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通常用体积流量Q表示，单位是L/s、m3/s、m3/h，这些单位可以互相换算。
对于非常温水或其它液体也可以用重量流量G表示，单位是N/s、kn/s。
重量流量和体积流量的关系为：
G=ρgQ
式中ρ----液体的密度,kg/m3
g------重力加速度m/s2
b）扬程（head）
泵的扬程，又称能头（也有用全压表示的，如给水泵），是指单位重量液体从泵进口截面1经叶轮到泵出口截面2所获得的机械能（或势能和动能）的增加值。
用H表示，单位是m。
其数学表达式可写为：
H=E2-E1
式中E2--------泵出口截面处单位重量液体的机械能m（指液柱高）。
E1--------泵进口截面处单位重量液体的机械能，m。
由流体力学知道，单位重量液体的机械能通常是由压头（p/ρg）、速度头（v2/2g）和位置头（Z）三部分组成，即：
E2=p2/ρg+v22/2g+Z2
E1=p1/ρg+v12/2g+Z1
p2、p1——————泵出口、进口截面处液体的压力，N/m2。
v2、v1——————泵出口、进口截面处液体的绝对速度，m/s。
Z2、Z1——————泵出口、进口截面中心到基准面的距离，m。
对于高压水泵，有时也近似地用泵出口和进口的压力差（p2-p1）来表示扬程的大小。
c）功率和效率（powerandefficiency）
轴功率：
作为泵性能参数的泵的功率通常是指输入功率，也就是原动机传到泵轴上的功率，故称为轴功率，用N表示。
有效功率：
通过泵的液体在单位时间内从泵中获得的能量成为泵的有效功率。
由于这部分能量被流出泵的液体所携带，故又称为输出功率，用Ne表示。
其计算式为：
Ne=ρgQH/1000kW
内功率：
泵叶轮在单位时间内传递给被输送液体的能量称为泵的内功率，用Ni表示。
它等于有效功率加上除轴承、轴封外在泵内损失掉的功率，或者说等于轴功率减去轴承、轴封损失所耗的功率。
即：
Ni=Ne+∑△N
效率：
轴功率和有效功率之差是泵内产生的损失功率，其大小用泵的效率来衡量。
有效功率和轴功率之比称为泵的效率，亦称泵的总效率。
用η表示。
η=Ne/N*100%
内效率：
泵的有效功率和内功率之比为泵的内效率。
用ηi表示，即：
ηi=Ne/Ni*100%
原动机功率：
由于原动机轴和泵轴之间的传动存在有机械损失，所以，原动机功率（一般指原动机的输出功率）通常要比轴功率大些。
其计算公式为：
Ng=N/ηtm
Ng——————原动机功率；
ηtm——————传动装置的传动机械效率。
它随传动机械的不同而不同。
配套功率：
在选择原动机时，考虑到过载的可能，通常在原动机功率的基础上考虑一定的安全系数，以计算出原动机的配套功率Ngr:
Ngr=kNg
式中k———电动机的安全系数。
它与电动机的容量大小、泵的工作性能有关。
几种功率的关系如下图：
d）转速（rotaryrate）
指泵每分钟的转数，用n表示，单位为：
r/min.它是影响泵性能的一个重要因素，当转速发生变化时，泵的流量、扬程、功率等都要发生变化。
1.2.2风机的基本性能参数
风机的基本性能参数包括流量Q、全压p、静压pst、功率N、全压效率η、静压效率ηst、转速、比转速等，它们从不同角度表示风机的工作性能，现分别介绍如下：
a）流量
指单位时间内通过风机进口的气体的体积。
用Q表示，单位是L/s，m3/s。
若无特殊说明，Q是指在标准进口状态下（1标准大气压，温度20℃，相对湿度为50%，ρ为1.2kg/m3）气体体积.
b）全压（pressure）
指单位体积气体从风机进口截面经叶轮到风机出口截面所获得的机械能的增加值。
用p表示，单位为pa。
推导和泵的相应公式类似。
c）静压
指风机的全压减去风机的出口截面处的动压pd2（通常将风机出口截面处的动压作为风机的动压）之差值。
用pst表示。
pst=p-pd2
d）功率
和泵相似，风机的功率通常是指输入功率。
用N表示。
单位为W，kW。
除此之外还有内功率Ni、全压有效功率Ne、静压有效功率Nest，其计算公式分别为：
Ni=Ne+∑△N
Ne=Qp/1000kW
Nest=Qpst/1000kW
∑△N————指除轴承外风机内损失掉的各种功率。
e）安全系数
考虑到可能出现的过载，在选择原动机配套功率时，需要考虑安全系数，其处理方法和泵相同。
但对于锅炉引风机，安全系数K一般取1.3。
f）全压效率和全压内效率
全压效率是指风机的全压有效功率和轴功率之比，用η表示，一般以百分数计，即：
η=Ne/N*100%
同理，全压内效率等于全压有效功率与内功率之比。
用ηi表示，即
ηi=Ne/Ni*100%
g）静压效率和静压内效率
静压效率是指风机的静压有效功率和轴功率之比，用ηst表示，即：
ηst=Nest/N*100%
同理，静压内效率等于静压有效功率与内功率之比，用ηist表示，即：
ηist=Nest/Ni*100%
和泵相同，如无特殊说明，风机的效率均指全压效率。
h）转速
指风机轴每分钟的转数，用n表示，单位为r/min.
此外，还有风机的比转速及其它性能参数，如无因次参数等。
1.3泵与风机的分类
泵与风机是利用外加能旦输送流体的流体机械。
它们大量地应用于燃气及供热与通风专业。
根据泵与风机的工作原理，通常可以将它们分类如下：
1.3.1容积式
容积式泵与风机在运转时，机械内部的工作容积不断发生变化，从而吸入或排出流体。
按其结构不同，又可再分为：
a）往复式:
这种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，如活塞泵（pistonpump）等；
b）回转式:
机壳内的转子或转动部件旋转时，转子与机壳之间的工作容积发生变化，借以吸入和排出流体，如齿轮泵（gearpump）、螺杆泵（screwpump）等。
1.3.2叶片式
叶片式泵与风机的主要结构是可旋转的、带叶片的叶轮和固定的机壳。
通过叶轮的旋转对流体作功，从而使流体获得能量。
根据流体的流动情况，可将它们再分为下列数种：
离心式泵与风机；
轴流式泵与风机；
混流式泵与风机，这种风机是前两种的混合体。
贯流式风机。
1.3.3其它类型的泵与风机
如喷射泵（jetpump）、旋涡泵（scrollpump）、真空泵（vacuumpump）等。
本篇介绍和研讨常用的泵与风机的理论、性能、运行、调节等知识。
由于常用泵是以不可压缩的流体为工作对象的。
而风机的增压程度不高（通常只有9807Pa，1000mmH2O以下），所以本篇内容都按不可压缩流体进行论述。
第2章泵与风机的工作原理
2.1离心式泵与风机的工作原理
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如图1—2、图1—3所示。
叶轮l装在一个螺旋形的外壳内，当叶轮旋转时，流体轴向流入，然后转90度进入叶轮流道并径向流出。
叶轮连续旋转，在叶轮入口处不断形成真空，从而使流体连续不断地被泵吸入和排出。
2.2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1—4、图1—5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，流体轴向流入，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，电力系统中常用作循环水泵及送引风机。
2.3贯流式风机的工作原理
近年来由于空气调节技术的发展，要求有一种小风量、低噪声、压头适当和在安装上便于与建筑物相配合的小型风机。
贯流式风机就是适应这种要求的新型风机。
贯流式风机的主要特点如下（图1—6）：
1）叶轮一般是多叶式前向叶型，但两个端面是封闭的。
i.叶轮的宽度b没有限制，当宽度加大时．流量也增加。
ii.
贯流式风机不像离心式风机是在机壳侧板上开口使气流轴向进入风机，而是将机壳部分地敞开使气流直接径向进入风机。
气流横穿叶片两次。
某些贯流式风机在叶轮内缘加设不动的导流叶片，以改善气流状态。
iii.在性能上，贯流式风机的效率较低，一般约为30％一50％。
iv.进风口与出风口都是矩形的，易与建筑物相配合。
贯流式风机至今还存在许多问题有待解决。
特别是各部分的几何形状对其性能有重大影响。
不完善的结构甚至完全不能工作，但小型的贯流式风机的使用范围正在稳步扩大。
2.4其他常用泵
2.4.1往复泵
现以活塞泵为例来说明其工作原理。
如图1—7所示，活塞泵主要由活塞1在泵缸2内作往复运动来吸入和排除液体。
当活塞1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l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。
此泵实际上工作原理是与制冷系统的压缩机一样的。
此泵适用于小流量、高压力，在大型制冷机组中用得多些。
2.4.2水环式真空泵
真空式气力输送系统中，要利用真空泵在管路中保持一定的真空度。
有吸升式吸入管段的大型泵装置中，在启动时也常用真空泵抽气充水。
常用的真空泵是水环式真空泵。
水环式真空泵实际上是一种压气机，它抽取容器中的气体将其加压到高于大气压，从而能够克服排气阻力将气体排入大气。
水环式真空泵的构造简图示于图1－8。
有12个叶片的叶轮1偏心地装在圆柱形泵壳2内。
泵内注入一定量的水。
叶轮旋转时，将水甩至泵壳形成一个水环，环的内表面与叶轮轮毂相切。
由于泵壳与叶轮不同心，右半轮毂与水环间的进气空间4逐渐扩大，从而形成真空，使气体经进气管3进入泵内进气空间4。
随后气体进入左半部，由于毂环之间容积被逐渐压缩而增高了压强，于是气体经排气空间5及排气管6被排至泵外。
真空泵在工作时应不断补充水，用来保证形成水环和带走摩擦引起的热量。
我国生产的水环式真空泵有SZ型和SZB型，前者最高压强可达205.933Kpa（作为压气机用时）。
SZB是悬臂式的小型真空泵。
表1—3是SZ型水环式真空泵的性能简表。
2.4.3齿轮泵工作原理
齿轮泵具有一对互相啮合的齿轮，通常用作供油系统的动力泵，如图1—9所示，齿轮1（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进入到吸入空间，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），然后进入压油管排出。
2.4.4螺杆泵工作原理
如图1—10所示，螺杆泵乃是一种利用螺杆相互啮合来吸入和排出液体的回转式泵。
螺杆泵的转子由主动螺杆l和从动螺杆2（可以是一根，也可有两根或三根）组成。
主动螺杆与从动螺杆做相反方向转动，螺纹相互啮合，流体从吸入口进入，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。
常用作输送轴承润滑油及调速器用油的油泵，我厂的空压机即采用的是螺杆空压机。
2.4.5喷射泵工作原理
如图1—11所示，将高压的工作流体7，由压力管送入工作喷嘴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的喉部吸入室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，吸入室继续保持真空，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。
2.4.6罗茨风机的工作原理
罗茨风机是一种定排量回转式风机，如左图所示，它靠安装在机壳1上的两根平行轴5上的两个“8”字形的转子2及6对气体的作用而抽送气体。
转子由装在轴末端的一对齿轮带动反向旋转。
当转子旋转时，空腔7从进风管8吸入气体，在空腔4的气体被逐出风管，而空腔9内的气体则被围困在转子与机壳之间随着转子的旋转向出风管移动。
当气体排到出风管内时，压力突然增高，增加的大小取决于出风管的阻力的情况而无限制。
只要转子在转动，总有一定体积的气体排到出风口，也有一定体积的气体被吸入。
罗茨风机常作为流态化输送的设备，在火力发电厂中也可应用于输送炉灰。
第3章泵与风机的结构和性能
3.1泵的主要部件
3.1.1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：
a）叶轮（impeller）
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（openimpeller）、半开式（semi-openimpeller）及闭式叶轮（closedimpeller）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。
b）轴和轴承（shaftandbearing）
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（Sleevebearing）和滚动轴承（Ballbearing）。
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轴和轴瓦不直接接触。
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2-2b所示）
c）吸入室（suctionroom）
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。
按结构吸入室可分为直锥角吸入室、弯管形吸入室、环形吸入室、半螺旋形吸入室几种：
（1）直锥形吸入室图2—3所示，这种形式的吸入室水力性能好，结构简单，制造方便。
液体在直锥形吸入室内流动，速度逐渐增加，因而速度分布更趋向均匀。
直锥形吸入室的锥度约7o～8o。
这种形
式的吸入室广泛应用于单级悬臂式离心水泵上。
（2）弯管形吸入室图2—4所示，是大型离心泵和大型轴流泵经常采用的形式，这种吸入室在叶轮前都有一段直锥式收缩管，因此，它具有直锥形吸入室的优点。
（3）环形吸入室图2—5所示，吸入室各轴面内的断面形状和尺寸均相同。
其优点是结构对称、简单、紧凑，轴向尺寸较小。
缺点是存在冲击和旋涡，并且液流速度分布不均匀。
环形吸入室主要用于节段式多级泵中。
（4）半螺旋形吸入室图2—6所示，主要用于单级双吸式水泵、水平中开式多级泵、大型的节段式多级泵及某些单级悬臂泵上。
半螺旋形吸入室可使液体流动产生旋转运动，绕泵轴转动，致使液体进入叶轮吸入口时速度分布更均匀，但因进口预旋会致使泵的扬程略有降低，其降低值与流量是成正比的。
相比较而言，直锥形吸入室使用最为普遍。
d）机壳（casing）
机壳收集来自叶轮的液体，并使部分流体的动能转换为压力能，后将流体均匀地引向次级叶轮或导向排出口。
机壳结构主要有螺旋形和环形两种（如图2-7、2-8所示）。
螺旋形压水室不仅起收集液体的作用，同时在螺旋形的扩散管中将部分液体动能转换成压能。
螺旋形压水室具有制造方便，效率高的特点。
它适用于单级单吸、单级双吸离心泵以及多级中开式离心泵。
单级离心式泵的机壳大都为螺旋形蜗式机壳。
环形压水室如图2—8所示，在节段式多级泵的出水段上采用。
环形压水室的流道断面面积是相等的，所以各处流速就不相等。
因此，不论在设计工况还是非设计工况时总有冲击损失，故效率低于螺旋形压水室（图2-7）。
有些机壳内还设置了固定的导叶，就是所谓的导叶式机壳。
e）密封装置（sealinginstrument）
密封装置主要用来防止压力增加时流体的泄漏。
密封装置有很多种类型，用得最多的是填料式密封和机械式密封。
（图2-9所示）
填料密封是将一些松软的填料用一定压力压紧在轴上达到密封目的。
填料在使用一段时间后会损坏，所以需要定期检查和置换。
这种密封形式使用中有小的泄漏是正常且有益的。
而机械密封装置有两个硬质且光滑的表面，一个静态一个旋转。
这种密封装置可以达到很好的密封要求，但他们不能用于含杂质流体输送系统，因为其光滑表面会被破环而失去密封作用。
这种密封装置在液体循环系统中非常普遍，因为他不需要维护运行很多年。
f）导叶（guidevane）
导叶又称导流器、导轮，分径向式导叶和流道式导叶两种，应用于节段式多级泵上作导水机构。
径向式导叶如图2—10所示，它由螺旋线、扩散管、过渡区（环状空间）和反导叶（向心的环列叶栅）组成。
螺旋线和扩散管部分称正导叶，液体从叶轮中流出，由螺旋线部分收集起来，而扩散管将大部分动能转换为压能，进入过渡区，起改变流动方向的作用，再流入反导叶，消除速度环量，并把液体引向次级叶轮的进口。
由此可见，导叶兼有吸入室和压出室的作用。
流道式导叶如图2—11所示，它的前面部分与径向式导叶的正导叶相同，后面部分与径向式导叶的反导叶相类似，只是它们之间没有环状空间，而正导叶部分的扩散管出口用流道与反导叶部分连接起来，组成一个流道。
它们的水力性能相差无几，但在结构尺寸上径向式导叶较大，工艺方面较简单。
目前节段式多级泵设计中，趋向采用流道式导叶。
3.1.2轴流泵的主要部件
轴流泵的主要部件，如图2—12所示。
轴流泵的特点是流量大，扬程低。
其主要部件有：
叶轮、轴、导叶、吸入喇叭管等，现分述如下。
a）叶轮
叶轮的作用与离心泵一样，将原动机的机械能转变为流体的压力能和动能。
它由叶片、轮毂和动叶调节机构等组成。
叶片多为机翼型，一般为4～6片。
轮毂用来安装叶片和叶片调节机构。
轮毂有圆锥形、圆柱形和球形三种。
小型轴流泵（叶轮直径300mm以下）的叶片和轮毂铸成一体，叶片的角度不是固定的，亦称固定叶片式轴流泵。
中型轴流泵（叶轮直径300mm以上）一般采用半调节式叶轮结构，即叶片靠螺母和定位销钉固定在轮毂上，叶片角度不能任意改变，只能按各销钉孔对应的叶片角度来改变，故称半调节式轴流泵。
大型轴流泵（叶轮直径在1600mm以上），一般采用球形轮毂，把动叶可调节机构装于轮毂内，靠液压传动系统来调节叶片角度，故称动叶可调节式轴流泵。
b）轴
对于大容量和叶片可调节的轴流泵，其轴均用优质碳素钢做成空心，表面镀铬，既减轻轴的质量又便于装调节机构。
c）导叶
轴流泵的导叶一般装在叶轮出口侧。
导叶的作用是将流出叶轮的水流的旋转运动转变为轴向运动，同时将部分动能转变为压能。
d）吸入管
吸入管与离心泵吸入室的作用相同。
中小型轴流泵多用喇叭形吸入管，见图2—12所示；
大型轴流泵多采用肘形吸入流道，如图2-13。
3.1.3混流泵
混流泵内液体的流动介于离心泵和轴流泵之间，液体斜向流出叶轮，即液体的流动方向相对叶轮而言即有径向速度，也有轴向速度。
其特性介于离心泵和轴流泵之间。
混流泵具有涡壳式和导叶式两种。
如图2-15所示为单级、单吸、立式结构的可潜式蜗壳混流泵，适用于输送清水或物理及化学性质类似于水的其
他液体（包括轻度污水）。
被输送介质温度不超过50℃。
也可用于农田排灌、市政工程、工业过程水处理、电厂输送循环水、城市给排水等多种领域，使用范围十分广泛。
如图2-16所示为单级、导叶混流式潜水泵，适用于抽送清水或在轻度污水场合下使用，输送介质温度不超过50℃。
本泵为机泵合一的结构，可潜入水中运行，故可在水位变化大，扬程较高的工况下工作，特别适用于城市排水、市政建设、工矿、船坞升降水位以及水位涨落大的江湖地区农田排灌之用。
3.2风机主要部件
3.2.1离心式风机的构造特点
离心式风机输送气体时，一般的增压范围在9.807Kpa（1000mH2O）以下根据增压大小，离心风机又可分为：
（1）低压风机：
增压值小于l000Pa（约100mmH2））；
（2）中压风机：
增压值自l000至3000Pa（约100至300mmH2O）
（3）高压风机：
增压值大于3000Pa（约300mmH2O以上）。
低压和中压风机大都用于通风换气，排尘系统和空气调节系统。
高压风机则用于一般锻冶设备的强制通风及某些气力输送系统。
我国还生产许多专门用于排尘、输送煤锅炉引排酸雾和防腐的各种专用风机。
最近国内又推出了一种外转子离心
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