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1、泵与风机北京工业大学北京工业大学 环境工程专业环境工程专业主讲教师：郭瑾（）主讲教师：郭瑾（）环境工程专业基础课程环境工程专业基础课程环境工程专业基础课程环境工程专业基础课程-第第1讲讲 2学习目的：学习目的：n泵与风机的泵与风机的设计选型设计选型；n泵与风机的泵与风机的运行调节运行调节。3课程概况：课程概况：n学时学时 40 学时（学时（34学时课堂学时课堂+4学时实验学时实验+2学时随堂考试）学时随堂考试）n其他参考教材其他参考教材 1.泵与风机泵与风机（第四版），何川、郭立君主编，中国电（第四版），何川、郭立君主编，中国电力出版社，力出版社，2008.6 2.流体力学流体力学 泵与风机泵
2、与风机（第二版），周谟人主编，中（第二版），周谟人主编，中国建筑工业出版社国建筑工业出版社4学习与考核：学习与考核：考核（第考核（第10周）周）平时成绩：出勤、作业、课堂习题、实验报告；平时成绩：出勤、作业、课堂习题、实验报告；平时成绩：出勤、作业、课堂习题、实验报告；平时成绩：出勤、作业、课堂习题、实验报告；最终成绩最终成绩最终成绩最终成绩 =平时成绩平时成绩平时成绩平时成绩+考试成绩考试成绩考试成绩考试成绩5课程内容：课程内容：泵与风机泵与风机概述概述 （绪论）（绪论）泵与风机的泵与风机的叶轮理论叶轮理论 （第（第1章）章）泵与风机的泵与风机的性能性能 （第（第2章）章）相似理论相似理论在
3、泵与风机中的应用在泵与风机中的应用（第（第3章）章）泵的泵的气蚀气蚀 （第（第4章）章）泵与风机泵与风机运行调节运行调节 （第（第5章）章）泵与风机泵与风机选型及泵站设计选型及泵站设计 （第（第6章）章）60.1 泵与风机的泵与风机的定义定义0.2 泵与风机的泵与风机的用途用途0.3 泵与风机的泵与风机的分类分类及及工作原理工作原理0.4 叶片式泵与风机的叶片式泵与风机的主要部件主要部件和和结构形式结构形式0.5 泵与风机的泵与风机的基本性能参数基本性能参数绪论绪论 泵与风机概述泵与风机概述7n泵与风机是将原动机（如电动机、内燃机等）提供的泵与风机是将原动机（如电动机、内燃机等）提供的机械机械
4、能能转换成流体的转换成流体的压力能压力能和和动能动能，以达到流体定向输运的一，以达到流体定向输运的一种动力设备。种动力设备。0.1 泵与风机的定义泵与风机的定义n泵与风机、压缩机、水轮机、汽轮机等属于泵与风机、压缩机、水轮机、汽轮机等属于流体机械流体机械（指（指在流体具有的在流体具有的机械能机械能和机械所做的和机械所做的功功之间进行能量转换的之间进行能量转换的机械）。机械）。输送液体的称为泵；输送气体的称为风机（气泵）输送液体的称为泵；输送气体的称为风机（气泵）定义定义8思考：思考：1.内燃机、燃气轮机内燃机、燃气轮机是不是流体机械？是不是流体机械？2.水轮机水轮机、风车风车与与泵、风机泵、风
5、机有什么区别？有什么区别？逆向逆向0.1泵与风机的定义泵与风机的定义9水轮机：水轮机：水的势能-水轮机的机械能-电能 0.1泵与风机的定义泵与风机的定义10风车（风力发电机组）：风车（风力发电机组）：风力风车动能-电能 0.1泵与风机的定义泵与风机的定义110.2 泵与风机的用途泵与风机的用途n城市供排水及废水处理；n农业方面：排涝、灌溉；n采矿工业：坑道的通风及排水；n冶金工业：各种冶炼炉的鼓风以及气体和液体的输送；n石油工业：输油和注水；n化学工业：高温、腐蚀性气体的排送；n一般工业：厂房、车间的通风等。隧道施工隧道施工132009年春季学期14152009年春季学期汽车制造汽车制造181
6、920地表水源给水工程系统示意图地表水源给水工程系统示意图取水构筑物取水构筑物一级泵站一级泵站水处理构筑物水处理构筑物二级泵站二级泵站清水池清水池清水池清水池输水管输水管输水管输水管配水管网配水管网配水管网配水管网水塔水塔水塔水塔城市供水城市供水2222泵房泵房格栅格栅二沉池二沉池生物曝气池生物曝气池沉砂池沉砂池2023/2/622初沉池初沉池除砂室除砂室除砂室除砂室鼓风机房鼓风机房鼓风机房鼓风机房高碑店污水处理厂高碑店污水处理厂污水回用处理间污水回用处理间一级处理一级处理二级处理二级处理深度处理深度处理预处理预处理城市排水城市排水-污水的收集、输运、净化污水的收集、输运、净化23 耗电量占耗
7、电量占全国总用电量的全国总用电量的30%（泵的耗电量占（泵的耗电量占到到20%，风机约占，风机约占10%）；）；我国生产的泵和风机效率能够达到我国生产的泵和风机效率能够达到80%-90%，然而，泵与风机在系统中的然而，泵与风机在系统中的实际运行效率只有实际运行效率只有40%左右左右（发达国家约为（发达国家约为50%-70%）。）。经济性有待提高！经济性有待提高！0.2 泵与风机的用途泵与风机的用途240.3 泵与风机的分类及工作原理泵与风机的分类及工作原理n泵按产生的压力分为泵按产生的压力分为:n低压泵：压力在低压泵：压力在 2MPa 以下；以下；n中压泵：压力在中压泵：压力在 2 一一 6M
8、Pa；n高压泵：压力在高压泵：压力在 6MPa 以上。以上。按压力分类按压力分类n风机按产生的风压分为风机按产生的风压分为:n通风机：风压小于通风机：风压小于 15kPa；n鼓风机：风压在鼓风机：风压在15一一 340kPa 以内；以内；n压气机：风压在压气机：风压在 340kPa 以上。251.叶片式叶片式2.容积式容积式离离心心式式轴轴流流式式混混流流式式往复式往复式回转式回转式活活塞塞泵泵柱柱塞塞泵泵隔隔膜膜泵泵齿齿轮轮泵泵螺螺杆杆泵泵风风机机滑滑片片泵泵罗罗茨茨风风机机3.其他其他0.3 泵与风机的分类及工作原理泵与风机的分类及工作原理按工作原理分类按工作原理分类真真空空泵泵射射流流泵
9、泵水水锤锤泵泵26负压负压离心力离心力特点：特点：1.1.轴向进入轴向进入 转转9090 径向流出径向流出2.2.流量小、压力大，小流量高扬程的场合流量小、压力大，小流量高扬程的场合叶片式叶片式-离心式泵与风机的工作原理离心式泵与风机的工作原理原理：原理：原理：原理：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。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。轮后
10、，压能和动能都得到提高，从而能够被输送到高处或远处。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。0.3 泵与风机的分类及工作原理泵与风机的分类及工作原理27原理：原理：原理：原理：旋转叶片给绕流流体一个轴向推力旋转叶片给绕流流体一个轴向推力旋转叶片给绕流流体一个轴向推力旋转叶片给绕流流体一个轴向推力/升力，升力，升力，升力，使流体获得能量，压能和动能增加，并沿轴向使流体获得能量，压能和动能增加，并沿轴向使流体获得能量，压能和动能增加，并沿轴向使流体获得能量，压能和动能增加，并沿轴向排出。排出。排出。排出。特点：特点：1.轴向进入、轴向流出；轴向进入、轴向流出；2.流量大、压力小，适
11、用于大流量流量大、压力小，适用于大流量低扬程的场合（循环水泵、引送低扬程的场合（循环水泵、引送风机）风机）叶片式叶片式-轴流式泵与风机的工作原理轴流式泵与风机的工作原理0.3 泵与风机的分类及工作原理泵与风机的分类及工作原理28原理：原理：原理：原理：流体沿介于轴向与径向之间的圆锥面方向流出叶轮，流体沿介于轴向与径向之间的圆锥面方向流出叶轮，流体沿介于轴向与径向之间的圆锥面方向流出叶轮，流体沿介于轴向与径向之间的圆锥面方向流出叶轮，部分利用叶型升力，部分利用离心力。部分利用叶型升力，部分利用离心力。部分利用叶型升力，部分利用离心力。部分利用叶型升力，部分利用离心力。叶片式叶片式-混流式泵与风机
12、的工作原理混流式泵与风机的工作原理0.3 泵与风机的分类及工作原理泵与风机的分类及工作原理 特点：特点：1.轴向流入，锥面方向流出轴向流入，锥面方向流出 2.流量较大、压头较高，介流量较大、压头较高，介于轴流式与离心式之间于轴流式与离心式之间29柱塞泵：柱塞泵：特点：特点：特点：特点：流量小不均匀，高流量小不均匀，高流量小不均匀，高流量小不均匀，高压力。压力。压力。压力。原理：原理：原理：原理：利用工作容积周期性的改变来输送液体，并提高压力。利用工作容积周期性的改变来输送液体，并提高压力。利用工作容积周期性的改变来输送液体，并提高压力。利用工作容积周期性的改变来输送液体，并提高压力。机械借活塞
13、在汽缸内的往复作用使缸内容积反复变化，以吸机械借活塞在汽缸内的往复作用使缸内容积反复变化，以吸机械借活塞在汽缸内的往复作用使缸内容积反复变化，以吸机械借活塞在汽缸内的往复作用使缸内容积反复变化，以吸入和排出流体。入和排出流体。入和排出流体。入和排出流体。容积式容积式-往复式泵与风机的工作原理往复式泵与风机的工作原理 0.3 泵与风机的分类及工作原理泵与风机的分类及工作原理30容积式容积式-往复式泵与风机的工作原理往复式泵与风机的工作原理 0.3 泵与风机的分类及工作原理泵与风机的分类及工作原理活塞泵活塞泵:31容积式容积式-往复式泵与风机的工作原理往复式泵与风机的工作原理 0.3 泵与风机的分
14、类及工作原理泵与风机的分类及工作原理隔膜泵：隔膜泵：32容积式容积式-回转式泵与风机的工作原理回转式泵与风机的工作原理 0.3 泵与风机的分类及工作原理泵与风机的分类及工作原理齿轮泵（罗茨风机）：齿轮泵（罗茨风机）：原理：原理：原理：原理：利用一对或几个特殊形状的回转体在壳体内作旋转运利用一对或几个特殊形状的回转体在壳体内作旋转运利用一对或几个特殊形状的回转体在壳体内作旋转运利用一对或几个特殊形状的回转体在壳体内作旋转运动来输送流体并提高压力。动来输送流体并提高压力。动来输送流体并提高压力。动来输送流体并提高压力。特点：特点：特点：特点：输送大黏度流体输送大黏度流体输送大黏度流体输送大黏度流体
15、33容积式容积式-回转式泵与风机的工作原理回转式泵与风机的工作原理 0.3 泵与风机的分类及工作原理泵与风机的分类及工作原理螺杆泵螺杆泵（螺杆风机）（螺杆风机）:34滑片泵滑片泵:容积式容积式-回转式泵与风机的工作原理回转式泵与风机的工作原理 0.3 泵与风机的分类及工作原理泵与风机的分类及工作原理原理：原理：原理：原理：依靠偏心转子旋转时泵缸与转子上相邻两叶片间形成的依靠偏心转子旋转时泵缸与转子上相邻两叶片间形成的依靠偏心转子旋转时泵缸与转子上相邻两叶片间形成的依靠偏心转子旋转时泵缸与转子上相邻两叶片间形成的工作容积的变化来输送液体或使之增压。工作容积的变化来输送液体或使之增压。工作容积的变
16、化来输送液体或使之增压。工作容积的变化来输送液体或使之增压。35叶片式与容积式泵与风机比较叶片式与容积式泵与风机比较0.3 泵与风机的分类及工作原理泵与风机的分类及工作原理（1 1）作用均匀，流量与排出压力无周期性变化）作用均匀，流量与排出压力无周期性变化;（2 2）运动件少而简单，不需要分配阀，因此运行可靠）运动件少而简单，不需要分配阀，因此运行可靠;（3 3）能高速运转，因此可以与高速电动机直接联接）能高速运转，因此可以与高速电动机直接联接;（4 4）外形尺寸与安装面积比活塞式小，可减少安装费用）外形尺寸与安装面积比活塞式小，可减少安装费用;（5 5）运行费用低）运行费用低;（6 6）调节
17、性能好，可很快适应发生变化的条件。）调节性能好，可很快适应发生变化的条件。优点（叶片式）：优点（叶片式）：优点（叶片式）：优点（叶片式）：缺点（叶片式）缺点（叶片式）缺点（叶片式）缺点（叶片式）：（1 1）流量小而扬程高时，效率较低）流量小而扬程高时，效率较低;（2 2）起动前大部分叶片泵必须灌液）起动前大部分叶片泵必须灌液;（3 3）叶片泵运行时如果吸入空气，特别吸入管路布置不）叶片泵运行时如果吸入空气，特别吸入管路布置不当，或管路漏气，则泵可能中止抽吸或运行。当，或管路漏气，则泵可能中止抽吸或运行。转速高、流量大、输出流量均匀，在设计工况下效率高转速高、流量大、输出流量均匀，在设计工况下效
18、率高36原理原理原理原理：星形叶轮偏心装在圆筒形泵壳内，启动前注入一定量的水，叶轮旋：星形叶轮偏心装在圆筒形泵壳内，启动前注入一定量的水，叶轮旋转，水受离心力作用被甩向四周形成一个相对于叶轮为偏心的封闭水环。转，水受离心力作用被甩向四周形成一个相对于叶轮为偏心的封闭水环。利用叶片与水环内表面形成的周期性扩大与减小的两个月牙形空间，吸入利用叶片与水环内表面形成的周期性扩大与减小的两个月牙形空间，吸入气体并排出气和水（连续补充）。气体并排出气和水（连续补充）。其他其他-真空泵（水环式）真空泵（水环式）0.3 泵与风机的分类及工作原理泵与风机的分类及工作原理37原理原理原理原理：利用高速射流的抽吸作
19、用来输送流体。流体在喷嘴中将：利用高速射流的抽吸作用来输送流体。流体在喷嘴中将部分压能转变为动能。部分压能转变为动能。其他其他-喷射泵喷射泵0.3 泵与风机的分类及工作原理泵与风机的分类及工作原理38原理：原理：原理：原理：利用流动中的水利用流动中的水利用流动中的水利用流动中的水被突然制动时所产生的被突然制动时所产生的被突然制动时所产生的被突然制动时所产生的能量，使其中一部分水能量，使其中一部分水能量，使其中一部分水能量，使其中一部分水压升到一定高度的一种压升到一定高度的一种压升到一定高度的一种压升到一定高度的一种泵。泵。泵。泵。其他其他-水锤泵水锤泵0.3 泵与风机的分类及工作原理泵与风机的分类及工作原理392009年春季学期 谢谢各位！谢谢各位！欢迎同学讨论！欢迎同学讨论！