第六章泵与风机的分类及工作原理 第一节泵与风机的分类及其工作原理 泵与风机的分类 按工作原理分 单{式 双世式 节段式 多级{壳式(水平中开式 叶片式{混流夜/剩壳式 导叶式 叶片式风/心风机 轴取菜式 轴流风机 转叶式 往复风机 活塞(或柱塞》泵 容积式风机 风机 往复泵 隔膜泵 回转风机罗获风机 客积式果 齿轮系 蝶杆风机等 回转泵《螺秆泵 其他类型泵射流 水击梨等 2.按产生的压力分 泵按产生的压力分为:低压泵:压力在2MPa以下;中压泵:压力在2~6MPa:高压 泵:压力在6MPa以上 风机按产生的风压分为:通风机:风压小于15kPa;鼓风机:风压在15~340kPa以内 压气机:风压在340kPa以上。通风机中最常用的是离心通风机及轴流通风机,按其压力大 小又可分为:低压离心通风机:风压在1kPa以下;中压离心通风机:风压在1~3kPa;高 压离心通风机:风压在3~15kPa;低压轴流通风机:风压在0.5kPa以下;高压轴流通风 机:风压在0.5~5kPa 二、泵与风机的工作原理 1.离心式泵与风机工作原理 离心式泵与风机的工作原理是,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。离心式泵与风机最 简单的结构型式所示。叶轮1装在一个螺旋形的外壳内,当叶轮旋转时,流体轴向流人,然 后转90°进入叶轮流道并径向流出。叶轮连续旋转,在叶轮人口处不断形成真空,从而使 流体连续不断地被泵吸人和排出 2.轴流式泵与风机工作原理 轴流式泵与风机的工作原理是,旋转叶片的挤压推进力使流体获得能量,升高其压能 和动能,其结构如图所示。叶轮1安装在圆筒形(风机为圆锥形)泵壳3内,当叶轮旋转时, 流体轴向流人,在叶片叶道内获得能量后,沿轴向流岀。轴流式泵与风机适用于大流量、低
第六章 泵与风机的分类及工作原理 第一节 泵与风机的分类及其工作原理 一、泵与风机的分类 1． 按工作原理分 2．按产生的压力分 泵按产生的压力分为：低压泵：压力在 2MPa 以下；中压泵：压力在 2～6MPa；高压 泵：压力在 6MPa 以上。 风机按产生的风压分为：通风机：风压小于 15kPa；鼓风机：风压在 15～340kPa 以内； 压气机：风压在 340kPa 以上。通风机中最常用的是离心通风机及轴流通风机，按其压力大 小又可分为：低压离心通风机：风压在 1kPa 以下；中压离心通风机：风压在 1～3kPa；高 压离心通风机：风压在 3～15kPa；低压轴流通风机：风压在 0．5kPa 以下；高压轴流通风 机：风压在 0．5～5kPa。 二、泵与风机的工作原理 1．离心式泵与风机工作原理 离心式泵与风机的工作原理是，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。离心式泵与风机最 简单的结构型式所示。叶轮 1 装在一个螺旋形的外壳内，当叶轮旋转时，流体轴向流人，然 后转 90°进入叶轮流道并径向流出。叶轮连续旋转，在叶轮人口处不断形成真空，从而使 流体连续不断地被泵吸人和排出。 2．轴流式泵与风机工作原理 ． 轴流式泵与风机的工作原理是，旋转叶片的挤压推进力使流体获得能量，升高其压能 和动能，其结构如图所示。叶轮 1 安装在圆筒形(风机为圆锥形)泵壳 3 内，当叶轮旋转时， 流体轴向流人，在叶片叶道内获得能量后，沿轴向流出。轴流式泵与风机适用于大流量、低
压力,电厂中常用作循环水泵及送引风机。 图06轴流泵示意图 图0-7轴流式风机示意图 1一叶轮;2-导流器:3一壳 一整罩:2一前导时3-叶轮;4扩数筒:5一整施体 3.往复泵工作原理 现以活塞式为例来说明其工作原理,如图所示。 活塞泵主要由活塞1在泵缸2内作往 复运动来吸人和排除液体。当活塞I开始 自极左端位置向右移动时,工作室3的容 积逐渐扩大,室内压力降低,流体顶开吸 水阀4,进入活塞1所让出的空间,直至 活塞1移动到极右端为止,此过程为泵的 吸水过程。当活塞1从右端开始向左端移动时,充满泵的流体受挤压,将吸水阀4关闭,并 打开压水阀5而排出,此过程称为泵的压水过程。活塞不断往复运动,泵的吸水与压水过程 就连续不断地交替进行。此泵适用于小流量、高压力,电厂中常用作加药泵 4.齿轮泵工作原理 齿轮泵具有一对互相啮合的齿轮,齿轮Ⅳ(主动轮)固定在主动轴上,轴的一端伸出壳外 由原动机驱动,另一个齿轮2(从动轮)装在另一个轴上,齿轮旋转时,液体沿吸油管3进入 到吸人空间,沿上下壳壁被两个齿轮分别挤压到排出空间汇合(齿与齿啮合前),然后进入压 油管4排出 5.螺杆泵工作原理 螺杆泵是一种利用螺杄相互啮合来吸人和排岀液体的回转式泵。螺杄泵的转子由主动 螺杄1(可以是一根,也可有两根或三根)和从动螺杆2组成。主动螺杆与从动螺杆做相反方 向转动,螺纹相互啮合,流体从吸人口进入,被螺旋轴向前推进増压至排出口。此泵遹用于 高压力、小流量。电厂中常用作输送轴承润滑油及汽轮机调速器用油的油泵。 6.喷射泵工作原理 如左图所示,将高压的工作流体7,由压力管送人工作喷嘴6,经喷嘴后压能变成高速 动能,将喷嘴外围的液(或气体)带走。此时因喷嘴出口形成髙速使扩散室2的喉部吸人室 5造成真空,从而使被抽吸流体8不断进入与工作流体7混合,然后通过扩散室将压力稍升 高输送岀去。由于工作流体连续喷射,吸人室继续倸持真空,于是得以不断地抽吸和排岀流 体。工作流体可以为高压蒸汽,也可为高压水,前者称为蒸汽喷射泵,后者称为射水抽气器。 在电厂中都可用作抽出凝汽器中的空气
压力，电厂中常用作循环水泵及送引风机。 3．往复泵工作原理 现以活塞式为例来说明其工作原理，如图所示。 活塞泵主要由活塞 1 在泵缸 2 内作往 复运动来吸人和排除液体。当活塞 l 开始 自极左端位置向右移动时，工作室 3 的容 积逐渐扩大，室内压力降低，流体顶开吸 水阀 4，进入活塞 1 所让出的空间，直至 活塞 1 移动到极右端为止，此过程为泵的 吸水过程。当活塞 1 从右端开始向左端移动时，充满泵的流体受挤压，将吸水阀 4 关闭，并 打开压水阀 5 而排出，此过程称为泵的压水过程。活塞不断往复运动，泵的吸水与压水过程 就连续不断地交替进行。此泵适用于小流量、高压力，电厂中常用作加药泵。 4．齿轮泵工作原理 齿轮泵具有一对互相啮合的齿轮，齿轮 l(主动轮)固定在主动轴上，轴的一端伸出壳外 由原动机驱动，另一个齿轮 2(从动轮)装在另一个轴上，齿轮旋转时，液体沿吸油管 3 进入 到吸人空间，沿上下壳壁被两个齿轮分别挤压到排出空间汇合(齿与齿啮合前)，然后进入压 油管 4 排出。 5．螺杆泵工作原理 螺杆泵是一种利用螺杆相互啮合来吸人和排出液体的回转式泵。螺杆泵的转子由主动 螺杆 1(可以是一根，也可有两根或三根)和从动螺杆 2 组成。主动螺杆与从动螺杆做相反方 向转动，螺纹相互啮合，流体从吸人口进入，被螺旋轴向前推进增压至排出口。此泵适用于 高压力、小流量。电厂中常用作输送轴承润滑油及汽轮机调速器用油的油泵。 6．喷射泵工作原理 如左图所示，将高压的工作流体 7，由压力管送人工作喷嘴 6，经喷嘴后压能变成高速 动能，将喷嘴外围的液体(或气体)带走。此时因喷嘴出口形成高速使扩散室 2 的喉部吸人室 5 造成真空，从而使被抽吸流体 8 不断进入与工作流体 7 混合，然后通过扩散室将压力稍升 高输送出去。由于工作流体连续喷射，吸人室继续保持真空，于是得以不断地抽吸和排出流 体。工作流体可以为高压蒸汽，也可为高压水，前者称为蒸汽喷射泵，后者称为射水抽气器。 在电厂中都可用作抽出凝汽器中的空气
题S人 7.水环式真空泵工作原理 如上右图为水环式真空泵的装置结构图。圆柱形泵缸2内注入一定量的水,星形叶轮 偏心地装在泵缸内,当叶轮旋转时,水受离心力作用被甩向四周而形成一个相对于叶轮为偏 心的封闭水环。被抽吸的气体沿吸气管7及接头5由吸气孔3进入水环与叶轮之间的空间 右边月牙形部分,由于叶轮的旋转,这个空间容积由小逐渐增大,因而产生真空抽吸气体。 随着叶轮的旋转,气体进入左边月牙形部分。因叶轮是偏心旋转的,此空间逐渐缩小,气体 逐渐受到压缩升压,气与水便由排气孔4经接头6沿排气管8进入水箱9中,自动分离后再 由放气管12放出。废弃的水和空气一起被排到水箱里。 第二节泵与风机主要的性能参数 泵与风机的主要性能参数有流量Qv能头(泵称为扬程)或压头(风机称为全压或风压)、 功率户、效率,转速,泵还有表示汽蚀性能的参数,即汽蚀余量或吸上真空高度。这些参数 反映了泵与风机的整体性能,现分别介绍如下: 1.流量 流量是指单位时间内所输送的流体数量。它可以用体积流量q表示,也可以用质量流 量qm表示。体积流量的常用单位为m3/s或m3/h,质量流量的常用单位为kg/s或t/h 质量流量与体积流量的关系为 当温度t=0℃时,水的密度为1000g/m23,空气的密度为1.293kg/m3 2.能头 (1)泵的能头泵的能头称为扬程,系指单位重量液体通过泵后所获得的能量,即流体 从泵进口断面一1到泵出口断面2—2所获得的能量增加值,则水泵的扬程为 =E2-E1 由流体力学可知,单位重量液体的机械能通常由压力水头、速度水头和位置水头三部分 组成,即 E=舞 E,s 班gg 泵的扬程可写为 H=p=B+-呀+(21-2z)m (2)风机的能头风机的能头称为全压或风压,包括静压和动压。全压系指单位体积气 体流过风机时所获得的总能量增加值,用符号户表示,故风机的全压为 p=|p2+ P 对风机来说,由于输送的是气体(可压缩性流体),即使进出口风管直径相差不大,但流
7．水环式真空泵工作原理 如上右图为水环式真空泵的装置结构图。圆柱形泵缸 2 内注入一定量的水，星形叶轮 1 偏心地装在泵缸内，当叶轮旋转时，水受离心力作用被甩向四周而形成一个相对于叶轮为偏 心的封闭水环。被抽吸的气体沿吸气管 7 及接头 5 由吸气孔 3 进入水环与叶轮之间的空间， 右边月牙形部分，由于叶轮的旋转，这个空间容积由小逐渐增大，因而产生真空抽吸气体。 随着叶轮的旋转，气体进入左边月牙形部分。因叶轮是偏心旋转的，此空间逐渐缩小，气体 逐渐受到压缩升压，气与水便由排气孔 4 经接头 6 沿排气管 8 进入水箱 9 中，自动分离后再 由放气管 12 放出。废弃的水和空气一起被排到水箱里。 第二节 泵与风机主要的性能参数 泵与风机的主要性能参数有流量 Qv、能头 (泵称为扬程)或压头(风机称为全压或风压)、 功率户、效率，转速，泵还有表示汽蚀性能的参数，即汽蚀余量或吸上真空高度。这些参数 反映了泵与风机的整体性能，现分别介绍如下： 1．流量 流量是指单位时间内所输送的流体数量。它可以用体积流量 qv 表示，也可以用质量流 量 qm表示。体积流量的常用单位为 m 3／s 或 m 3／h，质量流量的常用单位为 kg／s 或 t／h。 质量流量与体积流量的关系为 当温度 t＝0℃时，水的密度为 1000kg／m 3’，空气的密度为 1．293kg／m 3。 2．能头 (1)泵的能头 泵的能头称为扬程，系指单位重量液体通过泵后所获得的能量，即流体 从泵进口断面 l 一 1 到泵出口断面 2—2 所获得的能量增加值，则水泵的扬程为 由流体力学可知，单位重量液体的机械能通常由压力水头、速度水头和位置水头三部分 组成，即 泵的扬程可写为 (2)风机的能头 风机的能头称为全压或风压，包括静压和动压。全压系指单位体积气 体流过风机时所获得的总能量增加值，用符号户表示，故风机的全压为 对风机来说，由于输送的是气体(可压缩性流体)，即使进出口风管直径相差不大，但流
速仍可相差很大,因此,其动压改变较大,且在全压中所占的比例很大,有时甚至可达全压 的50%以上。而克服管路阻力要由静压来承担,因此风机的风压需要用全压及静压分别表 风机的动压为 Pa 风机的静压为 P,-Pr-p,+pe Pa 风机的全压,包括静压和动压两部分即 p=p.+ Pe Pa 3.功率与效率 泵与风机的功率可分为有效功率、轴功率和原动机功率。 有效功率是指单位时间内通过泵或风机的流体所获得的功率,即泵与风机的输出功率 轴功率即原动机传到泵或风机轴上的功率,又称输入功率。 轴功率与有效功率之差是泵与风机内的损失功率。泵与风机的效率为有效功率与轴功率 之比。效率的表达式为 p y 由于原动机轴与泵或风机轴的连接存在机械损失,所以,原动机功率通常要比轴功率大 其表达式为 考虑泵与风机运转时可能出现超负荷情况,所以原动机的配套功率通常要大些, Pw=KP=KP 4.转速 转速系指泵或风机轴每分钟的转数,用符号n表示,单位为r/min 除上述五个参数外,还有比转数n、允许汽蚀余量[△h或允许吸上真空高度[田s
速仍可相差很大，因此，其动压改变较大，且在全压中所占的比例很大，有时甚至可达全压 的 50％以上。而克服管路阻力要由静压来承担，因此风机的风压需要用全压及静压分别表 示。 风机的动压为 风机的静压为 风机的全压，包括静压和动压两部分即 3．功率与效率 泵与风机的功率可分为有效功率、轴功率和原动机功率。 有效功率是指单位时间内通过泵或风机的流体所获得的功率，即泵与风机的输出功率， 轴功率即原动机传到泵或风机轴上的功率，又称输入功率。 轴功率与有效功率之差是泵与风机内的损失功率。泵与风机的效率为有效功率与轴功率 之比。效率的表达式为 由于原动机轴与泵或风机轴的连接存在机械损失，所以，原动机功率通常要比轴功率大， 其表达式为 考虑泵与风机运转时可能出现超负荷情况，所以原动机的配套功率通常要大些， 4．转速 转速系指泵或风机轴每分钟的转数，用符号 n 表示，单位为 r／min。 除上述五个参数外，还有比转数 ny、允许汽蚀余量[△h]或允许吸上真空高度[Hs]
