泵与风机绪论

1、泵与风机课程概况一、学时二、教材三、答疑辅导泵与风机第四版，何川、郭立君主编，中国电力出版社总学时：32 讲课：24 实验：2 考试：2 运动会：2 辅导时间：每周三下午2:004:00(暂定）地点：实验楼A106电话四、成绩评定平时成绩30%（出勤、作业、实验、小论文）+考试成绩70%绪 论初识泵与风机 1、学科角度：是流体力学的应用和发展。 2、能量角度：是能量转换设备。 原动机(机械能)流体(动、势能）泵 : 输送液体风机：输送气体流体机械 ？流体机械有：流体原动机(能量由流体传给机械，如汽轮机、水轮机、燃气轮机、风力机、膨胀机、气动马达、液压马达等)流体工作机

2、(能量由机械传给流体，如泵、风机、压缩机、分离机等)液力耦合器（内有泵轮和涡轮、耗能机械）若按其工作形式分，流体机械又分为：叶轮式(Turbine)容积式(如螺杆式、活塞式、旋片式等)。了解泵与风机在电厂、制冷空调等国民 经济建设行业中的地位和重要性；本章的主要内容和要求重点掌握泵与风机的基本性能参数；基本掌握泵与风机的类型和基本工作原理；了解国内外泵与风机的发展动态（自学、提交小论文）；0 绪论一、泵与风机在国民经济中的地位 泵与风机属通用机械的范畴。农业方面：排涝、灌溉；采矿工业：坑道通风及排水；冶金工业：冶炼炉鼓风、流体输送；石油工业：输油和注水；化学工业：高温、腐蚀性气体排送；一般工业

3、：厂房、车间空调、防护设备通风；航空航天：动力系统正常工作的维持。 耗电约占全国总用电量30%40%。0-1 泵与风机的应用汽轮机系统循环水泵凝结水泵疏水泵补给水泵 锅炉给水泵 锅炉系统送风机一次风机排粉机引风机灰渣泵冲灰水泵二、泵与风机在电厂中的地位 液压泵升压泵生水泵射水泵工业水泵“心脏，呼吸、消化和排泄系统”火力发电系统循环水泵凝结水泵锅炉给水泵 冷却剂循环泵 蒸汽发生器 控制棒 燃料元件反应堆核能发电系统槽式太阳能发电系统氟利昂蒸汽压缩式制冷系统氨蒸汽压缩式制冷系统机械通风冷却循环系统 1、目的与任务 掌握泵与风机的基本原理、性能、结构及选型等方面的知识；了解运行调节的方法。学习本课程

4、的目的与任务、学习方法 及时复习有关知识；2、学习方法 培养良好的做题习惯，学会思考； 树立工程概念和节能理念，注重分析和解决问题的方法。 泵与风机 安连锁 中国电力泵与风机（第三版）杨诗成 王喜魁 中国电力泵与风机节能技术 魏新利 化学工业出版社泵与风机节能技术问答 吴民强 中国电力泵与风机系统的能量学和经济性分析卢肇达 国防工业出版社主要参考书籍：一、按泵与风机所产生的全压高低分类：高压 大于 6 MPa 中压 处于 26 MPa 低压 小于 2 MPa泵 风机 通风机 小于 15 kPa鼓风机 处于 15340 kPa压气机 大于 340 kPa 0-2 泵与风机的分类二、按泵与风机工作

5、原理分类：叶片式容积式离心式轴流式混流式往复式回转式其 它真空泵射流泵水击泵泵叶氏风机罗茨风机罗杆风机离心式轴流式混流式风机叶片式容积式往复式回转式离心泵示意图轴流泵示意图混流泵示意图叶轮叶轮叶轮压出室吸入室扩散管导叶导叶泵壳 工作原理：工作叶轮旋转时叶轮上的叶片将能量连续地传给流体，从而将流体输送到高压、高位处或远处。（一）叶片式泵与风机离心式：沿径向；轴流式：沿轴向；混流式：沿斜向。流体流动特点流体的出流方向不同:（一）叶片式泵与风机1离心式泵与风机离心泵的拆装1 由流体力学可知：图同一水平面上的A、B、C、D的压力值大小的关系是： 离心式泵与风机工作原理： 叶片迫使流体随叶轮旋转,并对流

6、体沿其运动方向作功； 叶轮连续地旋转，流体也就连续地吸入、排出，形成离心式泵与风机的连续工作。 叶轮的旋转作用使流体在叶轮中心形成低压区，在吸入端压强的作用下，流体经吸入室从叶轮中心流入，并在叶轮中获得机械能后进入压出室；离心泵的分解动画1离心泵的拆装2离心风机由于叶轮的旋转叶轮中心附近的液体受离心力作用，被甩向叶轮的周围，这时在叶轮中心附近形成了局部真空，贮液槽内的液体在大气压作用下经吸入管进入叶轮中，因此叶轮不断旋转，泵便能不断吸入液体而吸入的液体又不断地沿排出管排出，并能送到一定高度。离心泵的工作：将泵和吸入管中灌满液体而启动后(吸液原理） 若离心泵在启动前泵壳内不是充满液体而是空气，由

7、于空气的密度远小于液体的密度，产生的离心力很小，因而叶轮中心区形成的低压不足以将贮槽内液体压入泵内，此时虽启动离心泵但不能够输送液体，这种现象称作气缚。表示离心泵无自吸能力。因此在启动泵前一定要使泵壳内充满液体。将泵和吸入管中灌满液体启动?(通常若吸入口位于贮槽液面上方时，在吸入管路中安装一单向底阀和滤网，以防止停泵时液体从泵内流出和吸入杂物。)（一）叶片式泵与风机2轴流式泵与风机 流体沿轴向流入叶片通道，当叶轮在原动机驱动下旋转时，旋转着的叶片给绕流流体一个轴向的推力（挤压推进力），此叶片的推力对流体作功，使流体的能量增加并沿轴向排出。叶轮连续旋转即形成轴流式泵与风机的连续工作。 轴流泵 混

8、流式泵与风机的叶轮形状介于离心式和轴流式之间，故其工作原理兼有两者的特点。叶轮导叶（一）叶片式泵与风机3混流式泵与风机 贯流式（横流式）风机小风量、低噪声、压头适当、在安装上便于与建筑物相配合贯流式风机的主要特点：(1)叶轮一般是多叶式前向叶型，但两个端面是封闭的。(2)叶轮的宽度没有限制，当宽度加大时流量也增加。(3)贯流式风机不像离心式风机是在机壳侧板上开口使气流轴向进入风机，而是将机壳部分地敞开使气流直接径向进入风机。气流横穿叶片两次。某些贯流式风机在叶轮内缘加设不动的导流叶片，以改善气流状态。(4)在性能上，贯流式风机的效率较低，一般约为30一50。(5)进风口与出风口都是矩形的，易与

9、建筑物相配合。 （二）容积式泵与风机（又称定排量式）1、往复式活塞式活塞泵原理图活塞泵模型 通过工作室容积周期性变化而实现输送流体的泵与风机。 根据机械运动方式的不同还可分为往复式和回转式。齿轮泵双螺杆泵2、回转式罗茨风机2、回转式旋片式真空泵 （三）其它类型的泵与风机液环泵 具有较高能量的工作流体来输送能量较低的流体。 启动前注入工作液体 叶轮旋转，工作液体受离心力作用甩向四周形成一个相对于叶轮为偏心的封闭水环。 两相邻叶片与水环内表面之间形成一周期性扩大与减小的两个月牙形空间。射流泵0-3 泵与风机的主要部件 离心风机集流器集流器装置在叶轮前，它应使气流能均匀地充满叶轮的入口截面，并且气流

10、通过它时的阻力损失应该最小。 圆筒形：叶轮进口处会形成涡流区，直接从大气进气时效果更差。圆锥形：好于圆筒形，但它太短，效果不佳。弧 形：好于前两种，锥弧形：最佳，高效风机基本上都采用此种集流器。 离心风机进气箱集流器前的进气箱作用：改善气流的流动状况（由于结构上的需要，如风机进风口前装接弯管气流转弯流速分布不均匀 ） 离心风机蜗壳作用： 汇集叶轮流出的气流，然后引向出口，与此同时将气流的一部分动能转变成压力能。蜗壳的外形： 阿基米德螺旋线、对数螺旋线 蜗壳出口扩压器: 因为气流从蜗壳流出时向叶轮旋转方向偏斜，所以扩压器一般做成向叶轮一边扩大，其扩散角通常为68。 离心通风机蜗壳出口附近有“舌状

11、”结构，一般称作蜗舌。蜗舌可以防止气体在机壳内循环流动。 蜗舌组成：尖舌、深舌、短舌、平舌 尖舌：风机虽然最高效率较高，但效率曲线较陡，且噪声大，风机性能恶化，不能使用。 深舌：大多用于低比转速通风机， 短舌：大多用于高比转速通风机。 平舌：风机虽然效率较尖舌的低，但效率曲线较平坦，且噪声小。蜗舌顶端与叶轮外径的间隙s，对噪声的影响较大。间隙s小，噪声大；间隙s大，噪声减小。一般取s=(0.050.10)D2。蜗舌顶端的圆弧r，对风机气动力性能无明显影响，但对噪声影响较大。 圆弧半径r小，噪声会增大，一般取r=(0.030.06)D2。减小或防止动静部件间隙中泄漏液体的部件。 根据装置在泵内位

12、置和具体作用分： 外密封装置 内密封装置 级间密封装置离心泵密封装置屏蔽泵（一）外密封装置（轴封） 在泵的转轴与泵壳之间有间隙，为防止泵内液体流出，或空气漏入泵内，进行的密封。按结构不同分：、 填料密封、 机械密封、 迷宫式密封、 浮动环密封、 螺旋密封填 料 密 封 如图为带水封环的填料密封结构。 是目前普通离心泵最常用的一种轴封结构。端部填料箱实物图机 械 密 封 机械密封是无填料的密封装置。 由动环5、静环7、弹簧2和密封圈8等组成。迷宫式密封螺旋密封浮动环密封填料密封特点： 寿命短 结构简单 不能自补偿 密封效果一般 中低压水泵用 摩擦耗功大机械密封特点： 寿命长 结构复杂 能自补偿

13、密封效果好 高温高压泵用 摩擦耗功小（二）内密封装置（密封环）防止液流从叶轮出口经过壳体与叶轮外缘间隙返回叶轮进口的内泄漏。 形式有：平环式（图a）、角环式（图b）锯齿式（c）、迷宫式（图d）为了减小叶轮入口处的容积损失q1，一般在入口处都装有密封环（承磨环或口环），如图所示。平面式密封环直角式密封环中间带一小室的密封环曲径式密封环曲径式密封环锐角式密封环曲径式密封环（三）级间密封装置防止多级泵中后级叶轮入口的液体向前级叶轮后盖板外侧空腔的泄漏 轴向推力平衡装置（P132）1. 轴向推力产生的原因： 单吸离心式叶轮前、后盘受流体作用的面积不等，产生的压力不等，从而产生了一个指向吸水侧的轴向推力

14、。 2.轴向推力危害：（1）轴向推力会推动叶轮及装在轴上的整个转子沿轴线向吸水侧移动，使之与固定部分摩擦而损坏；（2）使叶轮出口与导水圈入口中心偏离，恶化了流动状况，降低水泵效率。轴向推力的平衡方法 多级泵 叶轮对称排列； 平衡盘； 平衡鼓； 平衡盘与平衡鼓联合装置。单级泵 平衡孔、平衡管； 双吸式叶轮； 背叶片。平衡管平衡轴向推力平衡孔平衡轴向推力双吸式叶轮背叶片 叶轮对称排列平 衡 盘平 衡 鼓平衡鼓未级叶轮平衡套平衡盘：多级泵平衡盘特点：A. 自动平衡轴向推力，总是处于动态的平衡状态；B. 结构紧凑，平衡效果好；C. 由于轴的窜动，使平衡盘和平衡板经常磨损以及增加漏损。平衡盘与平衡鼓联合

15、装置0-4泵与风机的主要性能参数 泵与风机的基本性能参数主要有：流量qV 、能头（扬程 H或全压p）、轴功率P、有效功率Pe 、效率 和转速n 等。 一、流量 二、能头 三、功率和效率 四、转速 五、其它基本性能参数 一、流量 泵与风机在单位时间内所输送的流体量，通常用体积流量qV 表示，单位为m3/s，m3/h。 测量时,一般泵以出口流量计算，而风机则以进口流量计算。 对于非常温水或其它液体也可以用质量流量qm 表示，单位为kg/s，kg/h。 qm 和qV 的换算关系为：qm= qV二、能头 单位重力（体积）流体通过泵（风机）所获得的机械能。 泵：通常用扬程 H 表示，单位为m； 说明：下

16、标“1、2” 表示泵与风机进口和出口截面；和泵比较略去了gZ。风机：通常用全压p表示，单位为Pa。三、功率和效率 原动机传动装置泵与风机原动机配套功率：PM=KPg.in，K为容量安全系数（额定条件下）。效率：传动效率： tm四、转速 泵与风机轴每分钟的转数，通常用n 表示，单位为r/min。 有效功率：（kW） 轴功率：泵与风机输入端 轴上的功率 （kW） 原动机输出功率： （kW）原动机输入功率Pg.inP=Pe/P=P/tm 设备陈旧； 现 状： 余量过大或过小； 调节方式相对落后。 大容量；发展趋势： 高效率； 自动化。 例如：由上海KSB水泵有限公司引进德国KSB公司专利技术生产的C

17、HTC/CHTD型第二代筒式高压锅炉给水泵，其转速为7000r/min时，流量3600m3/h，总扬程4200m。0-4泵与风机的现状及发展趋势花絮：汲水和鼓风设备发展简史汲水和鼓风设备时间国别发明者尖底、小口、大腹的陶罐公元前4千年中国不详单动式单活塞唧筒公元前3世纪希腊与罗马特斯贝斯龙骨车公元1世纪中国毕岚与杜诗辘轳和水井不详不详不详双动式单活塞风箱公元12世纪前后中国不详水车公元15世纪末意大利达芬奇鼓风机公元1689年法国巴本国内外泵与风机的发展动态（自学、提交小论文）；题目和内容自定分小组完成（每组限定4人以内）论文的格式按照指定要求排版论文提交A4纸打印稿一份和电子版 （)离心泵基

18、本形式标号：单级单吸清水离心泵IS国际标准号如：IS5032125 50泵入口直径；32泵出口直径；125泵叶轮直径离心式泵与风机是由原动机带动叶轮旋转，( )，从而使流体获得能量。A.流道内流体受到离心力 B.叶轮上叶片产生离心力C.叶轮中心处形成真空 D.叶轮上叶片对流体做功以下属于往复式泵的是( ) A.离心泵 B.旋涡泵 C.齿轮泵 D.柱塞泵泵与风机是将原动机的的机械。A机械能转换成流体能量 B热能转换成流体能量C机械能转换成流体内能 D机械能转换成流体动能以下属于回转式风机的是( )。 A.轴流式风机 B.螺杆风机 C.离心风机 D.往复式风机离心泵输送含有杂质的液体时，按是否有前、后盖板区分的叶轮形式不宜采用（）A封闭式 B半开式 C开式 D全不宜采用泵按工作原理及结构型式进行分类可分为_、_和_三大类。 叶轮式泵或风机按流体流过叶轮时的方向不同，可分为 、 和 三类。根据泵与风机的工作原理，离心式泵属于那种类型的泵。_ A容积式 B往复式 C叶片式 D其它类型的泵离心式泵的主要部件不包括_ A 叶轮 B 汽缸 C 机壳 D 吸入室 泵与风机