离心式泵与风机-理论扬程HT之组成
流体输配管网习题答案第5章(1-17题)
第5章泵与风机的理论基础第1题-第17题5-1 离心式泵与风机的基本结构由哪几部分组成？每部分的基本功能是什么？答：（1）离心式风机的基本结构组成及其基本功能：1）叶轮。
一般由前盘、中（后）盘、叶片、轴盘组成，其基本功能是吸入流体，对流体加压并改变流体流动方向。
2）机壳。
由涡壳、进风口和风舌等部件组成。
蜗壳的作用是收集从叶轮出来的气体，并引导到蜗壳的出口，经过出风口把气体输送到管道中或排到大气中去。
进风口又称集风器，它保证气流能均匀地充满叶轮进口，使气流流动损失最小。
3）进气箱。
进气箱一般只使用在大型的或双吸的离心式风机上，其主要作用是使轴承装于风机的机壳外边，便于安装与检修，对改善锅炉引风机的轴承工作条件更为有利。
对进风口直接装有弯管的风机，在进风口前装上进气箱，能减少因气流不均匀进入叶轮产生的流动损失。
4）前导器。
一般在大型离心式风机或要求特性能调节的风机的进风口或进风口的流道内装置前导器。
改变前导器叶片的角度，能扩大风机性能、使用范围和提高调节的经济性。
大型风机或要求性能调节风机用，扩大风机性能，使用范围和提高调节的经济性。
（2）离心式水泵的基本结构组成及其基本功能：1）叶轮。
吸入流体，对流体加压。
2）泵壳。
汇集引导流体流动，泵壳上螺孔有充水和排气的作用。
3）泵座。
用于固定泵，联接泵与基座。
4）轴封装置。
用于密封泵壳上的轴承穿孔，防止水泄漏或大气渗入泵内。
5-2 离心式泵与风机的工作原理是什么？主要性能参数有哪些？答：离心式泵与风机的工作原理是：当泵与风机的叶轮随原动机的轴旋转时，处在叶轮叶片间的流体也随叶轮高速旋转，此时流体受到离心力的作用，经叶片间出口被甩出叶轮。
这些被甩出的流体挤入机（泵）壳后，机（泵）壳内流体压强增高，最后被导向泵或风机的出口排出。
与此同时，叶轮中心由于流体被甩出而形成真空，外界的流体沿泵或风机的进口被吸入叶轮，如此源源不断地输送流体。
泵（风机）不断将电机电能转变的机械能，传递给流体，传递中有能量损失。
离心式泵与风机的叶轮理论
单位时间内动量矩变化：
qVT v2 cos 2 r2 v1 cos 1 r1
r v v n ds
S
1.1 离心式泵与风机的叶轮理论 • 能量方程及其分析
该力矩MCS通过转轴对流体做功：
M CS qVT v2 cos 2 r2 v1 cos 1 r1 qVT u2 v2u u2v2u
断面过流面积 容积效率 排挤系数 排挤系数 --表示叶片厚度对过流断面面积减小的程度。 如：水泵进口1 = 0.75~0.88；水泵进口2 = 0.85~0.95。
vu
1.1 离心式泵与风机的叶轮理论 • 流体在叶轮中的运动及速度三角形
速度三角形的计算： (1)圆周速度u：
u
v
Dn
60
1.1 离心式泵与风机的叶轮理论
主要内容 • 离心式泵与风机的工作原理 • 流体在叶轮中的运动及速度三角形 • 能量方程及分析 • 离心式叶轮叶片型式的分析 • 有限叶片叶轮中流体的运动 • 滑移系数和环流系数
1.1 离心式泵与风机的叶轮理论 • 离心式泵与风机的工作原理
轴面投影
平面投影
1.1 离心式泵与风机的叶轮理论 • 离心式泵与风机的工作原理
主要内容 • 离心式泵与风机的工作原理 • 流体在叶轮中的运动及速度三角形 • 能量方程及分析 • 离心式叶轮叶片型式的分析 • 有限叶片叶轮中流体的运动 • 滑移系数和环流系数
第1章 泵与风机的叶轮理论
离心叶轮
轴流叶轮
问题1：离心叶轮叶片和轴流叶轮叶片各自流动特点是 什么？设计理论依据是什么？ 问题2：叶轮转动对流体做功，流体获得的能量大小如 何衡量？
1.1 离心式泵与风机的叶轮理论
第二章 离心泵与风机的基本理论
（3）克服液体流动时的阻力损失 hw=Σhf+Σhj， hf为沿程阻力损失， hj为局部阻力损失。 所以选样泵时所需要的扬程，至少为
p p H Hp hw g
若流体为气体，则选择风机时计算风机所需的最小全压p为：
p ( p p) ghw
二、运转中泵与风机所提供的扬程
p2 p1 v2 v1 H E2 E1 g 2g
2 2
p1 ( pamb pm ) 34350 Pa p2 ( pamb pB ) gh 329820 Pa 4 qv qv v 3(m / s ) v2 4.32 (m / s ) 1 2 D D ( p )2
q VT v2 r2 cos 2
根据动量矩方程 M qVT (v2 r2 cos 2 v1 r1 cos1 ) 理想情况下，叶轮旋转时传递给流体的功率与流体获得的能量 相同，即功率P不变。 P M gqVT HT 所以泵的扬程为
H T 1 1 (v2u2 cos 2 v1u1 cos1 ) (u2v2u u1v1u ) g g
p ( p2 pamb )
3、定义 通风机静压
2
2
通风机动压
通风机全压
v2 pd pd 2 2
v1 pst p2 ( p1 ) 2 2
p pst pd
例：某泵装置中，进口管路直径D＝150mm，其上真空表读 数 pm＝6.665×104Pa，出口管路直径Dp＝125mm，压力表 读数 p＝0.22MPa，压力表位置比真空表高1m，输送介质密 度ρ＝900kg/m3。已知泵流量qv＝0.053m3/s，试求泵的扬程。 解：泵的扬程H为：
第三节 离心泵与风机的基本方程式
第二节泵与风机的基本结构
螺杆式泵与风机
螺杆式泵与风机工作动画
螺杆式泵与风机工作原理
进气 公母转子及机壳间 成为压缩空间，当 转子开始转动时， 空气由机体进气端 进入。
开始压缩 转子转动使被吸入 的空气转至机壳与 转子间气密范围， 同时停止进气。
压缩中 转子不断转动，气 密范围变小，空气 被压缩。
排气 被压缩的空气压力 升高达到额定的压 力后由排气端排出 进入储气罐内。
离心式泵与风机结构简图
离心泵构造简图 1、吸入室 2、叶轮 3、压水室 4、扩散管
离心风机构造简图
1、集流器 2、叶轮 3、机壳
离心式泵纵剖面图
离心式泵纵剖面图
离心式泵纵剖面图
离心式泵纵剖面图
离心式泵纵剖面图
离心式泵纵剖面图
离心式泵纵剖面图
离心式风机纵剖面图
LB6-240机组中离心式压缩机剖面图 l-齿轮箱体 2-机壳 3-轮盖密封座 4-叶轮 5-叶片调节机构 6-进口壳体 7-轮盖密封 8-轮盘密封 9-右轴承 10-左轴承 11-推力盘 12-后壳体
罗茨风机
基本原理：在泵腔内，有二个“8”字形的转子相互垂直地安装在
一对平行轴上，由传动比为1的一对齿轮带动作彼此反向的同 步旋转运动。在转子之间，转子与泵壳内壁之间，保持有一 定的间隙，可以实现高转速运行，使被输送的流体增加能量， 以达到输送 流体的目的。 基本特点：起动快，能立即工作；对被抽气体中含有的灰尘和 水蒸气不敏感；转子不必润滑，泵腔内无油；振动小，转子动 平衡条件较好，没有排气阀；驱动功率小，机械摩擦损失小； 结构紧凑，占地面积小；运转维护费用低。
螺杆式泵与风机实物
双螺杆泵的螺杆
螺杆式泵与风机实物
双螺杆泵的泵体
螺杆式泵与风机实物
泵与风机的理论基础PPT课件
N N e sN N e i N N s i imherm
55
5.5 泵与风机的损失与效率
能量传输过程分析
电动机
叶轮
流体
机械传动
泄漏、轮 阻、流动
轴功率NS
内功率Ni
有效功率Ne
ηm
ηr，ηe，ηh
56
5.5 泵与风机的损失与效率
选配电机功率：
N MKP Q KP Q KN eK N s
w22
u1vu1
u12
v12 2
w12
切向分 速度
39
5.4 欧拉方程
欧拉方程的物理意义
HTu2 22 gu12w 122 gw2 2v2 22 gv12
第一项是离心力作功，使流体 自进口到出口产生一个向外的 压能增量，轴流机为零
40
5.4 欧拉方程
欧拉方程的物理意义
HTu2 22 gu12w 122 gw2 2v2 22 gv12
➢泵与风机非设计工况运行，使相对速度并非沿 叶片切向，形成撞击损失；
➢叶轮进口至出口的摩擦损失； ➢边界层分离及涡流损失等。
46
5.5 泵与风机的损失与效率
流动损失
Hh i 2 vig 2或 ph i 2 vi2
流动效率：实际扬程与理论扬程之比
hH H TH TH T H h或 hP P TP T P T P h
➢即泵与风机中，气流经叶道不仅有相对运动， 还有轴向涡流。
➢流动合成后，顺叶轮流动方向前部，涡流增大
原相对流速，在后部则抑制相对流速。导致同
一半径上流速分布不均，叶片两侧形成压差，
且出口速度朝旋转反方向偏离切线。
33
5.4 欧拉方程
第5章 泵与风机的理论基础
ctg 2
n一定，则 u2
D2n
60
const
HT A Bctg 2 QT vu u
HT—QT
NT—QT
Ne NT QT HT
NT QT (A BQT ctg2 ) CQT Dctg2QT2
NT—QT
5.5.2 叶型对性能的影响
（1）叶片的几种形式 （2）叶片安装角对压力的影响 （3）几种叶片形式的比较
（3）几种叶片形式的比较
❖ （1）从流体所获得的扬程看，前向叶片最大，径向叶 片稍次，后向叶片最小。
❖ （2）从效率观点看，后向叶片最高，径向叶片居中， 前向叶片最低。
❖ （3）从结构尺寸看，在流量和转速一定时，达到相同 的压力前提下，前向叶轮直径最小，而径向叶轮直径稍 次，后向叶轮直径最大。
❖ （4）从工艺观点看，直叶片制造最简单。
1.几何相似
D2 D2
D1 D1
b2 b2
b1 b1
k
2 2 1 1
2.运动相似
❖ 对应点的速度三角形相似，且所有对应点两速度 三角形大小相差的倍数相同。
u1 u1
u2 u2
w1 w1
w2 w2
v1 v1
v2 v2
α1
α1'
α2 α'2
3.动力相似
❖ 实物和模型内各对应点的同类力方向相同， 而大小比值等于常数时，叫做动力相似。
❖ 实际工程中，通常并不采用相似准数来判 断泵或风机的相似，而是根据工况相似来 提出相似关系。
❖ “相似工况”的概念：当两泵或风机的 流动过程相似时，则它们的对应工况称为 相似工况。
相似工况下，可推导出下列结果：
P P
'
N N'
流体输配管网期末复习知识点
第一章流体输配管网的功能与类型1.1空气输配管网的装置及管件有风机、风阀、风口、三通、弯头、变径管等还有空气处理设备。
它们是影响官网性能的重要因素。
1.2燃气输配管网由分配管道、用户引入馆和室内管道三部分组成。
居民和小型公共建筑用户一般由低压管道供气。
1.3冷热水输配管网系统：按循环动力可分为重力循环系统和机械循环系统；按水流路径可分为同程式和异程式系统；按流量变化可分为定流量和变流量系统；按水泵设置可分为单式泵和复式泵系统；按与大气解除情况可分为开示和闭式系统。
1.4采暖空调冷热水管网装置：膨胀水箱；排气装置；散热器温控阀；分水器、集水器；过滤器；阀门；换热装置。
1.5膨胀水箱的作用与安装方式：（1）是用来储存冷热水系统水温上升时的膨胀水量。
在重力循环上供下回式系统中，它还起着排气作用。
膨胀水箱的另一个作用是恒定水系统压力。
（2）膨胀水箱的膨胀管与水系统管路的连接，在重力循环系统中，应接在供水总立管的顶端；在机械循环中，一般接至循环水泵吸入口前。
连接点处的压力，无论在系统不工作或运行时，都是恒定的。
此点为定压点。
（3）膨胀水箱的循环管应接到系统定压点前的水平回水干管上。
亥点与定压点之间保持1.5-3m的距离。
1.6采暖用户与热网的连接方式：可分为直接连接（1无混合装置的直接连接2装水喷射器的直接连接3装混合水泵的直接连接）和间接连接两种。
1.7补偿器及不同类型的原理：（1）为了防止供热管道升温时，由于热伸长或温度应力而引起管道变形或破坏，需要在管道上设置补偿器，以补偿管道的热伸长，从而减少管壁的应力和作用在阀件或支架结构上的作用力。
（2）自然补偿、方形补偿器、波纹管补偿器是利用补偿器材料的变形来吸热伸长，套筒补偿器、球形补偿器是利用管道的位移来吸热伸长。
1.8建筑给水管网的功能和类型：（1）功能：建筑给水系统将城镇给水管网或自备水源给水管网的水引入室内，经支管配水管送至用水的末端装置，满足各用水点对水量、水压和水质的需求。
第二章 泵与风机的基本理论
c1u = c1 cos α 1 c 2 u = c 2 cos α 2
（4） ）
欧拉方程II式 将（4）式代于（1）式后，得：欧拉方程 式 ）式代于（ ）式后，
H T∞
u 2 c 2 cos α 2 − u1c1 cos α 1 u 2 c 2 u − u1c1u = = g g
基本方程式的修正
c1u = c1conα 1
qt q 径向分速度： c1r = = A1 π D1b1ϕ 圆周速度： u1 =
π D1n
60
ϕ
• 式中 式中：
ϕ
——叶片厚度对断面影响系数。取 q ——理论流量（设计流量）。
=0.9~0.95。
• 叶轮上的速度：
w2
β
C2
α2 β2
C2
u2
α2
w2
C2r
β2
w1
β1A
第二章 离心式泵与风机的基本理论
一、叶轮中液体的流动情况
绝对速度c 相对速度w 牵连速度u 绝对速度角α 相对速度角β β1——进水角 β2——出水角
一、叶轮中液体的流动情况
绝对速度c 绝对速度角α 相对速度w 相对速度角β 牵连速度c β1——进水角 β2——出水角
• 一 . 泵叶轮进、出口速度三角形 泵叶轮进、 1 . 进出口速度三角形 c1=u1+w1
α1 β1
C2u
C1
u2
w1
u1
C1 1 β1 α
ω
u1
2. 叶轮出口速度三角形
C2=u2+w2
绝对速度： c = c + c
2 2 2 2r 2 2u
分速度： c2 r = c2 sin α 2
2泵与风机的构造
由于平衡鼓能承受50%～80% 左右的轴向力,这样就减少 了平衡盘的负荷,从而可稍 放大平衡盘的轴向间隙,避 免了因转子窜动而引起的摩 擦。
经验证明，这种结构效果比较好，所以目前大容量高参数的分
段式多级泵大多数采用这种平衡方式。
叶轮 机壳 导流器
集流器
进气箱 扩散器
1—叶轮
2—机壳
主要部件
叶轮、轴、吸入室、导叶、扩压器、动叶调节机构等。
作用：将原动机的机械能转变为流体的能量。
组成：有叶片、轮毂和动叶调节机构等。
叶片多为机翼型扭曲形状 ，一般为4～6片。
轮毂用来安装叶片和叶片调节机构。有圆锥形、圆柱形和球 形三种。
有半调节式叶轮、全调节式叶轮。 大型轴流式泵与风机为提高运行效率，一般采用全调节叶片。
工作时，叶轮周围的 液体速度和压力分布 均变为非均匀分布， 会产生一个作用在叶 轮上的径向推力。
泵在频繁启动或在非设计工况下运行时产生径向推 力，径向推力是交变应力，它会使轴产生较大的挠度， 甚至使密封环、轴套、轴承发生摩擦而损坏。
采用双层压出室 双压出室 大型泵在蝸壳内加装导叶 多级蝸壳式泵可以采用相邻两级蝸壳倒置的布置
位置：指叶轮出口到泵出口法兰(对节段式多级泵是 到后级叶轮进口前)的过流部分。
作用：收集从叶轮流出的高速液体,并将液体的大部 分动能转换为压力能,然后引入压水管。 型式：按结构分
螺旋形压出室
环形压出室 导叶式压出室
位置：级与级之间，引导多级泵的流体从前一级叶
轮流入次级叶轮。
作用：汇集前一级叶轮流出的液体，并在损失最小的
体摩擦。
第十一章离心式泵与风机的叶轮理论
第十一章离心式泵与风机的叶轮理论第一节泵与风机的用途及分类一、泵与风机的用途泵与风机是日常生活中及工程实际上用途非常广泛的流体机械。
泵与风机的作用：是将原动机的机械能转换成为流体的压力能、位能和动能，以克服流体的流动阻力，达到输送流体的目的。
其中：用于输送水或其它液体的机械称为泵；用于输送空气或其它气体的机械称为风机。
泵与风机在供热、采暖、通风、空调、燃气、给排水、环境等工程中得到广泛的应用。
二、泵与风机的分类按工作原理不同，泵与风机通常分为三大类。
(一) 叶轮式泵与风机通过高速旋转的叶轮对流体做功，使流体获得能量。
根据流体流过叶轮时的方向不同，又可分为三种。
(1) 离心式泵与风机离心泵的示意图见图11－1。
离心泵启动前使泵体和吸水管内充满水，启动后叶轮高速旋转，叶轮内的水随之旋转获得能量。
同时由于惯性沿离心方向流出叶轮进入螺旋形机壳，将一部分动能转化为压力能，通过压水管排出。
这时叶轮入口处形成真空，在大气压作用下，吸水池的水经底阀、吸水管被压入水泵，从而压水吸水过程得以连续进行。
(2) 轴流式泵与风机图11－2是立式轴流泵的示意图。
叶轮由叶片和轮毂组成，在转轴带动下在圆筒形泵壳内旋转。
流体由吸入管沿轴向流入叶轮，随之旋转获得能量，然后沿轴向经导叶流出。
导叶固定在泵壳上不动，它的作用是消除水流的旋转运动，将动能转变为压力能。
图11－1 离心泵示意图图11－2 立式轴流泵示意图1－底阀；2－吸水管；3－叶轮；1－吸入管；2－叶片；3－轮毂；4－导叶；4－轴；5－机壳；6－压水管5－机壳；6－轴；7－出水弯管(3) 混流式泵与风机流体沿轴向流入叶轮，斜向流出，介于离心式与轴流式之间。
叶轮式泵与风机的优点是构造简单，效率高，且易于调节。
因此得到普遍应用。
其中尤以离心式泵与风机应用最多。
(二)容积式泵与风机通过工作室容积的改变对流体做功，使流体获得能量。
根据工作室容积改变的方式不同，又可分为两种。
(1) 往复式以活塞泵为例。
第三章离心泵与风机主要部件与整体结构
作用：将叶轮压出的高速液体汇集起来引向下一级叶 轮的入口（对末级导叶是引向压出管路），并将液体 的动能转化为压力能。（导叶与压出室的作用相同）
径向式导叶 流道式导叶
见教材 P35
偶数：正好对半布置 奇数：首级采用双吸式
第三章离心泵与风机主要部件与整体结 构
（2）平衡孔
（1）在叶轮后盖板上钻有数个小孔。 平衡压力
（2）并在与前盖板密封直径相同处装 有密封环。液体经过密封环间隙后， 压力下降，减少了作用在后盖板上的 力。
（3）在后盖板下部从泵壳处设连通管 与吸入侧相通，将叶轮背面的压力液 体引向吸入管。
3. 半螺旋形吸入室
单级双吸离心泵一般采 用半螺旋形吸入室结构。 使流体以正预旋进入叶轮， 改善流体在叶轮入口处的 流动，而且消除轴背面的 漩涡区。
优点：保证进口液流速度均匀。泵轴后无漩涡，阻力损 失较小。 缺点：有预旋，扬程有所下降。 半螺旋形吸入室大多应用在双吸式泵、多级中开式泵上
第三章离心泵与风机主要部件与整体结 构
第三章离心泵与风机主要部件与整体结 构
径向式导叶
正导叶 AB＋BC
过渡区
反导叶
第三章离心泵与风机主要部件与整体结 构
流道式导叶
正、反导叶是连续的整体，形成单独的小流道，液流互不相混。 流阻比径向的小，但结构复杂。
第三章离心泵与风机主要部件与整体结 构
4.双层压出室、双压出室、倒置双涡室
优点：可以实现径向推力的平衡
2. 圆环形吸入室
在吸入室的起始段中，轴向 尺寸逐渐缩小，宽度逐渐增大， 整个面积还是缩小，使流体得 到一个加速。
泵与风机(单选题)
单选题1. 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★检查答案标准答案：AA答题结果：正确！答题结果：错误！2. 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★检查答案标准答案：AA答题结果：正确！答题结果：错误！3. 按工作原理，叶片式泵与风机一般为轴流式、混流式和（）。
A.滑片式B.螺杆式C.往复式D.离心式★检查答案标准答案：DD答题结果：正确！答题结果：错误！4. 选择泵的原动机功率PM的计算公式为（）。
（k为电动机容量富余系数）。
A.B.C.D.★检查答案标准答案：BB答题结果：正确！答题结果：错误！5. 当叶轮几何尺寸、转速、流量一定时，且为径向流入时，则理论能头HT∞仅为（）的函数。
A.β2a2★检查答案标准答案：DD答题结果：正确！答题结果：错误！6. 离心泵的主要部件有:叶轮、吸入室、压出室、密封装置等，（）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。
A.叶轮B.吸入室C.压出室D.密封装置★检查答案标准答案：AA答题结果：正确！答题结果：错误！7. 叶轮出口安装角增加时，( ) A.反作用度减小B.反作用度增大C.反作用度不变D.不一定★检查答案标准答案：AA答题结果：正确！答题结果：错误！8. 叶轮一般由前盖板、（）、后盖板和轮毂组成。
A.锥形吸入室B.叶片C.压出室D.密封装置★检查答案标准答案：BB答题结果：正确！答题结果：错误！9. 叶片流道较长，弯曲度较小，且流体在叶轮出口绝对速度小的为（）A.前弯式离心叶片B.后弯式离心叶片C.径向式离心叶片D.轴流式叶片★检查答案标准答案：BB答题结果：正确！答题结果：错误！10. 下列参数不属于泵与风机主要性能参数的是（）。
A.流量B.扬程（全压）C.效率D.流动损失★检查答案标准答案：DD答题结果：正确！答题结果：错误！11. 泵与风机在单位时间内所输送的流体景称为流量，它可以用体积流量qv 表示，不属于其单位的是（）sshs★检查答案标准答案：BB答题结果：正确！答题结果：错误！12. 某台泵的转速由3000r/min上升到3500r/min，其比转数（）A.增加B.降低C.不变D.有可能增加，也可能降低，不可能不变★检查答案标准答案：DD答题结果：正确！答题结果：错误！13. 某风机转速不变，当输送的气体温度增加时，最高效率点的全压值（）A.增加B.降低C.先增加后降低D.不变★检查答案标准答案：DD答题结果：正确！答题结果：错误！14. 随着现代科学技术的不断发展，泵与风机在设计方法上也有了很大进步，其发展趋势描述中不正确的是（）。
流体力学泵与风机原理与构造
上述矢量关系可以形象的用速度三角形表示：
当叶轮流道几何形状及尺寸确定后，若 已知叶轮转速n，流量Q，即可求得叶 轮内任何半径r上某点的速度三角形。 流体圆周速度u为： 由于叶轮流体流量等于径向速度 乘以垂直于径向速度的过流断面 积。即有：
其中： ε——叶片排挤系数，反映了叶片厚 度对流道过流面积的遮挡程度 b——过流断面宽度
在1-1与0-0断面列伯努 利方程如下：
将0-0断面作为基准面， 则有：
0 0
1 1
为了避免发生气蚀，实际的Hs值要＜允许吸入 真空高度[Hs]值,即有 Hs<= [Hs]=Hsmax-0.3m
在知道泵的允许吸入真空度[HS]条件下，计算允许水 泵安装高度，而实际的水泵安装高度Hg<允许安装高 度[Hg]。
一般，在抽吸含有悬浮物的污水泵中，为了避免堵塞， 有事采用开式或半开式叶轮，此种叶轮特点是也变少， 仅2~5片，而封闭式的6~8片，多的达到12片。
离心式泵的泵壳常铸成蜗壳形， 其过水部分要求有良好的水利 条件。 作用：将叶轮封闭在一定的空 间内，汇集引导液体的运动， 并将液体的大部分动能转化为 静压能。（这是因为：随叶轮 旋转方向，叶轮与泵壳间的空 隙逐渐增大，至出口时达到最 大，使能量损失减少的同时， 静压能达到最大，实现能量的 转化。）
问题：
1、离心式泵的工作原理 2、离心式泵与离心式风机的不同 3、离心式风机的基本构造 4、离心式泵的基本构造
由于水泵产生的压头比风机的大， 所以其构造也较风机的复杂。 离心式泵主要由：叶轮、泵壳、 泵座、密封环和轴封等装置构成， 如图所示
叶轮是离心式泵的主要部件 如下图：
离心式泵与风机的性能参数2剖析讲解
流体被甩向叶轮外部 流体进入机壳，速度降低
叶轮中心形成负压
流体被中心负压吸入
机壳静压增大，流体排出
三.离心式泵与风机的性能参数
泵的扬程H：单位重量流量流体通过泵所获得的有效能量。
取泵的入口与出口为计算断面，
列伯பைடு நூலகம்利方程：
z1
p1
v12 2g
H
z2
p2
v22 2g
H
z2
z1
p2
p1
v
2 2
济南大学材料学院
主要内容：
一.泵与风机的作用与分类 二.离心泵与风机的结构、工作原理 三.离心式泵与风机的性能参数 四.离心式泵与风机的基本方程式
二.离心泵与风机的结构、工作原理 1、结构：主要结构部件是叶轮和机壳。
离心泵剖面图
离心泵模型
离心风机 风机叶轮
2、工作原理
负压区
叶轮带动流体旋转
流道过流面积的遮挡程度。
周向分速：
vu = vcos α= u - vr ctg β
圆周速度u:
w
β
v
vr
α
u=ωr=πdn/60
vu u
其中，α为叶片工作角；β为叶片安装角。
小结
1
泵与风机结构、工作原理
2 泵与风机性能参数与基本方程
v12
2g
风机全压p :单位体积气体通过风机所获得能量增量。
分别取风机入口与出口为计算断面，列出全压公式：
p
p2
1 2
v22
p1
1 2
v12
流量Q：单位时间内泵或风机所输送的流体量称为流量。 转速n：指泵或风机叶轮每分钟的转数，即“r/min”。
第二章离心泵与风机的基本理论
1. 圆周速度
叶轮内任意点的圆周速度方向与所在点的圆周相切， 其值由下式计算：
Dn u 60
n ——叶轮轴的转速，r/min
D ——所求点的直径，m
2. 轴面速度 P11
根据连续性方程，轴面速度为：
qVT vm A
qVT ——流体经过叶轮的流量，它等于泵或风机实际输送的
流量加上流体在泵 或风机中的泄漏量，m3/s；
1 H ( u v u v ) T 2 2 u 1 1 u g
预旋的存在会使泵的扬程略有下降，但适当设计的预旋，可以提高泵与风机的效率。
第四节：离心泵与风机的基本方程式的修正
1. 叶片数有限时对基本方程式的修正 P18
叶片数有限时，叶片有厚度，数量也有限，工作面与非工 作面上流体速度有区别，于是流道内会产生轴向漩涡，轴向 漩涡的存在导致叶轮出口处流体的相对速度偏离了叶片的切 线方向，使得流体流出角度 2 小于出口处的安装角 2 g
液体便不能被吸上。这一现象
称为气缚。 水的密度是空气密度的700多倍 课堂讨论：如何克服离心泵启 动前的气缚现象？ 答案：泵内灌满液体
滤 网 底 阀
4.进出口理论离心压力差
在叶轮流道内任意半径r处，取一宽为b，厚为dr的 流体微团。见教材P9图2－3
dm rbdrd ？
叶轮以
2
旋转时产生的离心力为
A ——与轴面速度垂直的过流断面面积，m2。
过流断面：是一个回转曲面，与所有在此曲面上的流体 轴面速度相垂直。
过流断面按照下式计算：
A Db
D ——任意点处的直径（进出口直径）
b ——叶片的宽度
考虑叶片厚度时，则过流断面为：
A Db Z b
第二章 离心式泵与风机的基本理论
流体在通过泵与风机时，只在叶轮中得到能量，叶 轮是实现机械能转换成流体能量的场所，是泵与风 机最主要的工作部件。泵与风机的基本理论也称泵 与风机的叶轮理论，它是研究流体在叶轮中的运动 规律、流体在叶轮中如何得到能量、流体得到能量 的大小与性质以及主要影响因素。 速度分析法是研究离心式泵与风机叶轮中流体运动 规律的主要方法，它的基本点是速度三角形。泵与 风机的基本方程式是反映流体在叶轮中得到的能量 与叶轮进出口流体速度的关系，它是本章的核心。 本章还讨论了泵扬程、风机全压的计算方法，分析 了不同叶片型式的特点。
•
u u w w v u H T 2g 2g 2g
• 对于风机：
•
pT
pT u2 v2u u1v1u
2 1
u u
2 2
2
w
2 1
w 2
2 2
v
2 2
u 2
2 1
• 对基本方程式有如下说明：
• （１）它是在五个假设条件下推导得到的，如果实际条件 与之不符，计算结果有一定误差。 • (2)当流体径向流入叶轮，叶轮扬程（或全压）只与出口流 速有关，其形式为：
• 叶轮流道内任意点速度的计算（一般有三个参数来确定） Dn • 圆周速度:符号为 u ，其大小为 方向为所在圆 60 周的切线方向（指向旋转方） • 轴面速度（绝对速度的径向分速） • 流动角（相对速度的方向） • 注意：在计算轴面速度时引出排挤系数概念，排挤系数是 反映叶片厚度对叶轮流道断面面积的排挤程度。如果是顾 名思义，就会得出：“越大，叶片厚度对叶轮流道断面面 积的排挤程度越大，叶轮流道有效断面面积越小”的结论， 而正确结论正好相反，从教材中的定义式可以看出这一点。
泵与风机的部件结构
泵的部件结构一、离心泵的主要部件(一心泵的主要部件尽管离心泵的类型繁多，但由于作用原理基本相同，因而它们的主要部件大体类同。
现在分别介绍如下：出液口叶以挡水圈養位套泵轴轴承盖B型离心泵分解动画1、叶轮(imp eller)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。
叶轮有开式(open impeller)、半开式(semi-open impeller) 及闭式叶轮(closed impeller) 三种，如图所示。
开式叶轮没有前盘和后盘而只有叶片，多用于输送含有杂质的液体，如污水泵的叶轮就是采用开式叶轮的。
半开式叶轮只设后盘。
闭式叶轮既有前盘也有后盘。
清水泵的叶轮都是闭式叶轮。
离心式泵的叶轮都采用后向叶型。
(左：开式叶轮；中：半开式；右：全封闭)叶轮的运行方式：(以开式为例)敞式叶址2、轴和轴承(shaftbearing)轴是传递扭矩的主要部件。
轴径按强度、刚度及临界转速定。
中小型泵刚度和临界转速确定多采用水平轴，叶轮滑配在轴上，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。
轴承一般包括两种形式：滑动轴承(Sleeve bearing)和滚动轴承(Ball bearing)。
滑动轴承用油润滑。
一种润滑系统包括一个贮油池和一个油环，后者在轴转动时在轴表面形成一个油层使油和油层不直接接触。
另一种系统就是利用浸满油的填料包来润滑。
大功率的泵通常要用专门的油泵来给轴承送油。
(如图所示)。
滚动轴承通常用冷冻油润滑，有些电机轴承是密封而不能获得润滑的。
滚动轴承通常用于小型泵。
较大型泵可能即有滑动轴承又有滚动轴承。
而滑动轴承由于运行噪音低而被推荐用于大型泵。
SHAmAVER3、吸入至(suet ion room)离心泵吸入管法兰至叶轮进口前的空间过流部分称为吸入室。
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2.3.4理论扬程H T 之组成
流体的机械能包括位能、压能和动能三部分，理论扬程中这三部分能量的组成如何呢？为了说明与哪些运动因素有关，以及总扬程中动压水头和静压水头所占的比例，现将图2-4(d)中的进、出口速度三角形按三角形的余弦定理展开：
两式移项后代人式(2-8)，经整理可得出理论扬程方程式的另一种形式：
(2-9)
可见流体所获得的理论总扬程有以下三部分组成：
(1)第一项是单位重量流体的动能增量，也叫动压水头增量，即：
(2-10)
通常在总扬程相同的条件下，该项动压水头的增量不易过大。
虽然，人们利用导流器及蜗壳的扩压作用，可使一部分动压水头转化为静压水头，但其流动的水力损失也会增大。
其余两项虽然形式上也是流速水头差，但是由伯努利能量方程可知，该水头差实际上是单位重量流体获得的压力势能的增量，也叫静压水头增量，用H Tj 表示。
(2-11)
(2)式(2-11)的第一项（u 1²-u 2²）/2g 是单位重量流体在叶轮旋转时所产生的离心力所作的功W ，使流体自进口（r 1处）到出口（r 2处）产生一个向外的压能(静压水头)增量ΔH jR 。
因流体的离心力=mrω²，所以单位重量离心力为g
1rω²，故有
该式说明，因离心机中流体呈径向流动，且圆周速度u 2＞u 1，故其离心力作用很强，但对轴流机来说，因流体沿轴向流动故此时u 2=u 1，所以不受离心力作用。
(3)式(2-11)的第二项g
2ω-ω2
122是由于叶片间流道展宽，以致相对速度有所降低而获得的静压水头增量，它代表着流体经过叶轮时动能转化为压能的份量。
由于此相对速度变化不大，
故其增量较小。