离心泵风机空压机.ppt

第三章泵3.1泵的分类及用途3.2离心泵的典型结构与工作原理3.3离心泵的工作特性3.4其他泵概述3.5泵的选用,3.1泵的分类及用途3.1.1泵的分类*泵的定义：输送液体的流体机械称为泵。*泵的分类：#泵按其形成的流体压力（全压）分成：低压泵：全压p2MPa中压泵：全压p2MPa6MPa高压泵：全压p6MPa#泵按工作原理的不同，可大致分为三类：（1）叶片式泵工作叶轮旋转时，叶轮上的叶片将能量连续地传给流体，从而将流体输送到高压、高位处或远处的泵。如离心泵（径流式）、轴流泵、混流泵（斜流式）、旋涡泵。,离心泵轴流泵1.叶轮2.叶片3.泵壳4.吸入管5.吸入滤网和止回阀6.排送管,混流泵,（2）容积式泵通过工作室容积周期性变化而实现输送流体的泵。机械运动方式不同可分：为往复式和回转式。往复泵：活塞泵，柱塞泵，隔膜泵。回转泵：齿轮泵，螺杆泵，滑片泵。活塞泵1.水缸2.活塞吸入冲程3.吸入阀箱排送冲程4.吸入阀5.排送阀箱6.排送阀7.排送管8.吸入管9.滤网设备,齿轮泵,（3）其他类型泵喷射泵、水锤泵、真空泵喷射泵工作流体：液体、蒸汽、空气被输送流体：液体、气体效率较低：1530,水锤泵动力：上下水位落差的水流流量小，扬程较高，出水不均匀,轴流式水轮机,真空泵,3.1.2泵的用途3.2离心泵的典型结构与工作原理3.2.1离心泵的典型结构、分类及命名方式3.2.1.1离心泵的典型结构,（1）吸入室*要求：液体流动损失小；液体流入叶轮时速度分布均匀。*型式：通常采用锥体管式和圆环形式。锥体管式：最普遍；锥度约718。圆环形：轴向尺寸较短，结构较简单。流体进入叶轮的撞击损失和旋涡损失大，流速分布不太均匀总损失较大。多级泵大都采用此形式。（因其入口损失在泵的总扬程中的比重不大）,(2)叶轮*型式：按叶轮的吸入口分：单吸叶轮、双吸叶轮。按叶轮外侧有无轮盖分：闭式叶轮、半开式叶轮、开式叶轮。,（3）蜗壳（压出室）收集来自叶轮的液体，并使流体的部分动能压力能，最后将流体均匀地引向次级叶轮或导向排出口。单级离心式泵的机壳大都为螺旋形蜗式机壳。,3.2.1.2离心泵的分类（1）按流体吸入叶轮的方式分类单吸式泵：液体由叶轮一面进入叶轮。制造容易；液体在其间的流动情况较佳；叶轮两面所受压力不同，产生轴向压力。双吸式泵：液体从叶轮两面同时进入叶轮。叶轮及泵壳制造均较复杂；两面的液体在叶轮出口汇流时产生冲激；叶轮两面压力相等，无轴向力存在；双面吸水，泵之吸水量可较单面吸水者为大。,（2）按级数分类单级泵多级泵,（2）按泵体形式分类蜗壳泵：壳体呈螺旋形状。单涡壳、双蜗壳、多蜗壳。筒形泵：壳体为筒形结构。（Fig.4-2atpage153）,3.2.1.3离心泵的命名方式,3.2.2离心泵的工作原理及基本方程3.2.2.1离心泵的性能参数（1）流量（2）扬程（有效能头）单位重量液体从泵进口（泵进口法兰）处泵出口（泵出口法兰）处能量的增值，即1N液体通过泵获得的有效能量。单位：即泵抽送液体的液柱高度。*扬程主要体现的是液体压力的提高H=EoutEinE单位重量液体的总机械能，Eout泵出口处单位重量液体的能量Ein泵进口处单位重量液体的能量,（3）转速（4）汽蚀余量（净正吸头）NPSH(NetPositiveSuctionHead)，单位:m（5）功率和效率轴功率（输入功率），N原动机传到泵轴上的功率。单位：W有效功率，Ne单位时间内从泵中输送出去的液体在泵中获得的有效能量。（总）效率，有效功率/轴功率*泵中的损失一般分为三种：容积损失、水力损失、机械损失,*不同类型泵的效率参考值：,3.2.2.2离心泵的工作原理及基本方程（1）离心泵的工作过程*灌泵过程：原动机启动前，用水灌满泵壳和吸水管道。,*工作过程：包括吸水和压水过程压水过程：原动机旋转叶片使流体旋转流体压力势能和动能；同时，惯性力作用流体由中心向叶轮边缘流去以很高的速度流出叶轮进入压出室（导叶或蜗壳）经扩散管排出。,吸水过程：叶轮中心的流体流向边缘叶轮中心形成低压区（当具有足够的真空时），在吸入端压强作用下（一般是大气压）流体经吸入室进入叶轮。,（2）离心泵的基本工作原理*叶轮内流体的运动速度三角形*描述离心泵内流动的三个主要方程1.连续方程2.欧拉方程式3.伯努利方程*有限叶片数对理论扬程的影响斯陀道拉公式后弯式叶轮，有限叶片数理论扬程计算采用斯陀道拉公式。普夫莱德尔公式离心泵中应用较为广泛。,s叶片轴面投影图中线对转轴的静矩，经验系数，,3.3离心泵的工作特性3.3.1离心泵的汽蚀及预防措施3.3.1.1汽蚀发生的机理及严重后果（1）汽蚀发生的机理*机械剥蚀作用泵入口叶轮入口叶片入口附近K点压力变化：,流体压力逐渐下降至最低pK若pKpV液体汽化且溶解在液体中的气体析出形成汽泡（汽+空气）,叶道内压力变化：压力逐渐，若ppV汽泡凝结溃灭（汽泡溃灭可以ms或s计），形成空穴；瞬间内周围的液体以极高的速度向空穴冲来，液体相互撞击局部压力（瞬时局部压力可达几十Mpa甚至几百MPa）汽泡在过流部件表面附近溃灭形成对过流部件的打击，高频、高压的冲击金属材料发生塑性变形和局部硬化，产生疲劳，性能变脆，很快就会发生裂纹与剥落，形成蜂窝状孔洞。汽蚀进一步作用，裂纹相互贯穿、孔洞相连，直到叶轮或泵壳被蚀坏甚至断裂。,*化学腐蚀作用高压区，汽泡体积压缩，温度升高；水汽凝结放出热量；水力冲击引起水流和金属表面变形。破裂汽泡附近温升的物质的温升可达500800水中析出的活性气体（自然界中的水一般溶有5%左右的空气）+高温化学腐蚀作用。*电化学腐蚀高温高压下，水流产生带电现象；过流部件的不同部位，因汽蚀产生温差，形成温差热电偶，产生电流，导致金属表面产生化学腐蚀作用。注：水力冲击引起的机械剥蚀，首先使材料破坏，且是造成材料破坏的主要原因。,（2）汽蚀的严重后果损坏过流部件,使水泵性能下降，甚至恶化。汽蚀发生大量汽泡产生流道过流面积，流动方向改变水流的正常流动规律破坏能量损失，H，q，迅速，甚至达到断流状态注：该性能变化对于不同比转数的泵有不同的特点低比转数离心泵：叶槽狭长，宽度较小汽蚀开始后，汽泡区迅速扩展到叶槽的整个宽度（首先是叶槽进口部位），“堵塞”流道，破坏水流的连续性，出现“断裂”工况，水泵性能曲线呈急剧下降的状态。,中、高比转数的离心泵和混流泵：叶轮槽道较宽，不易被汽泡“堵塞”，所以水泵性能曲线先是缓慢；当流量，汽蚀发展到一定程度时，才出现“断裂”工况。高比转速轴流泵：叶片间流道相当宽阔，汽蚀开始后汽蚀区不易扩展到整个流道，因此，性能曲线不仅下降缓慢，而且也不出现“断裂”工况。,振动与噪声汽泡溃灭时，产生压力瞬时水流质点间撞击水泵产生噪声和振动现象液体对泵壳和叶轮打击当汽蚀振动频率与水泵自振频率接近时引起共振。注：汽蚀噪声具有较广的频谱（最高频率可达106Hz），可用来探测汽蚀是否已发生和消失的一种方法。阻碍水力机械向高速发展3.3.1.2汽蚀余量和汽蚀判别式汽蚀的发生由两部分决定：泵，吸入装置（1）有效汽蚀余量（NPSHa）,汽蚀余量：泵进口处单位水量所具有的总水头与相应的汽化压力水头之差。大小用换算到水泵基准面的米水柱高度表示。即，在泵进口处的水流除压力水头要高于汽化压力水头外，水流的总水头（总比能）应比汽化压力水头有多少富余，才能保证泵内不发生汽蚀。注：水泵的基准面的确定（GB7021-86）,NPSHa是由水泵的安装条件所确定的汽蚀余量，故又称其为泵吸入装置的有效汽蚀余量当水泵安装于进水池水面以下时的NPSHa的表达式？,（2）泵必需的汽蚀余量（NPSHr）必需汽蚀余量：对于给定的泵，在给定的转速和流量下，保证泵内不发生汽蚀，必需具有的（即需要的）汽蚀余量。即，泵入口到叶轮内最低压力点K处，因流速变化和水力损失所需要的能量（压力能头降低的程度，可表示为）。通常由泵制造厂规定,*水由泵进口叶轮，能量开始之前，压力还要继续：泵进口叶轮进口：流道过水面积一般，流量一定时，流速，压力。水流进入叶轮，绕流叶片端部时，急剧转弯，流速，在叶片背面的K点处最为显著，K点压力急剧。泵进口K点过程中产生水力损失，消耗能量，水流压力。可见，泵内水流压力最低初为叶轮进口叶片端部背面的K点。,*NPSHr的表达式：,由上可知：由NPSHa=NPSHr=NPSHc得汽蚀基本方程：*允许汽蚀余量NPSHs：为了保证泵内不发生汽蚀，根据实践经验，人为规定的汽蚀余量。对于一般清水泵，留0.3m作为安全余量。,3.3.1.3提高离心泵抗汽蚀性能的措施一方面，使泵具有尽可能小的NPSHr；另一方面，使泵入口处具有足够大的NPSHa。（1）提高离心泵抗汽蚀性能改进泵吸入口叶片入口附近的结构设计使v0,w0,1,2。*叶轮吸入口直径D0，轮毂直径dh，叶片入口边宽度b1叶轮进口和叶片进口的过流面积v0,w0。*适当叶轮前盖板进口段的曲率半径Ru液流缓慢转弯压降1,*适当叶片进口的厚度，且将叶片进口修圆近流线型2。*叶轮和叶片进口部分的表面粗糙度1，2。*将叶片进口向叶轮进口延伸。采用前置诱导轮提前接受诱导叶片做功叶轮进口处的压力注：可能使水泵性能不稳定,采用双吸式或降低转速流速v0,w0设计工况采用稍大的正冲角叶片入口安装角1A：一般取1040液体进入叶轮相对速度的液流角1冲角：i=1A-1，一般取313。i1A叶片进口处的弯曲叶片进口面积1注：正冲角过大,采用抗汽蚀材料制造叶轮如：铝铁青铜9-4，不锈钢2Cr13等。（2）提高进液装置汽蚀余量泵前储液罐中液面上的压力pA。泵前吸上装置的安装高度Hg*泵的吸上真空高度HS：泵进口处的大气压力与绝对压力的差值。（即真空度）,*吸上真空高度HS与NPSHa的关系：*最大吸上真空高度HSmax保证泵内压力最低点不发生汽蚀时（即开始发生汽蚀时）的Hs最大吸上真空高度是通过实验来确定的。为使泵不发生汽蚀，HS20000（叶轮半径和圆周速度）。抽送介质只限于纯净液体（输送液体含有杂质时，泵性能）加工、装配精度要求高。*应用场合：化工、医药、消防、医药、以及一般增压泵等。,3.4.3杂质泵3.4.3.1固液两相流泵的分类一般可分成两类：杂质泵、无堵塞泵杂质泵（也称为灰渣泵、矿浆泵）包括：泥浆泵、砂泵、挖沙泵等，主要用于：冶金、矿山、电力、煤炭、水泥等行业抽送尾矿、精矿、灰渣、煤泥、水泥等；也用于：江、河、湖、海的挖泥疏浚。这类泵主要应考虑磨损问题。,无堵塞泵包括：旋流泵、单流道泵、多流道泵，螺旋离心泵和开式、半开式离心泵等；主要用于：抽送污水、粪便、纸浆、工业废水、纤维等。这类泵考虑的主要问题是防止流道堵塞。*杂质泵按工作原理可分为：离心式泵、往复式泵、隔膜泵和螺杆泵，其中离心式泵约占杂质泵总用量的70。,3.4.3.2典型结构,3.4.4往复活塞泵3.4.4.1典型结构与工作原理*往复活塞泵由液力端+动力端组成：动力端：曲轴、连杆、十字头、轴承、机架等组成。液力端：液缸、活塞（或柱塞）、吸入阀、排出阀、填料函等。*种类：单缸单作用泵、单缸双作用泵、三缸单作用泵。,q,q,q,3.4.4.2工作特性及调节*性能曲线qV-H：平行于H轴的直线，高压下，泄漏qV-H：大部分为直线，高压时，泄漏低压时，接近空转状况N-H：H，N*汽蚀现象吸液行程易产生气泡限制了活塞泵转速*工况调节改变H调节排出阀开启度：小开启度，排出压力大；大开启度，排出压力小。改变qV旁路调节、行程调节、转速调节。,3.4.4.3特点及应用场合*特点qV与H无关，只取决于活塞直径D、活塞行程S、曲轴转速n。因为，无论在多少H下工作，只要动作一次，就可以排出工作容积那么多的液体。H只取决于泵在其中工作的水力装置的特性，与泵本身无关。因为：在水力装置中，无论对活塞产生多大的压力，只要原动机有足够的功率，活塞泵本身有足够的强度，那么就可以推动活塞将液体排出。因此，同一台活塞泵可以产生不同的H：在高压水力装置中可以产生高H，在低压装置中只能产生低H。以上两点，是活塞泵（容积式泵）与叶片式泵的根本区别。,自吸性能好。排出流量和压力产生脉动。*应用场合适用于输送压力高（10MPa），流量小（100m3/h）的各种介质。（小qV，高H下工作时，离心泵工作轮直径很大，流道很窄，工作叶轮外表面与周围液体的摩擦损失和水流在叶轮内部流道的水力摩擦损失都很大，较低。）适用于输送粘性流体。计量泵（定量泵、比例泵）用于精确计量，通常要求计量泵的稳定性精度1%。,3.4.5螺杆泵3.4.5.1典型结构及工作原理主要类型有：单螺杆泵、双螺杆泵、三螺杆泵。单螺杆泵（Fig.）：1-压出管；2-衬套；3-螺杆；4-万向联轴器；5-吸入管；6-传动轴；7-轴封；8-托架；9-轴承；10-泵轴,Fig.单螺杆泵外形图和剖面图转子外形：假设有一半径为R、圆心为O1的大圆和一个半径为e、圆心为O2的小圆，如果大圆以均匀角速度绕小圆圆心O2旋转，同时又沿穿经小圆圆心O2的轴线O2-O2作匀速直线移动，则大圆运动所形成的轨迹，就是转子的形状。大圆圆心O1的轨迹：是一条以e为半径，以O2-O2为轴线的螺旋线（虚线所示），其螺距为t单螺杆的中心线：轴线O2-O2螺杆的偏心距：O2-O2与单螺杆断面圆圆心O1的距离e,泵,单螺杆泵潜水电动式井用单螺杆泵1.电缆2.输水管3.泵体4.进水口（滤水网）5.潜水电动机,。,。,3.4.5.2工作特性与特点*特性：随扬程，体积流量*特点：损失小，效率高。压力高而均匀、流量均匀；转速高，能与原动机直联。结构紧凑，传动平稳，经久耐用，工作安全可靠。,*适用场合几乎适用于任何粘度的液体；液压传动和调节（精密、可靠）；计量泵。,3.4.5.3型号G4048/103G3662.4/40三螺杆螺杆直径螺杆螺距数泵的流量泵的排出压力（mm）（m3/h）（0.4MPa）3.4.6滑片泵（自学）3.4.7齿轮泵3.4.7.1典型结构及工作原理齿轮泵分为外啮合齿轮泵、内啮合齿轮泵两种。*外啮合齿轮泵：相互啮合的主动齿轮从动齿轮一般具有相同的形状和大小两齿轮按相反的方向等速回转工作过程：,由于两齿轮的齿顶外圆及两端面都被泵体和泵端盖所密封，且由啮合着的牙齿a、b、c将泵腔分成两个密闭的腔室A和B，而这两个腔室又分别和各自的吸入管口及排出管口相通。当主动轴带动两齿轮按图示箭头的方向作相反方向回转时，原来啮合的牙齿a就逐渐迟出啮合，于是密闭的腔室A容积逐渐增大，腔室内的压力降低，产生局部真空，将吸入管内的油液吸入到腔室A，因此腔室A称为吸入腔。被吸入到齿间的油液将随着齿轮的回转，沿着泵体3的内侧壁带动到腔室B，在腔室B内；由于牙齿c的逐渐进入啮合，插入到另一齿轮的齿谷空间，将齿间的油液挤出，腔室B的容积逐渐变小，压力增高，达到排出压力时，油液就从腔室B经排出口排出，因此腔室B就称为排出腔。,*内啮合齿轮泵：泵体2外齿轮1内齿圈3月牙形隔块4泵轴5等两齿轮可互为主动轮工作过程：当内齿圈3按图示的逆时针方向转动时，它带动外齿轮l作相同方向回转。泵的工作腔被两互相啮合的齿轮及月牙形隔块4分隔成两个密封腔室A和B，并产生容积的变化。左侧腔室A由于两齿轮的牙齿退出啮合，容积，压力，产生吸入过程，直到牙齿转到月牙形隔块左侧尖端时，齿间容积全部充满油液，并由此分为两路，当牙齿转过月牙形隔块右侧尖端后，牙齿又开始进入啮合，容积，压力，将油液挤压到排出腔B排出。,3.4.7.2工作特性*流量公式：*性能曲线高效工作范围较宽,3.4.7.3特点及应用场合*特点容积式泵；结构轻便、紧凑；构造、制造简单，工作可靠，维修保养方便；流量小、均匀；输出压力高。*应用场合输送粘性较大的液体，如燃油、润滑油，可作为润滑系统油泵和液压系统油泵。不宜输送含有颗粒杂质的液体。3.4.7.4型号及名称（自学）,3.5泵的选用从现有的泵系列产品中选择；新设计制造。3.5.1泵的选用原则及分类3.5.1.1选用原则总原则：所选择的设备在系统中能够安全（可靠）、经济地运行。主要内容：确定泵的型式（型号）、台数、规格、转速以及相配套的传动部件和原动机（功率、转速等）。选择程序：充分了解整个装置的用途，管路布置，地形条件，被输送流体的性质及状况（如清水、粘性流体、含杂质的流体、特殊要求的流体，被输送流体的温度、密度、及当地大气压），运行条件等原始资料。,根据实际要求，确定最大流量和最大扬程。然后视不同用途分别加上适当的安全裕量，作为选择泵的依据。额定流量:取最大流量，或正常流量的1.11.15（1.051.1）倍额定扬程:取所需扬程的1.051.1倍。根据已知条件，选择适当的泵的类型，并同时考虑流量调节方式。如给水泵、凝结水泵等均有专用的产品类型可供选择。节能要求。选择高效率的泵（泵长期运行工况点位于高效区）汽蚀。例泵的类型确定后，根据已知的计算流量、扬程确定其规格。对整个系统进行全面的经济和技术比较。,例：一台吸入口直径为600mm的单吸单级泵，输送常温清水，其工作参数为Q=880l/s，允许（最大）吸上真空高度为3.5m，吸管段的阻力估计为0.4m，求：（1）若几何安装高度为3.0m时，该泵能否正常工作？（2）若该泵安装在海拔为1000m的地区（大气压为9.2m），抽送40的清水（汽化压力为0.75m），允许的几何安装高度为多少？注：允许吸上真空高度是制造厂在大气压101.325kPa和20清水条件下试验得出，与使用条件不符时，应修正：,（1）泵入口处的流速：相应的速度水头为：计算允许的几何安装高度：该泵不能正常工作。（2）则允许的几何安装高度为：,3.5.1.2各种泵的适用范围（Fig.4-41atpage182）,3.5.1.3选用分类按性能要求选用扬程变化大混流泵、轴流泵（扬程曲线倾斜大）。流量变化大离心泵（扬程曲线平缓、压力变化小）。吸水性能双吸泵。汽蚀性能立式泵，且叶轮位于水下。按工作介质选用a.粘性介质输送叶片式泵：液体粘度功耗，流量，扬程。清水泵输送高粘度介质时需性能换算。容积式泵：液体粘度泄漏量容积效率，流量；泵功耗，总效率。不同类型泵的适用粘度范围见：Table4-5atpage183.b.含气液体的输送,b.含气液体的输送含气量流量、扬程、效率均。且出现噪声、振动、断流、腐蚀加剧、断轴现象。各类泵含气量允许极限见：Table4-6atpage183.c.低温液化气的输送介质温度范围：-196-30，低温泵或深冷泵，低温材料。防止泄漏，机械密封。d.含固体颗粒液体的输送固体颗粒的磨蚀作用。磨蚀性和腐蚀性共同作用。e.不允许泄漏液体的输送密封。f.腐蚀性介质的输送金属泵、非金属泵。,3.5.2泵的选用方法及步骤3.5.2.1选用方法在泵的类型确定后，进一步选用一般两种方法：利用泵性能表选择水泵a.根据计算流量和扬程，在某一类型水泵性能中，查找某一规格的泵，使其与性能表中列出的具有代表性的流量、扬程相等或相似（一般为中间一行）。,若有两种以上规格的泵都能同时满足计算流量和扬程，则优先选用比转数高、结构尺寸小、重量轻者。若在该类型的泵中查不到合适的规格，则可考虑选定与计算相近的规格；必要时还可通过变径或变速使之符合要求。b.选定泵的规格后，应检查泵在系统中的运行情况，即在流量、扬程变化范围内，是否处于高效区。若工况点偏离，应考虑重选。,利用泵的系列型谱图选择水泵a.确定计算流量和计算扬程；b.选定转速，计算比转速；c.根据比转速的大小，决定所选泵的类型（包括级数）；d.根据所选规格，从“泵类产品样本”中找到相应的泵性能曲线。e.根据泵在系统中的运行方式，以及系统的管路性能，检查泵是否处于高效区，若在，泵的规格即可确定。若不在，重复。f.对于运行中需要经常进行流量调节的大型泵，在泵的规格确定后，应通过经济性比较，选定合适的流量调节方式。,Example1atpage185选定管道直径流量公式设定吸水管、出水管流速选定工业用管道计算水泵所需扬程吸水管沿程阻力损失、局部阻力损失压水管沿程阻力损失、局部阻力损失扬程吸水管损失压水管损失吸水高度压送高度根据考虑裕量后的扬程、流量；在单级离心泵系列型谱图查找适合的泵吸程（汲程）校正允许（最大）吸上真空高度HSmax,Example2atpage186选择最大流量工况进行计算（NPSHr最大，NPSHa最小）计算NPSHa查得NPSHr比较NPSHa与NPSHr,Example3乙烯生产过程中的小流量高扬程泵（atpage187）高速部分流泵：结构：分立式和卧式。原理：高速泵属离心泵范畴，作用原理与离心泵相同，泵内流动的液体只有一部分通过圆形泵壳的切线方向由锥形扩散管排出，其余液体随叶轮作强制回转运动，故称为切线泵或部分流泵。,性能曲线与一般离心泵不完全相似，扬程流量曲线为一稍向下倾斜的直线，很适用于流量变化、压力稳定之处。特点(Table4-7atpage187)：转速很高(1400025000rpm)；可增加扬程、减少叶轮直径或减少一般离心泵需要的级数、缩小体积；一般为单级开式径向直叶片叶轮；可输送高粘度或含有固体颗粒的液体；几乎没有轴向力，轴径较粗，振动小；效率低；机械密封和增速齿轮箱等要求高。,Example4-8尿素生产过程中柱塞泵、高速部分流泵、多级泵比较例：有一台输送冷水的离心泵，当转速为1450rpm时，Q=1.24m3/s，H=70m，此时泵的轴功率N=1100kW，容积效率v=0.93，机械效率m=0.94，求流动效率h。水的重度=9810N/m3。,解：泵的总效率：,例：现有一台蜗壳式离心泵，转速n=1450r/min，qvt=0.09m3/s，D2=400mm，D1=140mm，b2=20mm，2A=25，Z=7，流体沿径向流入叶片，试计算无限多叶片叶轮的理论扬程Ht（不计叶片厚度影响）及有限叶片叶轮的理论扬程。,无限多叶片叶轮的理论扬程：,由斯陀道拉公式计算有限叶片的理论扬程：,补充：泵的串联、并联运行,*不同性能泵的并联运行当非共用管段的阻力损失不可忽略时，可把非共用管段EO、FO分别作为泵、的组成部分。Fig.曲线、包括非共用管段在内的泵的性能曲线，即将相应泵的性能曲线分别减去其对应流量下非共用段EO、FO的阻力损失hEO、hFO。,曲线（H-qV）b并联后的性能曲线。M两台不同性能的泵并联后的联合运行工况点。M1、M2并联后包括非共用管段的泵、的运行工况点。M1、M2并联后泵、的实际运行工况点（减去的管路阻力再加回）。B1、B2当并联泵中只有一台运行时，其单独运行的工况点。,作业：2/3,Fantheoryinstruction,按工作原理分类,离心,轴流,罗茨,往复,螺杆,叶氏,风机按产生的风压分为：通风机：风压小于15kPa；鼓风机：风压在15340kPa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13kPa；高压离心通风机：风压在315kPa；低压轴流通风机：风压在05kPa以下；高压轴流通风机：风压在055kPa。,按工作压力分类,离心风机工作原理离心式风机的工作原理是，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。叶轮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。叶轮连续转，在叶轮人口处不断形成真空，从而使流体连续不断地被吸人和排出。,风机的工作原理,轴流风机工作原理轴流式风机的工作原理是，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，叶轮安装在圆筒形(风机为圆锥形)泵壳内，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。轴流式风机适用于大流量、低压力。,风机的工作原理,风机的工作原理,往复风机工作原理往复风机主要由往复活塞在机壳内作往复运动来吸人和排出气体。当活塞开始自极上端位置向下移动时，工作室的容积逐渐扩大，室内压力降低，气体顶开吸气阀，进入活塞所让出的空间，直至活塞移动到极下端为止，此过程为风机的吸气过程。当活塞从下端开始向上端移动时，充满风机的气体受挤压，将吸气阀关闭，并打开排气阀而排出，此过程称为风机的排气过程。活塞不断往复运动，风机的吸气与排气过程就连续不断地交替进行。此风机适用于小流量、高压力。,风机的工作原理,罗茨风机工作原理罗茨风机具有一对互相啮合的齿轮，齿轮(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(从动轮)装在另一个轴上，齿轮旋转时，液体沿吸气管进入到吸人空间，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)，然后进入排气管排出。,风机的工作原理,螺杆风机工作原理螺杆风机是一种利用螺杆相互啮合来吸人和排出气体的回转式风机。螺杆风机的转子由主动螺杆和从动螺杆组成。主动螺杆与从动螺杆做相反方向转动，螺纹相互啮合，气体从吸人口进入，被螺旋轴向前推进增压至排出口。此风机适用于高压力、小流量。,风机的工作原理,叶片风机工作原理圆柱形壳体内注入一定量的水，星形叶轮偏心地装在壳体内，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及接头由吸气孔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，气便由排气孔经接头沿排气管排出,BOEEXHparameter,FanParameter:Staticpressure2000pa,Flow40000CMH,Power37.5KW,EXHflow,PLC,VFD,VFD,ON/OFF,EXHflow,EXHflow,风机定义：风机即时空气泵，是一种能产生压差造成空气流动的机械。风机的叶片对空气做功，产生静压和动压离心风机按角度分类：前置、中置、后置,一般言，后曲型叶轮(290)则几乎全部转换为动能,离心风机,AC动能BE势能,角度与静压、动压关系,动压,全压=静压+动压风速V=（2*Pv/）1/2,静压,风速与动压关系,风机风量、风压、功率、风机叶轮尺寸：CMH1=CMH2*(N2/N1)SP2=SP1*(N2/N1)2HP2=HP1*(N2/N1)3CMH2=CMH1*(N2/N1)*(D2/D1)3SP2=SP1*(N2/N1)2*(D2/D1)2HP2=HP1*(N2/N1)3*(D2/D1)5,离心风机规律,风机效率（Efficiency）又名通风效率评估值（VentilatingEfficiencyRating,VER），单位为m3/s-kW。其意义为每小时所能帶走的风量除以每千瓦的电力输入，m3/s-kW越大表示风机性能越好风车电力需求与风量、压力关系：KW=安全系数*（风量*管组压力）/（6120*%）,功率、风量、全压关系,单台风车工作状态,风机系能曲线,Pt=*L/D*/2*V2/,摩擦系数0.020.05(对于多数排风管道和水路管道材质）,两台风车工作状态,Tankyou！,第五章空气压缩机,1)气源便于集中生产和远距离输送。2)执行机构动作速度快，容易控制。3)无污染，安全性好。第一节活塞式空压机的特点、类型和主要参数第二节活塞式空压机原理第三节活塞式空压机的结构第四节空压机工作的调节第五节空压机常见故障及排除方法,第一节活塞式空压机的特点、类型和主要参数,一、活塞式空压机的特点1)适应性强，适用压力范围广，目前在工业上使用的最高工作压力已达到350MPa，实验室可达1000MPa。2)气流粘度低，损失小，效率高。3)适应性较强，即排气量范围较广，且不受压力高低的影响。4)转速不高，机器体积大而重。5)结构复杂，易损件多，维修量大(但对维修工的技术要求相应较低)。6)排气不连续，气流脉动，且气体中常混有润滑油。二、活塞式空压机的类型(1)按气缸排列方式分有立式、卧式、角度式。,第一节活塞式空压机的特点、类型和主要参数,1)立式压缩机其气缸轴线与地面垂直，特点是：气缸表面不承受活塞重量，活塞与气缸的摩擦和润滑均匀，活塞环的工作条件较好，磨损小且均匀；活塞的重量及往复运动时的惯性垂直作用到基础，振动小，基础面积较小，结构简单；机身形状简单，结构紧凑，重量轻，活塞拆装和调整方便。2)卧式压缩机,第一节活塞式空压机的特点、类型和主要参数,表5-1活塞式空压机的基本类型,第一节活塞式空压机的特点、类型和主要参数,3)角度式压缩机其相邻两气缸的轴线保持一定的角度，根据夹角的不同，可分为L型、V型和W型。(2)按气缸容积的利用方式分有单作用式、双作用式和级差式压缩机。(3)按排气量分有微型、小型、中型，大型空压机。(4)按工作压力分有低压、中压、高压、超高压空压机。三、活塞式压缩机的主要参数1.热力性能参数(1)排气量指由单位时间内，压缩机最后一级排出的气体容积换算成压缩机在吸气条件下的气体容积量，单位为m3/min。,第一节活塞式空压机的特点、类型和主要参数,图5-1活塞式空压机a)单作用式b)双作用式1气缸2活塞3活塞杆4排气阀5进气阀6弹簧,第一节活塞式空压机的特点、类型和主要参数,(2)排气压力指最终排出压缩机的气体压力，单位为Pa或MPa。(3)排气温度指每一级排出气体的温度，通常在各级排气管或阀室内测量。(4)功率指压缩机在单位时间内所消耗的功，单位为W或kW。(5)效率压缩机的效率是压缩机理想功率和实际功率之比，是衡量压缩机经济性的指标之一。2.结构参数(1)活塞的平均速度单位为m/s。(2)曲轴转速n指压缩机工作时曲轴的额定转速，单位为r/min。(3)活塞行程指活塞在往复运动中，上、下止点之间的距离，单位为mm。(4)活塞行程与缸径比活塞行程与第一级气缸直径之比。,第一节活塞式空压机的特点、类型和主要参数,(5)气缸缸数N指同一级压缩缸的个数。(6)级数指空气在排出压缩机之前受到压缩的次数，级数影响排气压力和空压机效率。四、活塞式压缩机的型号(1)结构代号表示气缸的排列方式。(2)特征表示具有附加特点。(3)活塞力压缩机在运行中，活塞所承受的气体压力、气缸壁与活塞之间的摩擦力、运动部件的惯性力等各种力的总和，单位为kN。(4)排气量单位m3/min。(5)排气压力单位105Pa。,第一节活塞式空压机的特点、类型和主要参数,(6)结构差异代号区别改型，必要时才标注，用阿拉伯数字、小写拼音字母或二者并用。1)L210/8表示气缸排列呈L型立卧结合的结构，活塞力为19.6kN，排气量为10m3/min，排气压力为0.8MPa，往复活塞式压缩机。2)H22165/320表示气缸排列为H型对称平衡式结构，活塞力为215.75kN，排气量为165m3/min，排气压力为32MPa，往复活塞式压缩机。3)VY6/7表示气缸排列呈V型立卧结合的结构，移动式，排气量为6m3/min，排气压力为0.7MPa，往复活塞式压缩机。,第二节活塞式空压机原理,一、活塞式空压机的工作过程,5M2.tif,第二节活塞式空压机原理,图5-2单作用空压机工作过程1气缸2活塞3进气阀4排气阀,(1)吸气过程当活塞向右边移动时气缸左边的容积增大，压力下降；当压力降到稍低于进气管中空气压力(即大气压力)时，管内空气顶开进气阀3进入气缸，并随着活塞的向右移动继续进入气缸，直到活塞移至右端为止。(2)压缩过程当活塞向左边移动时，气缸左边容积开始缩小，空气被压缩，压力随之上升。(3)排气过程随着活塞的不断左移并压缩缸内空气，使压力继续升高。二、空压机理论工作循环,第二节活塞式空压机原理,1.理论工作循环2.理论工作循环示功图,图5-3单作用空压机实际示功图,第二节活塞式空压机原理,三、空压机实际工作循环示功图1)一次工作循环中除吸气、压缩和排气过程外，还有膨胀过程(剩余气体的膨胀降压)，用气体膨胀线DA表示。2)吸气过程线AB值低于名义吸气压力线p1，排气过程线CD值高于名义排气压力线p2，且吸、排气过程线呈波浪形。3)压缩、膨胀过程曲线的指数值是变化的。,第三节活塞式空压机的结构,一、基本结构(1)机体它是空气压缩机的定位基础构件，由机身和曲轴箱等部分构成。(2)传动机构由离合器、带轮或联轴器等传动装置以及曲轴、连杆、十字头等运动部件组成。(3)压缩机构由气缸、活塞组件，进、排气阀等组成。(4)润滑机构由泵、注油器、油过滤器和冷却器等组成。(5)冷却系统风冷式的主要由散热风扇(用曲轴经带轮驱动)和中间冷却器等组成。(6)操纵控制系统它包括减荷阀、卸荷阀、负荷(压力)调节器等调节装置；安全阀、仪表；润滑油、冷却水与排气的压力和温度等声光报警与自动停机的保护装置；自动排油水装置等。,第三节活塞式空压机的结构,二、L型空压机,图5-4L型空压机剖面图1气缸2气阀3填料箱4中间冷却器5活塞6减荷阀7负荷调节器8十字头9连杆10曲轴11机身,第三节活塞式空压机的结构,三、空压机主要零、部件结构1.机体,图5-5L型机体1立列结合面2、5十字头滑道3冷却水套4曲轴箱6滚动轴承孔,第三节活塞式空压机的结构,图5-6L型空压机一级气缸结构图1缸盖2、10排气阀3排气口法兰4缸体5冷却水套6缸座7制动器8气阀盖9气阀压紧螺钉11填料室12、14进气阀13进气口法兰,第三节活塞式空压机的结构,2.气缸3.活塞组件,图5-7筒形活塞1活塞体2活塞环3刮油环4回油孔5活塞销6弹簧圈7衬套8加强筋9布油环,第三节活塞式空压机的结构,图5-8盘形活塞a)盘形b)锥形,(1)活塞按气缸的形式，,第三节活塞式空压机的结构,可分为筒形活塞、盘形活塞和级差式活塞等。(2)活塞环它是气缸工作表面与活塞之间的密封零件，同时起布油和散热的作用。(3)活塞杆活塞杆一般采用优质碳素钢或合金钢制成，其一端与十字头、另一端与活塞联接。1)圆柱凸肩联接运转时，活塞杆的圆柱凸肩和锁紧螺母同时传递活塞力，因此，活塞螺母的联接要紧密牢固并有防松装置，活塞轴线与活塞杆轴线的同轴度，靠圆柱面的加工精度来保证，故活塞与凸肩的支承表面在加工时要配磨，以保证接触良好。,第三节活塞式空压机的结构,图5-9活塞组件结构图1开口销2、6螺母3活塞环4活塞5活塞杆,第三节活塞式空压机的结构,图5-10剖分式十字头结构1十字头体2滑履3十字头销4连接器,2)锥面联接见图5-9，这种联接形式的特点是拆装方便，,第三节活塞式空压机的结构,联接处的接触面积大、摩擦力增大而使联接更可靠但锥度的配合要求高，加工难度也较大。4.十字头(1)开式连杆小头的叉形位于十字头体的两侧。(2)闭式连杆小头位于十字头体内。5.气阀,第三节活塞式空压机的结构,图5-11环状阀a)进气阀b)排气阀1阀座2阀盖3阀片4弹簧5螺栓6密封圈,第三节活塞式空压机的结构,图5-12环状阀分解立体图1阀座2螺栓3阀片4弹簧5阀盖6螺母7开口销,第三节活塞式空压机的结构,1)阀座它的座面上有几个同心的环形通道组成的圆盘形，及对应于阀片数目的圆环形密封面，气阀关闭时，阀片在弹簧的作用力和气体的压力差作用下紧贴在阀座密封面上，截断气流通道。2)阀盖它的结构与阀座相似，其通道和阀座是错开的。3)阀片为简单的圆环形薄片结构，加工容易，便于标准化。4)弹簧通过弹簧作用于阀片上的预紧力，使阀片与阀座密封，并减缓阀片在启闭时的冲