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第六章第六章 泵与风机的分类及工作原理泵与风机的分类及工作原理 第一节第一节 泵与风机的分类及其工作原理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。 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。 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。 第二节第二节 泵与风机主要的性能参数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 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 1000kg／m3’ ，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 l 一 1 到泵出口断面 22 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 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]。