán)之間的狹窄間隙產(chǎn)生很大的水力阻力而實現(xiàn)密封的，是采用機(jī)械密封與迷宮式密封原理結(jié)合起來的一種新型密封。4.葉片式泵與風(fēng)機(jī)的主要部件及結(jié)構(gòu)形式離心泵-密封裝置2009年春季學(xué)期離心式風(fēng)機(jī)的主要部件：（1）葉輪（2）機(jī)殼（3）集流器與進(jìn)氣箱4.葉片式泵與風(fēng)機(jī)的主要部件及結(jié)構(gòu)形式離心風(fēng)機(jī)2009年春季學(xué)期

離心式風(fēng)機(jī)主要結(jié)構(gòu)分解示意圖1-吸入口；2-葉輪前盤；3-葉片；4-后盤；5-機(jī)殼；6-出口；7-截流板（風(fēng)舌）；8-支架4.葉片式泵與風(fēng)機(jī)的主要部件及結(jié)構(gòu)形式離心風(fēng)機(jī)2009年春季學(xué)期

葉輪－葉輪前盤形式葉輪的組成：前盤、后盤、葉片、輪轂4.葉片式泵與風(fēng)機(jī)的主要部件及結(jié)構(gòu)形式離心風(fēng)機(jī)-葉輪2009年春季學(xué)期葉輪－葉片出口角度氣流出口方向與圓周運動切向之間的夾角。a.前彎式b.徑向式c.后彎式4.葉片式泵與風(fēng)機(jī)的主要部件及結(jié)構(gòu)形式離心風(fēng)機(jī)-葉輪2009年春季學(xué)期葉輪－葉片形狀（a)平板型（b)圓弧型（d)機(jī)翼型4.葉片式泵與風(fēng)機(jī)的主要部件及結(jié)構(gòu)形式離心風(fēng)機(jī)-葉輪2009年春季學(xué)期作用：匯集從葉輪流出的氣體，將其引向風(fēng)機(jī)出口，將部分動能轉(zhuǎn)換為壓力能。裝于風(fēng)機(jī)出口，通過降低出口流體流速，使部分動壓轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓。4.葉片式泵與風(fēng)機(jī)的主要部件及結(jié)構(gòu)形式離心風(fēng)機(jī)-機(jī)殼蝸舌：

防止部分氣流在蝸殼內(nèi)循環(huán)流動。擴(kuò)壓器：2009年春季學(xué)期集流器：裝在葉輪進(jìn)口，以最小的阻力損失引導(dǎo)氣流均勻的充滿葉輪入口。4.葉片式泵與風(fēng)機(jī)的主要部件及結(jié)構(gòu)形式離心風(fēng)機(jī)-集流器2009年春季學(xué)期安裝在大型或雙吸的離心式風(fēng)機(jī)上。減少因氣流不均勻進(jìn)入葉輪產(chǎn)生的流動損失，另外可減少風(fēng)機(jī)噪音。4.葉片式泵與風(fēng)機(jī)的主要部件及結(jié)構(gòu)形式離心風(fēng)機(jī)-進(jìn)氣箱進(jìn)氣箱：2009年春季學(xué)期（1）葉輪（2）導(dǎo)葉（3）吸入室和集流器（4）擴(kuò)壓筒軸流式泵與風(fēng)機(jī)的主要部件：4.葉片式泵與風(fēng)機(jī)的主要部件及結(jié)構(gòu)形式軸流式泵與風(fēng)機(jī)2009年春季學(xué)期葉片形狀：扭曲形狀，一般為4~6片輪轂作用：安裝葉片和葉片調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)分類：固定葉片、半調(diào)節(jié)葉片、全調(diào)節(jié)葉片4.葉片式泵與風(fēng)機(jī)的主要部件及結(jié)構(gòu)形式軸流式泵與風(fēng)機(jī)-葉輪葉輪的組成：葉片、輪轂2009年春季學(xué)期前導(dǎo)葉后導(dǎo)葉

4.葉片式泵與風(fēng)機(jī)的主要部件及結(jié)構(gòu)形式軸流式泵與風(fēng)機(jī)-導(dǎo)葉作用：旋轉(zhuǎn)運動—軸向運動；旋轉(zhuǎn)運動的部分動能轉(zhuǎn)換為壓力能.2009年春季學(xué)期中小型軸流泵：喇叭管形吸入室；大型軸流泵：肘形吸入室；4.葉片式泵與風(fēng)機(jī)的主要部件及結(jié)構(gòu)形式軸流式泵與風(fēng)機(jī)-吸入室（集流器）泵-吸入室軸流風(fēng)機(jī)：一般采用喇叭管形集流器，并在集流器前裝進(jìn)氣箱。風(fēng)機(jī)-集流器2009年春季學(xué)期形狀：筒形、錐形4.葉片式泵與風(fēng)機(jī)的主要部件及結(jié)構(gòu)形式軸流式泵與風(fēng)機(jī)-擴(kuò)壓筒作用：將后導(dǎo)葉流出氣流的動能部分轉(zhuǎn)換為壓力能。2009年春季學(xué)期1、按主軸方向--臥式、立式、斜式2、按液體流出葉輪的方向--離心式、軸流式、混流式3、按吸入方式--單吸、雙吸4、按級數(shù)--單級、多級（同一根軸上裝兩個或以上）5、按葉片安裝方法：可調(diào)葉片、固定葉片6、按殼體剖分方式分段式（殼體按與主軸垂直的平面剖分）節(jié)段式（在分段式多級泵中，每一級殼體都是分開式的）中開式（殼體在通過軸心線的平面上分開）7、按泵體形式蝸殼泵、雙蝸殼泵、透平泵、筒式泵、雙殼泵4.葉片式泵與風(fēng)機(jī)的主要部件及結(jié)構(gòu)形式葉片式泵的結(jié)構(gòu)形式2009年春季學(xué)期4.葉片式泵與風(fēng)機(jī)的主要部件及結(jié)構(gòu)形式葉片式泵的結(jié)構(gòu)形式2009年春季學(xué)期按旋轉(zhuǎn)方向右旋、左旋（從原動機(jī)一端看風(fēng)機(jī)）按進(jìn)氣方向單吸“1”、雙吸“0”按出風(fēng)口位置

4.葉片式泵與風(fēng)機(jī)的主要部件及結(jié)構(gòu)形式葉片式風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)形式按傳動方式

A無軸承；B懸臂支承，皮帶輪在軸承中間；C懸臂支承，皮帶輪在軸承外側(cè)；D懸臂支承，聯(lián)軸器傳動；E雙支承，皮帶輪在外側(cè)；F雙支承，聯(lián)軸器傳動。4.葉片式泵與風(fēng)機(jī)的主要部件及結(jié)構(gòu)形式葉片式風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)形式2009年春季學(xué)期5.泵與風(fēng)機(jī)的發(fā)展趨勢（1）大容量、高參數(shù)化（2）高速化（3）高效率（4）高可靠性（5）低噪聲（6）自動化2009年春季學(xué)期6.泵與風(fēng)機(jī)的基本性能參數(shù)流體密度，kg/m3常溫20°C下，水：1000kg/m3

空氣：1.2kg/m3流量流量:單位時間內(nèi)所輸送的流體量。質(zhì)量流量:體積流量Vs質(zhì)量流量：體積流量:2009年春季學(xué)期

單位體積的氣體通過風(fēng)機(jī)所獲得的能量增加值，用p表示，單位為帕Pa6.泵與風(fēng)機(jī)的基本性能參數(shù)揚程（全壓）單位重力作用下的液體通過泵后所獲得的能量增加值，用H表示，單位為米水柱（mH2O）風(fēng)機(jī)的全壓（全風(fēng)壓）：泵的揚程：1個大氣壓＝1Bar＝105Pa＝10m水柱＝760mm汞柱=1kgf/cm2常見壓強(qiáng)單位換算表

牛頓/米2公斤力/米2公斤力/厘米2巴標(biāo)準(zhǔn)大氣壓毫米水柱毫米水銀柱磅/英寸2

(N/m2)(Pa)(kgf/m2)(kgf/cm2)(bar)(atm)(mmH2O)(mmHg)(lb/in2,psi)牛頓/米210.10197210.1972×10-61×10-50.98692×10-50.1019727.50062×10-3145.038×10-6(N/m2)(Pa)公斤力/米29.8066511×10-49.80665×10-59.67841×10-51×10-80.07355590.00142233(kgf/m2)公斤力/厘米298.0665×1031×10410.9806650.96784110×103735.55914.2233(kgf/cm2)巴1×10510197.21.0197210.98692310.1972×103750.06114.5038(bar)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓1.01325×10510332.31.033231.01325110.3323×10376014.6959(atm)毫米水柱4oC0.1019721×10-81×10-49.80665×10-59.67841×10-5173.5559×10-31.42233×10-3(mmH2O)毫米水銀柱0