泵与风机的构造与基本理论
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《泵与风机》课件——第五章 泵与风机的分类和构造
2 泵与风机的主要性能参数
（1）性能参数的概念 泵与风机的工作可用一些物理量来描述，这些量既反 映了各种泵与风机的工作能力、结构特点、运行的经济 性和安全性，又能说明运行中不同的工作状态，因此， 称它们为泵与风机的性能参数。
2 泵与风机的主要性能参数
（2）主要性能参数 泵与风机的基本性能参数主要有：
1 泵与风机的分类
（2）按工作原理分类
最常用的分类方法是按工作原理进行分类 ➢ 叶片式泵与风机 ➢ 容积式泵与风机 ➢ 其它类型泵：喷射泵、旋涡泵、真空泵
1 泵与风机的分类
➢ 叶片式泵与风机：
叶片式泵与风机是利用轴带动叶轮高速旋转， 叶片与被输 送的流体发生力的作用， 使流体的压能和动能增加， 根据流体 的运动方式可分为离心式、 混流式及轴流式三种基本类型。
1 离心泵的构造
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。
1 离心泵的构造
2 泵与风机的主要性能参数
2）能头 泵提供的能头称为扬程：用H表示，指单位重量液体通
过泵后所获得的能量。单位为m。 风机提供的能头称为全压：用p表示，指单位体积气体
通过风机后所获得的能量。单位为Pa。
全压与扬程的关系：p=ρgH
2 泵与风机的主要性能参数
3）效率
是泵与风机的输出功率与输入功率的比值，用η表示。
分类：轴功率、 有效功率、 原动机功率。
轴功率（P）：又称输入功率，指原动机传到泵与风机轴
泵与风机基础知识
对于风机：通常用全压p表示，单位为Pa。
1 1 p p2 V22 p1 V12 2 2 说明：下标“1、2” 表示泵与风机进
口和出口截面；和泵比较略去了gZ。
离心叶轮的内流理论基础 主编及制作：吕玉坤
预备知识
一、泵与风机概述
3、泵与风机的基本性能参数
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Psh 、有效功率Pe 、效率 和转速n 等。 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,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
b．K为滑移系数
不是效率，不是由损失造成的； 流体惯性有限叶片轴向滑移； K = f（结构），见表1-2。
离心叶轮的内流理论基础
主编及制作：吕玉坤
预备知识
二、离心式泵与风机的基本理论
（五）离心式泵与风机的损失和效率 1、机械损失和机械效率
机械损失包括：轴与轴封 轴 与 轴 承 （ Pm1∝nD2 ） 及 叶 轮圆盘摩擦（Pm2 ∝n3D25）所 损失的功率。
主编及制作：吕玉坤
预备知识
二、离心式泵与风机的基本理论
（三） 离心式泵与风机的能量方程式 6、提高无限多叶片时理论能头的几项措施：
H T
1 ( u2 2u u1 1u ) g
（ 1 ） 1u 反映了泵与风机的吸入条件。设计时一般尽量使 1≈90（1u0），流体在进口近似为径向流入。
出室能头转化损失也大；而后向式则反之，故其克服管路阻力 的能力相对较好。
1 1 p p2 V22 p1 V12 2 2 说明：下标“1、2” 表示泵与风机进
口和出口截面；和泵比较略去了gZ。
离心叶轮的内流理论基础 主编及制作：吕玉坤
预备知识
一、泵与风机概述
3、泵与风机的基本性能参数
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Psh 、有效功率Pe 、效率 和转速n 等。 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,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
b．K为滑移系数
不是效率，不是由损失造成的； 流体惯性有限叶片轴向滑移； K = f（结构），见表1-2。
离心叶轮的内流理论基础
主编及制作：吕玉坤
预备知识
二、离心式泵与风机的基本理论
（五）离心式泵与风机的损失和效率 1、机械损失和机械效率
机械损失包括：轴与轴封 轴 与 轴 承 （ Pm1∝nD2 ） 及 叶 轮圆盘摩擦（Pm2 ∝n3D25）所 损失的功率。
主编及制作：吕玉坤
预备知识
二、离心式泵与风机的基本理论
（三） 离心式泵与风机的能量方程式 6、提高无限多叶片时理论能头的几项措施：
H T
1 ( u2 2u u1 1u ) g
（ 1 ） 1u 反映了泵与风机的吸入条件。设计时一般尽量使 1≈90（1u0），流体在进口近似为径向流入。
出室能头转化损失也大；而后向式则反之，故其克服管路阻力 的能力相对较好。
泵与风机的结构和性能
第二章泵与风机的结构和性能第一节泵与风机的部件结构一、泵的主要部件（一）（一）离心泵的主要部件尽管离心式泵的类型繁多，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)图2-1 叶轮的形式（a）,(b) 封闭式叶轮（c）半开式叶轮（d）开式叶轮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2—1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。
2、轴和轴承(shaft and bearing)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2-2a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。
（如图2-2 b所示）图2-2 轴承形式a,滑动轴承b,滚动轴承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。
《泵与风机》课件(第2章)
四．动点的选择原则： 一般选择主动件与从动件的连接点，它是对两个坐标系都有 运动的点。 五．动系的选择原则： 动点对动系有相对运动，且相对运动的轨迹是已知的， 或者能直接看出的。 下面举例说明以上各概念： 动点：AB杆上A点 动系：固结于凸轮Ｏ'上 静系：固结在地面上
绝对运动： 直线
相对运动： 曲线（圆弧）
在速度三角形中，绝对速度和圆周速度的夹角称 为进流角，用α 表示；相对速度和圆周速度的反方向的 夹角称为流动角，用β 表示；而把叶片切线与圆周速度 反方向的夹角称为叶片安装角，用 β y 表示。 当流体沿着叶片的型线流动时，流动角等于安装 角，即 β ＝ β y
为了计算方便，常将绝对速度分解成两个相互垂 直的速度分量：一个是在直径方向上的投影，用 vr 表 v 示，r v sin ，称为轴面分速度；一个是在圆周切线 方向上的投影，用 vu 表示， vu v cos ，称为圆周分速 度。
b
a
b1
多点要素（线、面） 旋转时，不能改变它们 之间的相互位置，旋转 要遵循“三同”原则： 同轴、同方向、同角度。
b′
o′
b1′
a′ x b o′
a1′ a1
e
保证线段AB绕铅垂线旋转时， 两端点相互位置不变的作图
e1
a
o
b1
例1 求AB的实长及对V面的倾角β 。
a′
分析：
1. 将线段AB绕正垂线 旋转到水平线位置。 2. 把B 点设在轴上，仅 转A点即可解题。
一、流体在离心式叶轮内的流动分析
1.叶轮流道投影图 离心式叶轮的形状用通常的机械制图方法在图纸上 是表示不清的。 设有一离心式叶轮，如图2-1所示，用通常的投影方 法能表示出叶轮前后盖板的形状，但不能表示出叶片曲 面的形状。
第二章 泵与风机的基本理论
u c 2u1c1 cos1 u c 2u1c1u
2 1 2 1 2 1 2 1 2 1
两式移项后得
u2 c2u 1 2 2 2 (u2 c2 2 ) 2
1 2 2 u1c1u (u1 c1 12 ) 2
SDUST—FLUID MECHANICS AND FLUID MACHINERY
2 C A u2 ,
令
u2 cot 2 D B D2 b2
得
NT＝CQT DQT
2
——叶片无限多时的理论功率特 性方程
25
SDUST—FLUID MECHANICS AND FLUID MACHINERY
（1）β2>90º ，cotβ2<0，D<0，故NT∞=CQT-DQT2，即 NT∞随着QT的增加而增大，是一条上凹的二次曲线， NT∞ 随着QT的增加而增大很快，易引起过载； （2）β2=90º ，cotβ2=0，D=0，
SDUST—FLUID MECHANICS AND FLUID MACHINERY
23
HT
2 u2 u2 cot 2 QT g g D2b2
（2）β2=90º ，cotβ2＝0， B=0，故HT∞=A，即HT∞不随QT
A BQT
的变化而变化，是一条与横
标平行的直线。 （3）β2<90º ，cotβ2>0 B>0， 故HT∞=A-BQT,即HT∞随着QT的 增加而减小，是一条下降的 直线。
H T
2 u2 , 称后弯叶片叶轮； g
2 u2 ，称前弯叶片叶轮。 g
H T
前弯叶片叶轮获得理论压头最大，压头、转速一定时，叶轮直径 最小。 效率是否最高呢？
泵与风机的构造及工作原理解析ppt课件
叶片式
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，
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》第二章_离心泵与风机的基本理论
根据圆周速度、轴面速度的大小和方向及相对速度的方向，
便可作出叶轮出口速度三角形。
qVT vm A
变工况时的速度三角形的变化:
泵与风机工作时，工况如发生变化，可以用速度三角形 来表达叶轮中流体速度变化的情况
相对速度方 向不变
变流量（叶片出口速度三角形）
【例题2－1】
1）弄清进出口宽度的变化 2）理解进出口直径的大小 3）理解进出口安装角大小 4）理解叶轮中的流量 5）熟练画进出口处的速度三角形
叶轮
轴流泵示意图
导叶 混流泵示意图
1、离心式泵与风机的工作原理 叶片迫使流体随叶轮旋转 , 并对 流体沿其运动方向作功； 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； 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。
2 2
v u 2u2v2 cos 2
2 2 2 2
12 v12 u12 2u1v1 cos1
2 2 2 1 2 2 v2 v u u 1 1 2 2 1 2g 2g 2g
三角形的余 弦定律
HT
H d
第一项即为扬程 中的动能增量， 称为动扬程 风机：
根据圆周速度、轴面速度的大小和方向及相对速度的方向， 便可作出叶轮出口速度三角形。 泵的理论扬程:
v2u u2 v2 m ctg 21.5 20.64 4.51 2.538 9.19
H T 1 u2v2u u1v1u 1 u2v2u 9.81 20.64 9.19 19.36N .m / N g g
b
——叶片的宽度
泵与风机的理论基础
相同压力的前提下，前向叶轮直径最小，而径向中轮直径稍次，后向叶轮直径最大。
在理想条件下，有效功率就是轴功率，即 将 与 的关系代入，可得：
，当输送某种流体时，γ =常数，
根据上式，前向、径向、后向三种叶型的理论轴功率与流量之间的变化关系如习题5-6解 答图所示。习题5-6解答图定性地说明了不同叶型的风机轴功率与流量之间的变化关系。 从图中的 - 曲线可以看出，前向叶型的风机所需的轴功率随流量的增加而增长得很 快，因此，这种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。
（3）轮阻损失。因为流体具有粘性，当叶轮旋转时引起了流体与叶轮前、后盘外侧面和 轮缘与周围流体的摩擦损失，称为轮阻损失。
（4）机械传动损失。这是由于泵与风机的轴承与轴封之间的摩擦造成的。
http://202.202.74.212/bkjy/ltsp/xtj/ch5.htm
2006-7-19
第5章 泵与风机的理论基础
5-9 简述相似律与比转数的含义和用途，指出两者的区别。
答：相似律是指：当几何相似的两台泵（或风机）的工况，满足流量系数相等（即表明 速度三角形相似），以及雷诺数相等（或处于雷诺自模区）的条件时，它们的流动过程 相似，对应的运行工况称为相似工况。在相似工况下，它们的全压系数、功率系数与效 率彼此相等，性能参数之间存在如下相似换算关系。
http://202.202.74.212/bkjy/ltsp/xtj/ch5.htm
2006-7-19
第5章 泵与风机的理论基础
（4）从工艺观点看，直叶片制造最简单。
页码，4/22
当需要高扬程，小流量时宜选前向型叶片；需低扬程、大流量时宜选后向型叶片。
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
5第五章 泵与风机的理论基础(讲稿)解读
第五章 泵与风机的理论基础§5-1 离心式泵与风机的基本结构一、离心式风机的基本结构各种离心式风机的外型结构见图。
1．叶轮：（叶片一般为6～64个）①组成：前盘：分为平前盘、锥形前盘、弧形前盘等。
（4－72，4－73风机常用弧形前盘） 后盘叶片（结构：焊接和铆接两种形式） 轴盘②叶片：β >90°β =90°β <90°前向叶片径向叶片后向叶片根据叶片形状的不同可分为：平板形、圆弧形、中空机翼形（具有优良的空气动力特性、强度高、效率高，4-72，4-73离心风机多采用） 2．机壳离心式风机的机壳由进风口、进气箱、前导器、蜗壳和扩散器等组成。
①进风口（集风箱）：作用：保证气流能均匀地充满叶轮进口，使气流流动损失最小。
形状：圆筒形、圆锥形、弧形、锥筒形、弧筒形、锥弧形等。
②进气箱：是一个安装于进气口的均压箱体，其主要作用可使轴承装于风机机壳外边，改善轴承工作条件。
另外，风机进口有90°弯头时，安装进气箱，可减少因气流不均匀而产生的流动损失。
③前导器：一种具有调节导流作用的装置。
通常置于大型风机的进风口，或进口的流道内，可以通过改变前导器叶片的角度，改变风机性能和使用范围。
前导器分为轴向式和径向式。
④蜗壳：由具有对数螺旋线的蜗板和两块侧板焊接或咬口而成。
⑤扩散器：是置于风机出口处的扩散装置（断面积增大），其作用是降低出口流体速度，使部分动压转变为静压，扩散器分为圆形截面和方形截面。
离心式风机可做成左旋或右旋：站在电动机一侧，叶轮顺时针方向为“右”、 逆时针方向为“左”。
二、离心式泵的基本结构主要由叶轮、泵壳、泵座、密封环和轴封装置组成。
1．叶轮：单吸叶轮（叶轮多采用铸铁、铸钢和青铜制成） 双吸叶轮根据其盖板情况可分为：封闭式叶轮：如图5-1-6，具有前后两个盖板，如：单吸式、双吸式叶轮，叶片6～12个 半开式叶轮：如图5-1-7，只有后盖板，没有前盖板，如：污水泵 敞开式叶轮：如图5-1-8，前后都没有盖板，叶轮少，一般2～5片2．泵壳：一般是铸成蜗壳式，水泵设计时应使蜗壳渐扩段面流动的水流速度是一常数，壳顶设有充水和放气的螺孔。
流体力学泵与风机原理与构造
轴功率：原动机传递到泵与风机轴上的输入功率， 记为：N，单位为KW
4、效率
泵与风机的有效功率与轴功率之比为总效率，
记为：η
η=Ne/N
反映损失的大小或输入的轴功率被利用的程度，效 率越高，损失越小。
5、转速 转速：泵与风机的叶轮每分钟的转数，记为n，单
位：r/min
厂家为了方面用户使用，提供了两种性能资料： 一是泵样本。样本中除了提供泵的结构尺寸外，主
一、泵的气蚀现象
定义：泵工作时，当叶轮入口某处的压强低于水在 工作工作时的气化压强时，水就会气化，产生大量 气泡；由于压强底，原溶解于水中的某些活泼气体 也析出。这些气泡随液体进入泵内高压区，由于压 强较高，气泡破灭，在局部地区产生高频、高冲击 力的水击，打击泵内部件（尤其是叶轮），因此泵 出现振动和噪声，在叶轮表面形成麻点和斑痕。此 外在凝结热的作用下，活泼气体还会对金属发生化 学反应，以致金属表面发生块状脱落。
看书P202,各类泵如何设置平衡装置。
离心式泵与风机的基本性能通常用下列参数表示：
1、流量 单位时间内泵与风机所输送的流体量称为：流量
常用体积流量字母Q表示，单位m3/s或m3/h。 若为质量流量，则用Qm表示，单位Kg/s或t/h。 两者之间关系： Qm=ρQ 2、泵的扬程与风机全压
Hg<
Hg<
目前，对泵内流体气泡现象的理论研究或计算，大多数还是以液体汽 化压强 作为初生气泡的临界压力。所以为避免发生气泡现象，至少 应该使泵内液体的最低压强大于液体在该温度时的汽化压强。
泵内液体压强的最低点并不在泵的吸入口，而是在叶片进口的背部K点 附近，如图11.8所示。这是因为液体进入水泵尚未增压之前，由于流 速增大及流动能量损失，使压强继续降低。若K点的压强 等于或小
4、效率
泵与风机的有效功率与轴功率之比为总效率，
记为：η
η=Ne/N
反映损失的大小或输入的轴功率被利用的程度，效 率越高，损失越小。
5、转速 转速：泵与风机的叶轮每分钟的转数，记为n，单
位：r/min
厂家为了方面用户使用，提供了两种性能资料： 一是泵样本。样本中除了提供泵的结构尺寸外，主
一、泵的气蚀现象
定义：泵工作时，当叶轮入口某处的压强低于水在 工作工作时的气化压强时，水就会气化，产生大量 气泡；由于压强底，原溶解于水中的某些活泼气体 也析出。这些气泡随液体进入泵内高压区，由于压 强较高，气泡破灭，在局部地区产生高频、高冲击 力的水击，打击泵内部件（尤其是叶轮），因此泵 出现振动和噪声，在叶轮表面形成麻点和斑痕。此 外在凝结热的作用下，活泼气体还会对金属发生化 学反应，以致金属表面发生块状脱落。
看书P202,各类泵如何设置平衡装置。
离心式泵与风机的基本性能通常用下列参数表示：
1、流量 单位时间内泵与风机所输送的流体量称为：流量
常用体积流量字母Q表示，单位m3/s或m3/h。 若为质量流量，则用Qm表示，单位Kg/s或t/h。 两者之间关系： Qm=ρQ 2、泵的扬程与风机全压
Hg<
Hg<
目前，对泵内流体气泡现象的理论研究或计算，大多数还是以液体汽 化压强 作为初生气泡的临界压力。所以为避免发生气泡现象，至少 应该使泵内液体的最低压强大于液体在该温度时的汽化压强。
泵内液体压强的最低点并不在泵的吸入口，而是在叶片进口的背部K点 附近，如图11.8所示。这是因为液体进入水泵尚未增压之前，由于流 速增大及流动能量损失，使压强继续降低。若K点的压强 等于或小
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
泵与风机1
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。
二、性能参数
1、泵的扬程H与风机的压头p 泵的扬程H (m) ：
单位重量流量的流体通过泵所获得的有效能量。 风机的压头（全压）p (Pa)：
单位体积气体通过风机所获得的能量增量。 如分别取泵或风机的入口与出口为计算断面， 列出它们的表达式可得：
泵：
z1
p1
v12 2g
H
z2
p2
wv
vr
由于功率 N=M·ω；
β
而 理想状态下N=Ne=γQT∞HT∞得
α vu u
γQT∞HT∞=N＝Mω＝ ρQT∞(vu2T∞r2- vu1T∞r1) ω
因为：u=r ω
所以： γQT∞HT∞ =ρQT∞(u2T∞ vu2T∞ - u 1T∞ vu1T∞)
可以得到理想条件下单位重量流体的能量增量与 流体在叶轮中运动的关系，即欧拉方程：
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
w22
u22
v22
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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。
吸水管段
吸入口
出水口
压水管段
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
叶轮、泵轴 泵壳、泵座
主要零件
转动部分 固定部分
交接部分
轴承、轴封、联轴器、减漏环及轴向力平衡 装置等。
（1）叶轮
叶轮是离心泵的最主要零件之一， 它由盖板、叶片和轮毂等部件组成。
叶轮依其盖板覆盖情况可分为
开式、半开式和封闭式叶轮三种
（2）泵壳
泵壳的主要作 用是以最小的损失 汇集由叶轮流出的 液体，使其部分动 能转变为压能，并 均匀地将液体导向 水泵出口。
排尘通风
防爆气体输送 防腐气体输送 高温气体输送
排尘
防爆 防腐 高温
C
B F W
工业冷却水通风
工业炉吹风 煤气输送 降温凉风用
冷却
工业 煤气 凉风
L
GY MQ LF
煤粉吹风
锅炉通风 锅炉引风 矿井通风
煤粉
锅炉 锅引 矿井
M
G Y K
冷冻用
空气调节用 天然气输送 特殊场所通风换气
冷冻
空调 天气 特殊
LD
13 泵与风机的构造与理论基础
13.1泵与风机的基本构造、工作原理 13.2泵与风机的基本性能参数 13.3泵与风机的性能曲线 13.4泵的气蚀与安装高度 13.5相似律与比转数
泵与风机是利用原动机（电动机）驱使 使流体提高能量的一种流体机械。也是一种 换能装置。输送液体并提高液体能量的流体 机械称为泵；输送气体并提高气体能量的流 体机械称为风机。
中开式单级双吸泵安装示意图
SLOW900-900单级双吸离心 泵是专门为深圳自来水厂开 发的大型泵。 该泵泵体重6.3吨，泵盖重 2.5吨，泵的总高度2.8m， 进出水法兰间距2.8m，轴承 档间距2.8m，进水法兰最大 外径为1.23m，出水法兰最 大外径为1.12m。
离心泵的主要零件
部 分
（二）容积式 容积式泵与风机主要是通过运转时机械内 部工作容积的改变对流体做功，使流体获 得能量。根据工作容积结构的不同，又可 分为往复式和回转式两种。属于往复式的 如活塞式往复泵、蒸汽活塞泵等；属于回 转式的如齿轮泵、转子泵、罗茨鼓风机等。
（三）其他类型的泵与风机 除上述两种类型水泵以外还有利用高速流 体工作的射流泵和气升泵，利用螺旋推进 原理工作的螺旋泵及利用有压管道水击原 理工作的水锤泵等其它类型泵。
图1低压离心式风机
图2中压离心式风机
图3 高压离心式风机
泵与风机的应用
泵与风机的应用范围很广泛，是一般的通 用机械。它们广泛地应用于国民经济及国 防工业等各部门；供热、工业通风、空调 制冷、锅炉给水、冲灰除渣、消烟除尘、 煤气工程及给水排水工程等，都离不开泵 与风机。如果把城市市政管网比作人身上 的血管系统，那么泵与风机就是输送血液 的心脏。
泵壳顶部通常设有灌水漏斗和排气栓，以便启动前灌水和 排气。底部有放水方头螺栓，以便停用或检修时泄水。
（3）泵轴
泵轴是用来旋转叶轮并传递扭矩的。常用的材料是 碳素钢和不锈钢。泵轴应有足够的抗扭强度和足够的刚 度。它与叶轮用键进行连接。
（4 ）泵座
泵座上有收集轴封滴水的水槽，轴向的水槽槽底设 有泄水螺孔，以便随时排出由填料盒内渗出的水。
（5）轴封装置
轴封的作用是密闭泵轴与泵壳之 间的空隙，以防止泵内高压水流 出泵外和防止空气进入泵内。
（6）联轴器
联轴器是用来联接水泵轴和 电机轴的部件，又称靠背轮，有 刚性和挠性两种。 刚性联轴器实际上就是两个 圆法兰盘用螺栓连接，它对泵轴 与电机轴的不同心无调节余地， 当泵轴与电机轴偏心时，可能会 加剧机组的振动； 挠性联轴器是用带有橡胶圈 的钢柱销联接。它能在一定范围 内调节水泵轴与电机轴的不同心 度，从而减小转动时因机轴少量 偏心而引起的轴周期性弯曲应力 和振动。
KT TQ TS
当前泵与风机的发展趋势和特点：
(1)大型化、大容量化。 (2)高速化、高扬程化。
(3)系列化、标准化、通用化。
(4)自动与节能。
13.1 泵与风机的基本构造、工作原理
13.1.1 离心泵的基本构造及工作原理
出水口
吸入口
联轴器
泵壳
IS型单级单吸卧式离心泵
出水口
吸入口
单级双吸离心泵