泵与风机-结构
离心泵与风机的结构、工作原理
流体机械是基于工程流体力学理论基础的。 核心为三大守恒方程。
① 质量守恒
连续性方程
三大守恒
② 动量守恒
运动微分方程
③ 能量守恒
伯努利方程
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
一. 泵与风机的作用与分类
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：厂房、车间空调等设备通风。
耗电约占全国总用电量30%~40%。
一. 泵与风机的作用与分类
工作原理
容积式泵与风机:
机械内部工作容积连续 变化，从而吸入或排出 流体。如蒸汽活塞泵、 罗茨鼓风机、齿轮泵等
叶片式泵与风机:
通过叶轮的旋转对机壳 内的流体作功，从而使 流体获得能量。如离心 式、轴流式泵与风机等
容积式泵与风机
活塞泵原理图
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
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
活塞泵模型
容积式泵与风机
悬片式真空泵
容积式泵与风机
双螺杆泵
齿轮泵
容积式泵与风机
液环泵
罗茨风机
容积式泵与风机
容积式泵与风机
叶片式泵与风机
叶片式泵与风机
叶片式泵与风机
叶片式泵与风机
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。
第五章 轴流泵与风机
二、分类
三、主要特点： （1）与相同容量离心泵与风机比较，结 构紧凑，外形尺寸小，重量轻； （2）动叶可调轴流式泵与风机的变工况 经济性能好； （3）结构复杂，维护工作量大； （4）轴流风机噪声大。
2、气流角度沿叶高方向上的变化 叶轮进口速度三角形可得
tg1 v1m v 1m rc v1u v1uc r r tg1 tg1c rc
所以叶根处的α1最小， 气流的扭速最大。 叶轮出口速度三角形可得
tg 2 v2m v 2m v2u rc v 2uc r r tg 2 tg 2c rc
v1u v2u 1 2u 三、单个叶轮前设置导叶 特点：在设计工况下叶轮出口绝对速度没有旋转 运动分量，叶栅反作用度Ω 大于1。 （1）前置导叶产生负预旋，提高了压力系数， 产生较高的能量； （2）导叶做成可转动的，进行工况调节。 注：轴流泵一般不能有前置导叶。
反作用度大于1，说明了风机叶轮产生的静压大于 风机所产生的全压。这是由于气流经过前置导叶被 加速，在叶轮前产生负压的缘故。
1 v2u u2
结论：单个叶轮的轴流风机的理论效率等于反作用度Ω，要 提高它的效率，必须提高它的反作度。 效率η为70％～80％；适用低压小型轴流泵与风机，结构简 单，制造方便。
二、单个叶轮后设置导叶 特点：后导叶改变流动方向，将液体旋转运 动的动能转换为压力能，最后以v3轴向流出。 η为80％～88％，最高效率可达到90％，在 轴流泵和风机中得到普遍应用。
说明： （1）当β1＝β2时，HT=0，为使HT增加，必须β2>β1； （2）u1＝u2＝u，所以扬程（全压）较低； （3）要提高流体的压力能，要求w1>w2。且β2g ？β1g； （4）考虑流动损失情况下： u H H T h vm (ctg1 ctg 2 ) h
泵与风机的构造与基本理论
离心式风机按其输送气体的性质不同，还可以分为：一 般通风机、排尘通风机、锅炉引风机、耐腐蚀通风机、防爆 通风机及各种专用风机。按风机材质不同又可分为：普通钢、 不锈钢、塑料以及玻璃钢离心式通风机。在实际应用中，为 方便起见，往往使用汉语拼音字头缩写来表示通风机的用途， 如表2所示。
用途类别 一般通用通风换气 代号 汉字 通用 拼音缩写 T 用途类别 纺织工业通风换气 代号 汉字 纺织 拼音缩写 FZ
离心式泵的种类
名称 泵轴位置 机壳形式 吸入方式 单吸 透平式 卧 式 双吸 叶轮级数 单级 多级 口径（mm） 50～150 38～250 125～800 多级 单级 38～300 50～200 125～1500 单级 多级 50～150 38～300 125～400 多级 75～1000 实用扬程(m) 20～120 20～1500 20～140 3～85 20～1000 4～100 20～90 20～300 20～85 10～60
电能机械能ຫໍສະໝຸດ 压能（势能）根据泵与风机的工作原理，通常可分类如下： 叶片式、容积式、其他类型
（一）叶片式
叶片式泵与风机主要是通过高速旋转的叶轮 对流体做功，使流体获得能量。根据流体的 流动情况，可分为离心式、轴流式、混流式 及贯流式几种。叶片式泵与风机具有效率高、 启动方便、工作稳定、性能可靠及容易调节 等优点，用途最为广泛。
单吸 蜗壳式
双吸 单吸 透平式
离 心 泵
立 式
双吸 单吸
蜗壳式
双吸
单级
50～200
250～800
20～100
4～60
离心式风机的种类
离心式风机按其产生的压力不同，可分为三类： ①低压离心式风机 风压小于981Pa(100mmH2O)。一般用于送风系统或空气 调节系统。 ②中压离心式风机 风压在981～2943Pa(即100～300mmH2O)范围内。一般用 于除尘系统或管网较长，阻力较大的通风系统。 ③高压离心式风机 风压大于2943Pa(即300mmH2O)。一般用于锻冶设备的强 制通风及某些气力输送系统。
泵与风机
第七章单元机组的泵与风机泵与风机是将原动机的机械能转换为被输送流体（液体、气体）的压力能和动能的一种动力设备。
输送液体的称为泵；输送气体的称为风机。
第一节泵与风机的分类及工作原理一、泵与风机的分类和使用范围泵与风机类型很多，一般按工作原理分类如下：各种泵的使用范围如图7—1所示。
由图可以看出，离心泵所占的区域最大，流量在5～20000m3/h，扬程在8～2800m的范围内。
各种风机的使用范围如图7—2所示。
这两个图可作为选择泵与风机时参考。
图7--1 各种泵的使用范围图7—2 各种风机的使用范围二、主要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如图7—3（a）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，进入叶轮流道并径向流出、叶轮连续旋转，在叶轮入口处不断形成真空，从而使流体连续不断地被泵吸入和排出。
适用于流量小，压力要求高的场合（如磨煤机的密封风机、火检冷却风机、凝结水泵、给水泵等）。
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7--3（b）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，流体轴向流入，在叶片道内获得能量后，沿轴向流出。
轴流式泵与风机适用于大流量、低压力，电厂中常用作循环冷却水泵及送引风机，空冷风机。
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7-4所示，活塞泵主要由活塞1在泵缸2内作往复运动来吸入和排除液体，当活塞1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所让出的空洞，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。
泵与风机的分类及工作原理..
泵与风机的分类及工作原理..泵和风机是工业和生活中常见的设备，它们都是将流体或气体运动的机械。
本文将详细介绍泵与风机的分类及工作原理，并对常见的泵和风机进行简要介绍和分析。
一、泵的分类及工作原理泵是一种将液体或气体从一个地方输送到另一个地方的机械。
泵的分类主要根据其工作原理和结构分为以下几种：1.位移泵位移泵是一种常见的泵，它主要由一个活塞或转子和固定壳体组成。
当活塞或转子运动时，泵室里的体积发生改变，从而使液体或气体被吸入或排出。
常见的位移泵有柱塞泵、齿轮泵和螺杆泵等。
2.离心泵离心泵是利用离心力将液体或气体从低压区域输送到高压区域的一种泵。
它主要由旋转轴和离心叶片组成，当旋转轴转动时，离心力使液体或气体被向外挤压，从而达到输送目的。
离心泵适用于输送许多种液体，如水、油、气和各种化工介质。
3.轴流泵轴流泵是利用轴向力将液体或气体从低压区域输送到高压区域的一种泵。
它主要由叶轮和固定外壳组成，当旋转叶轮时，液体或气体在叶轮的冲击作用下被向前推动，从而达到输送目的。
轴流泵适用于输送大量液体或气体，如排水、灌溉、空调和通风等。
二、风机的分类及工作原理风机是一种将气体运动的机械，主要被用于通风、换气和风力发电等领域。
根据其工作原理和结构，风机可以分为以下几种：1.轴流风机轴流风机是一种将气体沿轴向运动的风机，主要由叶轮和外壳组成，在旋转时，叶轮的冲击作用使得气体被沿轴向推进，从而产生风流。
轴流风机适用于需要大量气体流动的环境，如矿山、隧道和建筑通风等。
2.离心风机离心风机是一种将气体沿射流方向运动的风机，主要由叶轮、进出口和外壳组成，当叶轮旋转时，气体被向外挤压，产生射流效应，从而产生风流。
离心风机适用于需要中等或较高压力的环境，如工厂、检测实验室和船舶空调等。
3.混流风机混流风机是一种将气体沿射流和轴向运动的风机，它是轴流风机和离心风机的结合，主要由叶轮和外壳组成。
混流风机在性能上介于轴流风机和离心风机之间，适用于对风量和风压要求都比较高的环境，如烘干、冷凝和饲料加工等。
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
第三章 离心泵与风机的主要部件与整体结构
平直前盘制造简单， 效率较低，而弧形前 盘气流进口后分离损 失较小，效率较高。
图3－36 前盘型式 (a)平直前盘；(b)锥形前盘；(c)弧形前盘
二、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，并且气流通过它时的阻力损失应该最小。
图3－37 集流器型式 (a)圆筒形；(b)圆锥形；(c)弧形； （d）锥筒形；(e)锥弧形
第三节 离心式风机的主要部件
一、叶轮
叶轮是离心风机传递能量 的主要部件，由前盘、后 盘、叶片及轮毂组成。 叶轮后弯式叶片有机翼型、 直板型及弯板型等三种； 机翼型效率最高。
图3－34 离心风机叶轮 1－前盘；2－后盘；3－叶片；4－轮毂
图3－35 后弯叶片形状 （a）机翼型；（b）直板型；（c）弯板型
由于泄漏原因叶轮两侧充有液体，液流压力不同，轴向力的 方向指向吸入口。
2、轴向力的平衡
（1）双吸式叶轮
单级泵可采用 双吸叶轮
（2）叶轮对称布置 多级泵采用对称排列的方式，叶轮 数为奇数时首级叶轮采用双吸式。
（3）平衡孔 单吸单级泵，可在叶轮后盖板上 开一圈小孔——平衡孔。 缺点：增加了泄漏，效率降低， 适用于单级泵或小型多级泵上。
第三章离心泵与风机的主要部件与整体结构第一节离心泵主要部件第二节离心泵整体结构第三节离心风机主要部件第四节离心风机整体结构第一节离心泵主要部件一叶轮1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
第三章 离心泵与风机的主要部件与整体结构
第一节 第二节 第三节 第四节 离心泵主要部件 离心泵整体结构 离心风机主要部件 离心风机整体结构
二、单级双吸泵
特点：S型泵，流量变大适 用于工厂、矿山、城市的 给水，亦可用作中、小型 火力发电厂循环水泵。
3 第三章 离心泵与风机的主要部件与整体结构
离心风机叶轮一般采用后弯式叶片：
机翼型、直板型、弯板型
空气动力性能好 效率高
制造方便 效率低
叶轮前盘的形式有：平直前盘、锥形前盘、弧形前盘。
平直—气流进口后分离损失较大，风机效率低； 弧形反之。
CHTA / CHTC / CHTD
主要特征：双层壳体（内、外壳之间充有水泵出口引来的 高压水） （1）克服热冲击产生的热应力 （2）高压液体自动密封内壳体节段结合面 （3）检修方便
见教材 P49
美国1300MW机组配用的4大多采用 圆筒型泵壳结构？（P48）
（二）凝结水泵
大容量火力发电厂汽轮机组采用筒袋型立式多级离心泵。
作用：将凝结水送至低加
主要特点：垂直悬吊式 平衡装置：平衡孔＋叶轮背
口环＋推力轴承
花两分钟看看教材P48图
（NLT型）
卧式
叶轮前 装置诱 导轮
第三节 离心风机主要部件
第三节 离心风机主要部件
一、叶轮
离心风机传递能 量的主要部件
1.前盘；2.后盘；3.叶片；4.轮豰
四、压出室
压出室的作用：将流来的高速液体汇集起来，引 向次级叶轮的进口或引向压出口，同时还将液体 中的部分动能转变成压力能。 螺旋形压出室（蜗壳体） 压出室结 构形式 环形压出室 径向式导叶与流道式导叶压出室
其它形式（双层压出室、双压出室、 倒置双涡室）
1.螺旋形压出室（蜗壳体）
特点：流道截面逐渐扩大，易于将速度水头转化为压力水头。 缺点：非设计工况时，径向力不均匀，会使泵轴产生挠度，造 成震动和密封环、轴套部件的磨损。 扩散管：使液体中的部分动能进一步转变为压力能。扩散管一 般做成向叶轮旋转方向一边扩大，扩散角为8－12度。
实测离心泵压出室内液体的压力分布图，小于设计流量与大 于设计流量时压出室压力分布正好相反。
电厂中的泵与风机
①大容量机组采用NL型结构的立式凝结水泵，见图1-35。 20万机组配套14NL-14泵为立式中开带诱导轮2级离心泵。 ②两个叶轮对称布置，以平衡轴向力。
（三）循环水泵的结构 1、功用：向凝汽器输送冷却水，冷凝汽轮机乏汽为凝结水。 2、特点：流量大，扬程低。 离心泵：扬程高，流量较小。 3、型式 混流泵：扬程、流量介于离心泵和轴流泵之间。 轴流泵：扬程低一）送风机的结构
1、功用：为锅炉炉膛燃烧送入足够的空气。
离心式风机（国产G4-13.2（73）机翼型后弯叶片离心风机见图1-43。
2、机型
200MW机组配套该种风机）。 轴流式风机（300MW机组配套的FAF20-10-1型动叶可调轴流式送风机， 见图1-44。该机流量为540450m3/h，全压4118.52Pa)
（二）凝结水泵的结构
1、功用：将凝汽器中的凝结水经低压加热器送至除氧器。 2、特点：进口具有较大真空度，要求抗汽蚀、轴端密封好。
①小机组采用单级单吸NB型卧式凝结水泵，见图1-34。
卧式凝结 水 泵
②由泵盖、诱导轮、叶轮、泵壳、填料密封等部件组成。
③装诱导轮，提高泵的抗汽蚀性能。
3、型式
电厂中的泵与风机
高明 山东大学
电厂常用泵与风机的典型结构
一、泵的典型结构
（一）锅炉给水泵的结构
1、功用：将加热除氧的高温水升到某一额定压力后送往锅炉。
①国产200MW配套DG400-180给水泵见图1-30。
分段多级 离 心 泵
②由进水段、几个垂直分段、抽头中段、出水段、导叶 等部件用12根双头螺栓拧紧组合而成。 ③当压力高达29.43Mpa时，温度为230℃，材料用合金钢。
立
式
斜
泵与风机1
vu u
二、欧拉方程
1．“理想叶轮”的假定 1）假设流体通过叶轮的流动是恒定的,在层与层的
流面之间其流动互不干扰。
2）假设叶轮具有无限多的叶片，叶片厚度无限薄。 因此流体在叶片间流道流动时，其流线与叶片 形状一致。
3）假设流经叶轮的流体是理想不可压缩流体，即 在流动过程中，不计能量损失。
动量矩定理：质点系对某一转轴的动量矩(m v r)对 时间的变化率，等于作用于该质点系的外力对 该轴的力矩M。
o径向叶型：β2=90°ctgβ2= 0功 率曲线为一直线
β 2>90o 前向叶型
β 2＝90o 径向叶型
o前向叶型： β2>90°ctgβ2< 0 功率曲线为一条上凹的二次曲线
β 2<90o 后向叶型
QT
o后向叶型： β2<90°ctgβ2> 0 功率曲线为一条下凹的曲线
因此，前向叶型风机在运行中增加流量时，原动机超载的可 能性要比径向叶型风机的大得多，而后向叶型的风机几乎不会 发生原动机超载的现象。
当叶轮旋转时，流体 一方面随叶轮旋转作圆周 牵连运动，其圆周速度为 u； 另一方面又沿叶片方向作 相对流动，其相对速度为w。 因此，流体的绝对速度v 应为 u 与 w 两者之矢量和。
v2 α 2 u2
w2 β2
1、2下标分别为叶片进、出口；
叶片的工作角α：速度v和u之间的夹角。
安装角β：指叶片的切线与圆周速度u的反 方向线之间的夹角。
四、理论扬程H T之组成
HT=(u2vu2- u 1vu1)/g=( u2v2 cosα2 - u 1v1 cosα1)/g
将进、出口两个速度三角形按三角形的余弦定理展开
w12 u12 v12 2u1v1 cos1 u12 v12 2u1vu1
泵与风机的构造及工作原理解析ppt课件
工作原理
容积式其他Fra bibliotek本标准适用于已投入商业运行的火力 发电厂 纯凝式 汽轮发 电机组 和供热 汽轮发 电机组 的技术 经济指 标的统 计和评 价。燃 机机组 、余热 锅炉以 及联合 循环机 组可参 照本标 准执行 ，并增 补指标 。
第二部分 泵与风机
叶片式
主要是通过高速旋转的叶轮对流体做功，使流体获 得能量；
表2 通风机用途汉语拼音代号
本标准适用于已投入商业运行的火力 发电厂 纯凝式 汽轮发 电机组 和供热 汽轮发 电机组 的技术 经济指 标的统 计和评 价。燃 机机组 、余热 锅炉以 及联合 循环机 组可参 照本标 准执行 ，并增 补指标 。
第二部分 泵与风机
当前泵与风机的发展趋势和特点有以下几个方面：
9.1 离心泵的基本构造及工作原理
本标准适用于已投入商业运行的火力 发电厂 纯凝式 汽轮发 电机组 和供热 汽轮发 电机组 的技术 经济指 标的统 计和评 价。燃 机机组 、余热 锅炉以 及联合 循环机 组可参 照本标 准执行 ，并增 补指标 。
9.1 离心泵的基本构造及工作原理
图9.2 单级双吸卧式离心泵剖面图 1—泵体； 2—泵盖； 3—泵轴； 4—叶轮； 5—叶轮上减漏环； 6—泵壳上减漏 环；7—水封管；8—充水孔； 9—油孔； 10—双列滚珠轴承； 11—键； 12—填 料套； 13—填料环； 14—填料；15—压盖； 16—联轴器； 17—油杯指示管； 18—压水管法兰；19—泵座； 20—吸水管；21—泄水孔； 22—放油孔
9.1 离心泵的基本构造及工作原理
9.1.1.2 泵壳
泵壳的主要作用是以最小的
图
损失汇集由叶轮流出的液体，
9.6
使其部分动能转变为压能，
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'
泵与风机的工作原理
• （1）直锥形吸入室
• 这种形式的吸入室水力性能 好，结构简单，制造方便。
直锥形吸入室
（2）弯管形吸入室 （半螺旋形）
• 是大型离心泵和大型轴 流泵经常采用的形式 • 有点：流体进入叶轮时， 流动情况较好，速度均 匀。但进入叶轮前有预 旋，对扬程有影响，对 高扬程泵影响甚微。
２、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。
３、吸入室
2.离心泵和风机的基本结构
（二）轴流式泵与风机的 工作原理
（三）往复式泵与风机的 工作原理
柱塞泵
工作原理：依靠柱塞部件 的往复运动，间歇改变工 作室容积来输送流体的机 械。 电厂应用：流量较小，扬 程较高的液体，锅炉加药 的活塞泵，输送灰浆柱塞 泵，向一般动力源和气动 控制仪表供气的空气压缩 机。
（４）浮动环密封
• 采用机械密封与迷宫式密封原理结合起来的一种新型 密封，称浮动环密封。 • 浮动环密封是靠轴（或轴套）与浮动环之间的狭窄间 隙产生很大的水力阻力而实现密封的。 • 由于浮动环与固定套的接触端面上具有适当的比压， 起到了接触端面的密封作用。弹簧进一步保证端面的良好 接触。由轴（或轴套）与浮动环间狭窄缝隙中的流体浮力 来克服接触端面上的摩擦力，以保证浮动环相对于轴（或 轴套）能自动调心，使得浮动环与轴不互相接触、磨损， 并长期保持非常小的间隙，一般径向间隙为0.01～0.lmm， 以提高密封效果。同时，也适用于高温高压流体。我国 300MW机组的给水泵有些就采用此种密封。
第三章 泵与风机的构造
• 2)、轴和轴承 功能原理:轴是传递扭矩的主要部件。轴承一般包括两种形式:滑动 轴承(Sleeve bearing)和滚动轴承(Ball bearing)。 结构分类：轴 轴承
轴承： 轴承： 滚动轴承：滚动轴承通常用冷冻油润滑， 滚动轴承：滚动轴承通常用冷冻油润滑，有 轴：传递扭矩， 些电机轴承是密封而不能获得润滑的。滚动 传递扭矩， 些电机轴承是密封而不能获得润滑的。 运输润滑油等 轴承通常用于小型泵。 轴承通常用于小型泵。
• 滑动轴承:滑动轴承用油润滑。大功率的泵 通常要用专门的油泵来给轴承送油。
• 轴承座
• 联轴器
• 3)、吸入室
功能原理：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。其作用为在最小水力损失下，引导液体 平稳的进入叶轮，并使叶轮进口处的流速尽可能均匀的 分布。
弯管形吸入室
直锥形吸入室
• 1、离心式泵的结构
蜗牛形通道； 蜗牛形通道； 叶轮偏心放； 叶轮偏心放； 可减少能耗， 可减少能耗，有利于 动能转化为静压能。 动能转化为静压能。 叶轮
底阀(防止“气缚”) 底阀 防止“气缚” 防止 叶轮 轴 6~12片 片 叶片 机壳等。 机壳等。 滤网(阻拦固 滤网 阻拦固 体杂质) 体杂质
气缚现象： 气缚现象： 泵壳和吸入管路内没有充满液体，空气密度远小于液 泵壳和吸入管路内没有充满液体， 体密度，叶轮旋转产生的离心力很小，叶轮中心处形 体密度，叶轮旋转产生的离心力很小， 成的低压不足以形成吸上液体所需要的真空度。 成的低压不足以形成吸上液体所需要的真空度。
二、水泵的型号意义
表6-1 部分离心泵型号中某些汉语拼音字母通常所代表的意义
• 离心泵的主要零件一
水力部分典型结构
水力部分典型结构
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）离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：1、叶轮(impeller）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）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。
3、吸入室（ suction 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。
其作用为在最小水力损失下，引导液体平稳的进入叶轮，并使叶轮进口处的流速尽可能均匀的分布。
流体力学,泵与风机期末复习资料
一、叶轮由前盘、后盘、叶片和轮毂组成。
前盘的形式有多种，如图示。
叶片是主要部件。
按叶片的出口安装角分类：有前向叶片、后向叶片、径向叶片二、机壳由蜗壳、进风口和风舌等零部件组成。
1）蜗壳蜗壳是由蜗板和左右两块侧板焊接或咬口而成。
作用：●是收集从叶轮出来的气体；二．泵壳三、泵座四、轴封装置离心式泵与风机的工作原理和性能参数离心式泵与风机的工作原理叶轮随原动机的轴转时，叶片间的流体也随叶轮高速旋转，受到离心力的作用，被甩出叶轮的出口。
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。
同时，叶轮中心由于流体被甩出而形成真空，外界的流体在大气压沿泵或风机的进口吸入叶轮，如此源源不断地输送流体。
当叶轮旋转时，在叶片进口“另一方面又沿叶片方向作相对流动，其相对速度为流体在进、出口处的绝对速度v应为为了便于分析，将绝对速度v分解为与流量有关的径向分速度vr和与压力有关的切向分速vu。
径向分速度的方向与半径方向相同，切向分速与叶轮的圆周运速度v和u之间的夹角叫做叶片的工作角离心式泵与风机的基本方程—欧拉方程假定把它当做一元流动来讨论，也就是用流束理论进行分析。
这些基本假定是：）流动为恒定流）流体为不可压缩流体）叶轮的叶片数目为无限多，叶片厚度（涡，在（如图），0.75~0.85，它说明了涡流欧拉方程的物理意义在速度三角形中，由余弦定理得：v2cosα= u2+v2-2u2v u2，2（u22+v22–w22）/2（u12+v12–w12）/2泵与风机的损失与效率5. 4. 1流动损失与流动效率、流动损失根本原因：流体具有粘性、进口损失流体进入叶道之前发生了预旋转，叶片做功减小，使气流角发生了旋转，理论扬程下降。
它与流量差的平方成正比。
）D25.5性能曲线及叶型对性能的影响5. 5. 1泵与风机的理论特性曲线1、三种性能曲线A、H=f1（Q）；B、N=f2（Q）；C、η=f3（Q）。
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其特点是流量大、扬程低。 大型轴流泵流量为
8～30m3／s，甚至可达 50～60m3／s，扬程一般小 于25m，通常的使用扬程为 4～12m。
蜗壳式混流水泵
立式混流水泵
大容量机组则采用立式凝结水泵
立式中开带前置诱导轮的两 级离心泵。
其结构特点：泵的吸入口、 压出口均与泵轴平行地布置 在泵体的一侧；第一级叶轮 和第二级叶轮对称排列，以 平衡轴向力；泵壳采用双蜗 壳结构以平衡径向力；首级 叶轮出口通过泵壳的导管引 人次级叶轮；为了改善水泵 的抗汽蚀性能，使首级叶轮 吸入口面积大于次级叶轮吸 人口面积，且还在首级叶轮 前装置了诱导轮。由于泵体 是轴向中开式结构，所以拆 卸、检查和维修十分方便。
(1)密封环
• 其作用是减小叶轮与泵体之间的泄漏损失；另一方面可 保护叶轮，避免与泵体摩擦。
(2)轴端密封(简称轴封)
• 在泵的转轴与泵壳之间有间隙，为防止泵内液体流出， 或防止空气漏人泵内(当人口为真空时)，需要进行密封。
• 目前电厂各种泵采用的轴端密封装置有： 填料密封、机械密封、迷宫式密封和浮动环密封。
凝结水泵
凝结水泵又称冷凝泵。其作用是将汽轮机排汽在凝 汽器中凝结的水排出，并经低压加热器送至除氧器。 凝结水泵工作状态特殊，它从真空状态的凝汽器中 抽吸凝结水，因此要求凝结水泵的抗汽蚀性能和人 口侧轴封装置要好。
凝结水泵的型式有卧式和立式两种。 通常小容量机组采用卧式凝结水泵，多为NB型结构
大型风机多采用弧形或锥弧形进风口，以提高风机的效率。
离心式风机部件
轴流式风机的主要部件
1、进气室； 2、外壳； 3、动叶片； 4、导叶； 5、扩散筒； 6、扩压器； 7、导流体； 8、轴； 9、轴承； 10 、联轴器
轴流式风机的主要部件有：叶轮、集风器、 整流罩、导叶和扩散筒等，如图所示。近 年来，大型轴流式风机还装有调节装置和 性能稳定装置。
平衡鼓的优点是没有轴 间间隙，当轴向窜动时， 避免了与静止的平衡圈 发生摩擦。但由于它不 能完全平衡变工况下的 轴向力，因而单独使用 平衡鼓时，还必须装设 止推轴承。而一般都采 用平衡鼓与平衡盘组合 装置
平衡鼓、平衡盘以及推力轴承联合平衡法
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。
离心泵在运行时，由于作用在叶轮两 侧的压力不相等，尤其是高压水泵， 会产生一个很大的压差作用力，此作 用力的方向与离心泵转轴的轴心线相 平行，故称为轴向力。
(1)轴向力产生的原因及其计算 (2)轴向力的平衡
轴向力产生的原因及其计算
轴向力的平衡
采用双吸叶轮和对称排列的方式平衡 轴向力
循环水泵
循环水泵的作用是向凝汽器输送大量的冷却水，以保证冷却 汽轮机排出的乏汽，使之凝结成水。循环水泵的工作特点是 流量大、扬程低。
200MW机组配套的沅江48-35型立 式离心泵
国产125和300MW机组配套的 50—ZLQ—50型立式轴流循环水 泵
近代大容量的循环泵，不仅要求流 量大，而且也希望扬程也有所提高， 所以目前国内外已发展使用性能界 于离心式和轴流式之间的混流式水 泵.
导叶和叶轮
轴流式风机部件
性能稳定装置
在额定流量下运行时，KSE不起 任何作用。如果流量减小，叶轮
性能稳定装置，又称KSE装置 (该装置由前苏联的3·K·伊凡诺
外缘的一部分或整个进口截面将 夫发明)。
出现失速，产生切向气流(旋涡)， 当切向气流很大时，气流开始反
向倒流。
如果无KSE装置，则叶轮进口截 面上的气流越来越不稳定；若带
吸入室
离心泵吸人管法兰至叶 轮进口前的空间过流部 分称为吸人室。其作用 是在最小水力损失情况 下，引导液体平稳地进 入叶轮，并使叶轮进口 处的流速尽可能均匀地 分布。
导叶
导叶又称导流器、导轮，分径向式导叶和流道式导叶两 种，应用于节段式多级泵上作导水机构。
径向式导叶如图所示，它由螺旋线、扩散管、过渡区 (环状空间)和反导叶(向心的环列叶栅)组成。
叶片的形式有固定式、半调式和全 调式三种。
轴流泵结构
离心式风机
离心式风机的主要部件
离心式风机主要由叶轮、机壳、导流器、 集流器、进气箱以及扩散器等组成
离心风机
叶轮
一般由前盘（盖板）、后（中）盘（盖板）、叶片和轮毂 （轴盘）等组成。
其结构有焊接和铆接两种形式。 叶轮前盘的形式有：平前盘、锥前盘和弧形前盘等几种
泵与风机的结构
叶轮
叶轮由轮毂和叶片组成，其作用和离心式叶轮一样，是实现 能量转换的主要部件。
轮毂的作用是用以安装叶片和叶片调节机构的，其形状有圆 锥形、圆柱形和球形三种。
叶片多为机翼形扭曲叶片。叶片做成扭曲形，其目的是使风 机在设计工况下，沿叶片半径方向获得相等的全压。为了在 变工况运行时获得较高的效率，大型轴流风机的叶片一般做 成可调的，即在运行时根据外界负荷的向力 采用平衡盘平衡轴向力 采用平衡鼓平衡轴向力 平衡鼓、平衡盘及推力轴承组合装置
单级泵可采用 双吸叶轮
多级泵采用对 称排列的方式
采用平衡孔和平衡管平衡轴向力
单吸单级泵，可在叶轮后盖 板上开一圈小孔——平衡孔
单吸单级泵，在后盖板泵腔 接一平衡管
平衡盘
平衡鼓
叶片形状
离心式风机部件
叶片
前向叶轮一般都采用圆弧型叶片，后向叶轮中，大型风机多 采用翼型叶片，对于除尘效率较低的燃煤锅炉引风机可采用 圆弧型或平板型叶片。
离心式风机部件
集流器
进风口又称集流器。其作用是使气流能均匀的充满叶轮的进口， 在流动损失最小的情况下进人叶轮。
离心通风机的进风口有圆筒形、圆锥形、弧形、锥筒形、锥弧 形、弧筒形等多种。
密封环
由于离心泵叶轮出口液体是高压，人口是低压，高压液体经 叶轮与泵体之间的间隙泄漏而流回吸人处，所以需要装密封 环。
其作用是减小叶轮与泵体之间的泄漏损失；另一方面可保护 叶轮，避免与泵体摩擦。
密封装置
密封环
轴端密封
填料密封
带水封环的填料密 封结构。
它由填料箱4、水封 环5、填料3、压盖2 和压紧螺栓等组成， 是目前普通离心泵 最常用的一种轴封
轴流式风机部件
导叶
①叶轮前仅设置前导叶；
②叶轮后仅设置后导叶；
③叶轮前后均设置有导叶。 前导叶的作用是使进入风机 前的气流发生偏转，把气流 由轴向引为旋向进入，且大 多数是负旋向(即与叶轮转 向相反)，这样可使叶轮出 口气流的方向为轴向流出。 后导叶在轴流式风机中应用 最广。气体轴向进入叶轮， 从叶轮流出的气体绝对速度 有一定旋向，经后导叶扩压 并引导后，气体以轴向流出。
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。
平衡鼓首先承受轴向推力， 而弹簧式双向止推轴承只 承担 10 ％的轴向推力，其 余的轴向推力则由平衡盘 自动平衡。
轴流泵的主要部件
轴流泵的特点是流量大，扬程低。 其主要部件有： 1、吸入喇叭管； 2、进口导叶； 3、叶轮； 4、轮毂； 5、轴承； 6、出口导叶； 7、出水弯管； 8、轴； 9、推力轴承 10、联轴器
有KSE装置，反向倒流被锥形部
和旁路而就地获得稳定，转子进
口不再被阻。因反向倒流进入了 旁路内转折，叶栅再通过环形槽
回流，并与主流会合，从而保证 了轴流风机的稳定运行。
轴流式风机部件
电厂常用泵与风机的典型结构
锅炉给水泵 凝结水泵
送风机
泵
循环水泵
风机
灰渣泵
炉水循环泵
引风机
泵与风机的结构
锅炉给水泵
锅炉给水泵作用 是将经过加热除 氧的高温水升压 到某一额定压力 后送往锅炉。
这种泵的作用是使水在一定通道内作 强制循环，它通过下降管从汽包中吸 水，无轴封泵的泵部分是一般的传统 结构，所不同的是电动机部分，电动 机有湿式电动机与屏蔽式电动机两种。 屏蔽式电动机因电动机置于屏蔽套内， 故效率比湿式电动机低5％～10％，
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
泵与风机的结构
叶轮
叶轮是轴流泵提高液体能量的唯一 部件。它装在叶轮外壳内，由动叶 头、轮毂4、叶片3等组成，大型轴 流泵的叶轮通常还设有专门的动叶 调节机构。
动叶头呈流线形锥体状，用于减小 液休流人叶轮前的阻力损失。
轮觳4用来安装叶片及其调节机构， 通常有圆柱形、圆锥形和球形三种。
叶片装在转动的轮觳上，又称动叶 片，其作用是对液体作功，提高其 能量。
迷宫式密封
迷宫式密封在现代高速锅炉给水泵上也广泛应用，常用的 有炭精迷宫密封及金属迷宫密封。其密封原理是：由轴套 密封片与炭精环组成微小间隙，流体通过间隙时压力降低， 速度升高，但在密封片间的空间速度能转为压力能，从而 减少间隙两侧压差，达到密封的目的。如图为炭精迷宫密 封。
密封装置
填料密封
机械密封
结构。
实物彩图
密封装置
机械密封
迷宫密封
浮动环密封
端部填料箱实物图
填料密封
机械密封是无填料的密封装 置。
它由动环、静环、弹簧和密 封圈等组成