1、离心泵的典型结构见图1.2：,离心式风机的机构也如此类似，见图1.3:,叶片式,叶片式,叶片式,叶片式,叶片式,容积式,容积式,容积式,容积式,容积式,其他式,容积式,离心泵进水管接头同叶轮进口前的空间称作进水室，又称吸入室。其作用是以最小的水力损失引导流体平稳的进入叶轮流道，并使流体在叶片进口端有较为合适的流速分布。,1.3.1.2进水室,进水室常采用三种形式：图1.16为锥形吸入室，它有结构简单、制造方便、流速分布均匀等特点；,图1.17为环形吸入室，其优点是结构简单、轴向尺寸小，但水力损失较大，流速分布也不太均匀；,图1.18为半螺旋形吸入室，这种结构型式水利损失最小，叶道进口流速也较均
2、匀，但因进水有预旋而会降低扬程。,压水室指叶轮出口处与出水管接头之间的那部分空间，其作用是以最小的水力损失收集液流后将它们送到出水管中去。,1.3.1.3压水室,图1.14中的3为最常见的螺旋形压水室，又称蜗壳。它结构简单、制造方便、效率高。但当泵在非设计工况下运行时，会产生不平衡的径向力。,密封环又叫口环。由于叶轮出口的流体压强较高，而叶轮进口处压强又很低，泵体内的流体有一小部分将流向叶轮的进口。装在泵壳上与叶轮进口外圈构成很小间隙的密封环就起防止泵壳与叶轮之间流体回流的作用。,1.3.1.4密封环,密封环有多种结构，如下图所示，口环易磨损，可以定期更换，一般口环间隙为0.10.5 mm。,
3、1.3.1.5轴封装置,离心泵的转轴总要穿过固定的泵体伸出，运动部件与静止部件之间必然有一定的间隙，为了不让高压流体大量泄漏出来，就必须采用轴封装置来防止泄露。泵上可采用的轴封装置常见的有填料函密封，机械密封和浮环密封三类。,图1.19为最常用的填料函密封结构：,图1.20所示为机械密封结构：,图1.21为浮环密封结构：,1.6流体进入叶轮前的预旋,强制预旋 自由预选,强制预旋,形成原因：吸入室或背导叶造成的 特点：流量保持不变，由于是吸入室或背导叶造成，因此不消耗叶轮的能量。,当190o时，预旋方向和叶轮旋转方向一致，称为正旋。此时为v1u为正值，理论扬程HT降低；但可以改善流体在叶轮进口处
4、的流动，消除转轴背面的旋涡区；由于使w1减小，能提高泵的抗汽蚀性能。,当190o时，预旋方向和叶轮旋转方向相反，称为反旋。此时v1u为负值，理论扬程HT增加；但会使w1增加，降低泵的抗汽蚀性能。,强制预旋,自由预旋,形成原因：与结构无关，是由流量改变造成的，具体理论解释，尚无定论。,自由预旋,通常用预旋系数表示预旋强度，v1uu1 涅维里松通过试验指出：风机的预旋强度较大，通常取0.30.5； 水泵预旋的影响较小，对于多级叶轮，在设计次级叶轮时，取0.250.4，首级叶轮一般不采用预旋，但有时候也取0.2。,2.1.2损失和效率,1)机械损失和机械效率,机械损失主要包括：轴端密封与轴承的摩擦损
5、失以及叶轮前后盖板外表面与流体之间的圆盘摩擦损失。,机械损失用机械效率来衡量,2)容积损失和容积效率,泵与风机的旋转部件与静止部件之间存在着间隙，叶轮转动时在间隙两侧所造成的压力差使部分已获得能量的流体从高压侧流向低压侧，从而形成泄漏，这种损失称为容积损失。,容积损失用容积效率来衡量,a)发生在叶轮入口的容积损失,泄漏量的计算,1流量系数；H间隙两侧的能头差，m；A=Dwb间隙的环形面积，m2；,（四）离心式泵与风机性能曲线分析,1）最佳工况点与经济工作区,最佳工况点：最高效率所对应的工况点,工况点：某一流量下所对应的H、P、等一组参数,经济（高效）工作区：最佳工况点附近(0.850.9max
6、),2）离心式泵在空载情况下防汽化,3）离心式泵和风机在空载条件下(阀门全关)启动,空载情况下功率约为设计功率的30%左右。,4）后弯式叶轮qVH性能曲线三种基本情况,a: 陡降型,b: 平缓型,c: 驼峰型,25 30,8 12,4）前弯式叶轮的一些特点,随流量增加功率迅速升高，原动机取较大的容量富裕系数。流量和扬程性能曲线为驼峰型曲线，存在不稳定工作区。 效率较低，大中型风机多采用后弯式叶轮,二 . 轴流式泵与风机的性能曲线,轴流式泵与风机性能曲线的特点,流量与扬程和功率性能曲线在小流量时为驼峰型，存在不稳定工作区。空载状态下，轴功率最大，在阀门全开状态下启动。且对可调式叶片在小安装角下启
7、动。采用可调叶片轴流式泵与风机，扩大其高效工作区。,第三章 相似理论在泵与风机中的应用,3.1 相似条件 3.4 比转数 3.2 相似定律 3.5 无因次性能曲线 3.3 相似定律的特例 3.6 通用性能曲线,产品性能检验 新产品设计 参数换算,3.1 相似条件 一. 几何相似 几何尺寸成比例且比值相等；对应角度、叶片数相等,二. 运动相似速度三角形相似。,三. 动力相似同名力方向相同，大小成同一比值。重力，压力，惯性力，黏性力雷诺数Re：惯性力和黏性力的准则数且Re105时 自模化状态 泵与风机的流动满足自模化条件，则动力相似自动满足。,主导作用，作动力相似的条件,3.2 相似定律性能参数间
8、的相似关系 一. 流量相似关系,如几何相似,如运动相似,几何尺寸比的三次方，转速比的一次方，容积效率比的一次方成正比,3.2 相似定律 二. 扬程相似关系,如运动相似,几何尺寸比的平方，转速比的平方，流动效率比的一次方成正比,风机全压,3.2 相似定律 三. 功率相似关系,几何尺寸比的五次方，转速比的三次方，密度比的一次方成正比，机械效率比的一次方成反比,几何相似， 运行工况相似,容积效率和流动效率稳定； 转速相差不大时（比值为12）机械效率相等。,3.3 相似定律的特例,一. 只改变转速时比例定律,流量与转速比成比例,扬程与转速比平方成比例,全压与转速比平方成比例,功率与转速比三次方成比例,
9、3.3 相似定律的特例,一. 只改变几何尺寸时,流量与几何尺寸比三次方成比例,扬程与几何尺寸比平方成比例,全压与几何尺寸比平方成比例,功率与几何尺寸比五次方成比例,3.3 相似定律的特例,三. 只改变密度时,流量与密度无关,扬程与密度无关,全压与密度比成比例,功率与密度比成比例,总结：表3-1,3.4 比转数 一. 比转数的推导在相似定律的基础上导出的一个包括流量、扬程（风压）和转数在内的综合特征数。,3.4 比转数,注意：n转速，r/min；qV体积流量，m3/s；H扬程，m。,中国习惯,3.4 比转数,p20常态进气时(t=20，pamb101325Pa)时风机的全压，Pa,二. 风机的比
10、转数ny,3.4 比转数 三.比转数公式的几点说明,同一台泵或风机，在不同的工况下运行时具有不同的比转数，一般是用最高效率点的比转数作为相似准则的比转数。,比转数是以单级单吸入叶轮为标准来定义的,双吸单级泵 单吸i级泵 i级泵第一级为双吸叶轮,比转数是根据相似理论导得的，,几何相似，工况相似，则比转数相等 比转数相等的泵与风机不一定相似,比转数有因次,多使用无因次的型式数K,型式数K与我国的比转数公式的换算,3.4 比转数 三.比转数公式的几点说明,实际工作情况下风机的比转数,3.4 比转数 三.比转数公式的几点说明,3.4 比转数 四. 比转数的应用,对泵或风机进行分类,比转数30300：离
11、心式 比转数300500：混流式 比转数5001000：轴流式,3.4 比转数 四. 比转数的应用,对泵或风机进行分类,对泵分类,3080 低比转数离心式80150 中比转数离心式 150300 高比转数离心式,对风机分类,比转数ny 2.712：离心式 比转数ny 3.616.6：混流式 比转数ny 1836：轴流式,3.4 比转数 四. 比转数的应用,对泵或风机进行相似设计,根据设计参数流量qV，扬程H，转数n计算出比转数ns，,由比转数ns，选择性能良好的模型进行相似设计,3.4 比转数 五.比转数对性能曲线的影响,qV-H影响,低比转数,扬程随流量增加，下降较缓和。 高比转数（轴流式）
12、扬程随流量增加，下降较陡。,3.4 比转数 五.比转数对性能曲线的影响,qV-P影响,低比转数（离心式）,功率随流量增加而增加。 高比转数（轴流式）功率随流量增加而下降。,离心式泵阀门全关下启动 轴流式泵阀门全开下启动,3.4 比转数 五.比转数对性能曲线的影响,qV-影响,低比转数（离心式）,效率曲线较平坦，高效范围宽。 高比转数（轴流式）效率曲线陡，高效范围窄。,轴流式泵多采用可调叶片，克服高效范围窄的缺点,3.5 无因次性能曲线 一. 流量系数,3.5 无因次性能曲线 二. 扬程或压力系数,对泵扬程系数,3.5 无因次性能曲线 二. 扬程或压力系数,对风机压力系数,3.5 无因次性能曲线 三. 功率系数,3.5 无因次性能曲线 四. 效率,几何相似，工况相似，则无因次系数相同。无因次系数绘制在一张图上，代表同一类型的泵和风机。,五. 无因次性能曲线,固定转数下，不同工况的qV，p(或H)，P和，,由公式计算,绘制无因次性能曲线,3.6 通用性能曲线,将不同转数时的性能曲线，和他们的等效率曲线绘制的一张图上，称为通用性能曲线。由实验绘制或比例定律计算。,1，1 和 1”及 2，2 和 2”为相似工况点,3.6 通用性能曲线,即1，1 和 1”及 2，2 和 2”为相似工况点满足公式H=KqV2,相似工况点的效率可视为相等，因此相似工况点连接的曲线为等效率曲线。,
