流体力学泵与风机

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LIUTI LIXUE BENG YU FENGJI

高等职业技术教育建筑设备类类专业规划教材高等职业技术教育建筑设备类类专业规划教材

主编白桦鲍东杰副主编赵云鹏王京主审刘家春

流体力学泵与风机流体力学泵与风机

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第二部分泵与风机


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泵与风机是利用原动机的机械能输送流体，并提高流体动能和势能的能量转换装置，因而又统称为流体机械。输送液体的流体机械称为泵；输送气体的流体机械称为风机。根据泵与风机的工作原理，通常可将其分为：叶片式、容积式和其它类型等。叶片式泵与风机主要是通过高速旋转的叶轮对流体做功，使流体获得能量。根据流体的流动情况，可分为离心式、轴流式、混流式及贯流式几种。叶片式泵与风机具有效率高、启动方便、工作稳定、性能可靠及容易调节等优点，用途最为广泛。


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容积式泵与风机主要是通过运转时机械内部工作容积的改变对流体做功，使流体获得能量。根据工作容积结构的不同，又可分为往复式和回转式两种。属于往复式的如活塞式往复泵、蒸汽活塞泵等；属于回转式的如齿轮泵、转子泵、罗茨鼓风机等。除上述两种类型水泵以外还有利用高速流体工作的射流泵和气升泵，利用螺旋推进原理工作的螺旋泵及利用有压管道水击原理工作的水锤泵等其它类型泵。


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1 离心式泵与风机的分类（ 1 ）离心式泵的种类离心式泵的构造形式甚多，按泵轴的位置不同可分为卧式泵和立式泵两大类；按照叶轮的数量不同，又可分为单级泵和多级分段式泵两大类；按照叶轮的进水情况不同，还可分为单吸泵 ( 单面进水 ) 和双吸泵 ( 双面进水 ) 两类。常用离心式泵的种类归纳见表1。


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表 1 离心式泵的种类第二部分泵与风机

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（ 2 ）离心式风机的种类离心式风机按其产生的压力不同，可分为三类：①低压离心式风机低压离心式风机如图1所示，风压小于 981Pa(100mm

H20) 。一般用于送风系统或空气调节系统。②中压离心式风机中压离心式风机如图2所示，风压在 981 ～ 2943Pa

( 即 100 ～ 300mmH20) 范围内。一般用于除尘系统或管网较长，阻力较大的通风系统。


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③高压离心式风机高压离心式风机如图 3 所示，风压大于 2943Pa( 即 300mmH20) 。一般用于锻冶设备的强制通风及某些气力输送系统。

图 1 低压离心式风机图 2 中压离心式风机图 3 高压离心式风机


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离心式风机输送气体时，其增压范围一般在 9 ． 807kPa( 即 1000mmH2O) 以下。离心式风机按其输送气体的性质不同，还可以分为：一般通风机、排尘通风机、锅炉引风机、耐腐蚀通风机、防爆通风机及各种专用风机。按风机材质不同又可分为：普通钢、不锈钢、塑料以及玻璃钢离心式通风机。在实际应用中，为方便起见，往往使用汉语拼音字头缩写来表示通风机的用途，如表2所示。


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表 2 通风机用途汉语拼音代号

第二部份泵与风机

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当前泵与风机的发展趋势和特点有以下几个方面： (1) 大型化、大容量化。 (2) 高速化、高扬程化。 (3) 系列化、标准化、通用化。 (4) 自动与节能。


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第二部分泵与风机9 泵与风机的构造

及工作原理


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【知识点】离心泵与风机的基本构造和原理；轴流泵与风机的基本构造和原理。【能力目标】重点掌握：离心泵与风机的工作原理。熟悉：离心泵与风机的基本构造，会分析不同叶型叶轮对泵或风机工作的影响。理解：轴流泵与风机的工作原理。了解：轴流泵与风机的基本构造。

9 泵与风机的构造及工作原理

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9.1 离心泵的基本构造及工作原理11

9.2 离心风机的基本构造及工作原理22

9.3 轴流泵与风机的基本构造及工作原理33

9 泵与风机的构造及工作原理

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※9.1 离心泵的基本构造及工作原理※

图9.1所示为单级单吸卧式离心泵的构造剖面图，图9.2所示为单级双吸卧式离心泵的构造剖面图。可见离心泵的主要零件由转动、固定及交接三大部件组成，其中转动部件有：叶轮和泵轴；固定部件有：泵壳和泵座；交接部件有：轴承、轴封、联轴器、减漏环及轴向力平衡装置等。

9.19.1.1.1 离心泵的主要零件离心泵的主要零件9.19.1.1.1 离心泵的主要零件离心泵的主要零件

9.1 离心泵的基本构造及工作原理

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图 9.1 单级单吸卧式离心泵剖面图1— 泵体； 2— 泵盖； 3— 叶轮； 4— 轴； 5— 减漏环； 6— 轴套；

7— 填料压盖； 8— 填料环； 9— 填料； 10— 悬架轴承部件


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图 9.2 单级双吸卧式离心泵剖面图1— 泵体； 2— 泵盖； 3— 泵轴； 4— 叶轮； 5— 叶轮上减漏环；

6— 泵壳上减漏环； 7— 水封管； 8— 充水孔； 9— 油孔； 10— 双列滚珠轴承； 11— 键； 12— 填料套； 13— 填料环； 14— 填

料；15— 压盖； 16— 联轴器； 17— 油杯指示管； 18— 压水管法兰；

19— 泵座； 20— 吸水管； 21— 泄水孔； 22— 放油孔


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9.1.1.1 叶轮叶轮是离心泵的最主要零件之一，它由盖板、叶片和轮毂等部件组成。选择叶轮材料时不仅要考虑它的机械强度，还要考虑它的耐磨性和耐腐蚀性能，多数叶轮采用铸铁、铸钢或青铜制成，也有采用不锈钢、塑料和陶瓷的。叶轮一般可分为单吸式叶轮和双吸式叶轮两种。单吸式叶轮是单侧吸水，叶轮的前盖板与后盖板呈不对称状，如图9.3所示，泵内产生的轴向力方向指向进水侧，单级单吸离心泵才采用这种叶轮型式。双吸式叶轮是两侧进水，叶轮盖板呈对称状，如图9.4所示，相当于两个背靠背的单吸式叶轮装在同一根转轴上并联工作。由于双侧进水，轴向推力基本上可以相互抵消，双吸离心泵采用双吸式叶轮。


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图 9.3 单吸式叶轮结构简图 1— 前盖板； 2— 后盖板； 3— 叶片；

4— 流道 5— 吸水口； 6— 轮毂； 7— 泵轴

图 9.4 双吸式叶轮简图1— 吸入口； 2— 轮盖； 3— 叶片；

4— 轮毂； 5— 轴孔


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叶轮按盖板情况可分为封闭式叶轮、敞开式叶轮和半开式叶轮三种形式。两侧都有盖板的叶轮，称为封闭式叶轮，如图 9.5（ a）所示，这种叶轮应用最广，抽送清水的离心泵，多采用装有 6 ～ 12 个叶片的封闭式叶轮，它具有较高的扬程和效率。只有叶片没有盖板的叶轮称为敞开式叶轮，如图 9.5（ b）所示。只有后盖板没有前盖板的叶轮，称为半开式叶轮，如图 9.5（ c）所示。在抽送含有悬浮物的污水时，为了避免堵塞，离心泵常采用敞开式或半开式叶轮，这种叶轮叶片少，一般仅为 2 ～5 片，但水泵效率较低。图9

.5

叶轮形式

(a)

半开式叶轮；

(b)

开式叶轮；

(c)

闭式叶轮


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9.1.1.2 泵壳泵壳的主要作用是以最小的

损失汇集由叶轮流出的液体，使其部分动能转变为压能，并均匀地将液体导向水泵出口。如图 9.6 所示，有些泵壳内还设有固定导叶，泵壳过水部分要求有良好的水力条件。其材质多采用铸铁材料，除了考虑腐蚀和磨损以外，还应考虑泵壳作为耐压容器应有足够的机械强度。泵壳顶部通常设有灌水漏斗和排气栓，以便启动前灌水和排气。底部有放水方头螺栓，以便停用或检修时泄水。

图9.6

蜗壳形泵

壳


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9.1.1.3 泵轴、轴承及轴套泵轴是用来带动叶轮旋转的，它将电动机的能量传递给叶轮。泵轴应有足够的抗扭强度和刚度，常用碳素钢或不锈钢材料制成。为了防止轴的磨损和腐蚀，在轴上装有轴套，轴套磨损锈蚀后可以更换。泵轴与叶轮用键连接。轴承用来支承泵轴，以便于泵轴旋转，常用的轴承有滚动轴承和滑动轴承两类，轴承装在轴承座内作为转动体的支撑件。依荷载大小滚动轴承可分为滚珠轴承和滚柱轴承，其结构基本相同，一般荷载大的采用后者。依荷载特性滚动轴承又分为只承受径向荷载的径向式轴承，只承受轴向荷载的止推轴承，以及同时支承径向和轴向荷载的径向止推轴承，如图9.7所示。


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大、中型水泵 ( 一般泵轴直径大于 75mm) 常采用青铜或铸铁制造分成两半的金属滑动轴瓦，巴氏合金衬里，用油进行润滑和冷却的滑动轴承。也有石墨等材料制成的滑动轴承，可用水润滑和冷却。轴承座构造如图9.8 所示。轴承座的润滑和冷却需设置润滑油系统和润滑油冷却系统。也有采用冷却水套，但一般在轴承发热量较大，单用空气冷却不足以将热量散发时才用。这时冷却水套上另外接冷却水管。油杯孔是用于加润滑油的，油杯内设油位标尺，可测定油量并判断油量的适宜程度。轴承的安装要注意到轴承与轴是否紧密配合。装配前应先将轴承放在机油中加热到 120℃左右，轴承受热膨胀后，再套在轴上。轴承的拆卸一般要用专用工具。


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图 9.7 止推轴承(a) 单排滚珠止推轴承； (b) 双排滚珠止推轴承

图 9.8 轴承座构造图1— 双列滚珠轴承； 2— 泵轴； 3— 阻漏油橡皮； 4— 油杯孔；

5— 封板； 6— 冷却水套


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9.1.1.4 轴封装置泵轴伸出泵体外，在旋转的泵轴和固定的泵体之间存在间隙。为保证水泵的正常工作或提高水泵的效率，必须在此处设置轴封装置。轴封的作用是密闭泵轴与泵壳之间的空隙，以防止泵内高压水流出泵外和防止空气进入泵内。轴封装置的型式有多种，如机械式迷宫型、填料压盖型，水泵行业常采用填料压盖型的填料盒。填料盒由五个零件组成，即由轴封套，填料、水封环、水封管、压盖 (包括调整螺母 )组成，装配示意如图 9.9 所示。填料俗称盘根，它是阻水或阻气的主要零件。常用材料为浸油或浸石墨的矩形断面石棉绳。


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为了提高密封效果，填料一般做成矩形断面。水封环为一金属圆环，外形如图 9.9 所示。水封水通过水封管进入水封环，经小孔沿轴表面均匀布水。这是一股压力水，其作用为：

（ 1）填料的辅助密封介质；（ 2）对填料盒和轴进行冷却；（ 3）对填料盒与泵轴组成的运动部件进行润滑。填料的压紧程度是通过作用于压盖上的调节螺母实现的。

压盖压得太松，达不到密封效果；压得太紧，泵轴与填料的机械磨损、机械损失也增大。压得过紧，可能造成“抱轴”现象，产生严重的发热与磨损。松紧程度以每分钟 30 ～ 60滴水流出为宜。泵运行时，要注意检查轴封装置的滴水情况并进行调整，当填料失效后应进行更换。


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图 9.9 填料盒组装示意图1— 压盖； 2— 填料； 3— 水封环； 4— 水封管；

5— 轴封套； 6— 衬套； 7— 泵壳


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9.1.1.5 泵座泵座上有收集轴封滴水的水槽，轴向的水槽槽底设有泄水螺孔，以便随时排出由填料盒内渗出的水。

图9.1

0

挠性联轴器

1—

泵侧联轴器；

2—

电机侧联轴器；

3—

柱销；4

—

弹性圈；

5—

挡圈


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9.1.1.6 联轴器联轴器是用来联接水泵轴和电机轴的部件，又称靠背轮，有刚性和挠性两种。刚性联轴器实际上就是两个圆法兰盘用螺栓连接，它对泵轴与电机轴的不同心无调节余地，当泵轴与电机轴偏心时，可能会加剧机组的振动；挠性联轴器是用带有橡胶圈的钢柱销联接，如图 9.10 所示。它能在一定范围内调节水泵轴与电机轴的不同心度，从而减小转动时因机轴少量偏心而引起的轴周期性弯曲应力和振动。运行中要检查挠性联轴器橡胶圈的完好情况，以免发生由于弹性橡胶圈磨损后未能及时换上，致使钢柱销与圆盘孔直接发生摩擦，把孔磨成椭圆或失圆现象。挠性联轴器常用于中、小型水泵中。


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9.1.1.7 减漏装置叶轮进口外缘与泵壳内壁的接缝处存在一个转动接缝，如图 9.11 ，这个缝隙是高低压流体的交界面，而且是具有相对运动的部位，很容易发生泄漏，降低水泵的工作效率，为了减小回流量，一般要求环形进口与泵壳之间的缝隙控制在 1.5 ～ 2.0mm 为宜。由于加工安装以及轴向力等因素的影响，在接缝间隙处很容易发生叶轮和泵壳之间的磨擦现象，从而引起叶轮和泵盖的损坏，因此，通常在间隙处的泵壳内安装一道金属环，或在叶轮和泵壳内各安装一道金属环，这种环具有减少漏损和防止磨损的作用，称为减漏环或承磨环。这种环磨损到漏损量太大时，必须更换，减漏环一般用铸铁或青铜制成。


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图 9.11 减漏装置图 9.12 叶轮轴向受力图


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9.1.1.8 轴向力平衡措施单吸离心泵或某些多级泵的叶轮有轴向推力存在，产生轴向推力的原因是作用在叶轮两侧的流体压力不平衡造成的。图 9.12 表明了作用于单级单吸泵叶轮两侧的压强分布情况。当叶轮旋转时，叶轮进水侧上部压强高，下部压强低，而叶轮背面全部受到高压的作用，叶轮前后两侧形成压强差△ P 而产生轴向推力。如果不消除轴向推力，将导致泵轴及叶轮的窜动和受力引起的相互研磨而损伤部件。


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如图 9.13 所示，单级单吸离心泵一般在叶轮的后盖板上钻开“平衡孔”，并在后盖板上加装减漏环，减漏环与前盖板上的减漏环直径相等，高压水流经在此增设的减漏环后压强降低，再经过平衡孔流回叶轮中去，使叶轮后盖板上的压力与前盖板接近，这样就消除了轴向推力。这种方法简单易行，但叶轮流道中的水流受到平衡孔回

流水的冲击，水力条件变差，效率降低。

图9.13 轴向力平衡措施

1—排出压力； 2— 加装的减漏环；

3—平衡孔； 4— 泵壳上的减漏环


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采用离心式泵提升输送液体时，常配有管路及其他必要的附件。典型的离心泵管路附件装置如图 9.14 。

9.19.1.2.2 离心式泵的管路及附件离心式泵的管路及附件9.19.1.2.2 离心式泵的管路及附件离心式泵的管路及附件

图9.1

4

离心水泵管路附件装置

1—

离心式泵；2

—

电动机；3

—

拦污栅；

4—

底阀；5

—

真空表；6

—

防振件；

7—

压力表；8

—

止回阀；

9—

闸阀；1

0—

排水管； 1

1—

吸水管；

12—

支座；1

3—

排水沟；1

4—

压水管


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从吸液池液面下方的底阀开始到泵的吸入口法兰为止，这段管段叫做吸水管段。底阀的作用是阻止水泵启动前灌水时漏水。泵的吸入口处装有真空计，以便观察吸入口处的真空值。吸水管水平段的阻力应尽可能降低，其上一般不设阀门。水平管段要向泵方向抬升（ i=0.02），以便于排除空气。过长的吸水管段还要装设防振件。泵出口以外的管段是压水管段。压水管段装有压力表，以测量泵出口压强。止回阀用来防止压水管段中的液体倒流。闸阀用来调节流量的大小。此外，还应装设排水管，以便将填料盖处漏出的水引向排水沟。有时，出于防振的需要，在泵的出、入口处一般选用 K—ST 型可曲挠橡胶接头。另外，安装在供热、空调系统上的水泵还需在其出、入口装设温度计。当两台或两台以上水泵的吸水管路彼此相连时，或当水泵处于自灌式灌水，即水泵的安装高程低于水池水面时，吸水管上应安装闸阀。


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离心泵是依靠装于泵轴上叶轮的高速旋转，使液体在叶轮中流动时受到离心力的作用而获得能量的。离心泵启动之前必须使泵内和进水管中充满水，然后启动电动机，带动叶轮在泵壳内高速旋转，水在离心力的作用下甩向叶轮边缘，经蜗壳形泵壳中的流道被甩入水泵的压水管中，沿压水管输送出去。水被甩出后，水泵叶轮中心就会形成真空，水池中的水在大气压的作用下，沿吸水管流入水泵吸入口，受叶轮高速旋转的作用，水又被甩出叶轮进入压水管道，如此作用下就形成了离心泵泵连续不断的吸水和压水过程。离心泵输送液体的过程，实际上完成了能量的传递和转化，电动机高速旋转的机械能转化为被抽升液体的动能和势能。在这个能量的传递与转化过程中，伴随着能量损失，损失越大，该泵的性能越差，效率越低。

9.19.1.3.3 离心泵的工作原理离心泵的工作原理9.19.1.3.3 离心泵的工作原理离心泵的工作原理


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最常用的离心泵是卧式单级单吸泵，根据其构造特点的不同，又可分为悬臂式和直联式两种，如图 9.15 所示。悬臂式离心泵的叶轮悬臂地固定在泵轴上，所以称为悬臂式离心泵。直联式离心泵的叶轮直接装在电动机加长轴上，泵体与电动机壳固接在一起，故称为直联式。这类水泵所能提供的流量范围约 4.5 ～ 300 m3/h ，扬程约 8 ～ 150m 。

9.19.1.4.4 常用离心泵常用离心泵9.19.1.4.4 常用离心泵常用离心泵

图 9.15 单级单吸离心泵1— 离心泵； 2— 电机


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多级分段离心泵是将几个叶轮同时安装在一根轴上串联工作，如图 9.16 所示。液体在泵中顺序地流过各级叶轮，它的总扬程等于各级叶轮产生的扬程之和，它的级数

等于叶轮个数。这类泵所能提供的流量范围约为 2.5 ～ 550m3／ h ，扬程约为 50 ～ 800m ，在暖通工程中，常用这类水泵做为锅炉给水泵。

图 9.16 多级分段式离心泵


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图 9.17 是离心风机的主要结构分解示意图。它的主要工作零件有叶轮、机壳、机轴和吸入口等。对大型离心式风机，一般还有进气箱、前导器和扩压器等。

9.29.2.1.1 离心风机的主要零件离心风机的主要零件9.29.2.1.1 离心风机的主要零件离心风机的主要零件

图 9.17 离心式风机主要结构分解示意图1— 吸入口； 2— 叶轮前盘； 3— 叶片； 4— 后盘； 5— 机壳； 6— 出口；

7— 截流板，即风舌； 8— 支架

9.2 离心风机的基本构造及工作原理

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9.2.1.1 叶轮叶轮是离心通风机的主要零件，

叶轮的结构参数和几何形状对通风机的性能有着重要影响。叶轮一般由前盘、后盘、叶片和轮毂所组成，如图 9.18(A)

所示 , 其结构有焊接和铆接两种形式。如图 9.18(B) 所示，叶轮前盘的形式有平前盘、锥形前盘和弧形前盘等几种。

图 9.18(A) 叶轮结构简图


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图 9.19 为离心风机叶轮主要结构参数示意图，图中 D0

为叶轮进口直径， D1为叶片进口直径， D2为叶片出口直径，即叶轮外径， b1为叶片进口宽度， b2为叶片出口宽度， β1为叶片进口安装角， β2为叶片出口安装角。

图 9.18(B) 叶轮的结构形式(a) 平前盘叶轮； (b) 锥形前盘叶轮； (c) 弧形前盘叶轮； (d) 双吸叶轮


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叶片是叶轮最主要的部分，离心风机的叶片，一般为6 ～ 64 个。叶片的形状、数量及其出口安装角度对通风机的性能有很大影响。根据叶片出口安装角度的不同，可将叶轮的形式分为以下三种。

图 9.19 叶轮主要结构参数


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（ 1 ）前向叶片的叶轮叶片出口安装角度 β2>90° ，如图 9.20 所示 (a) 、 (b) ，其中 (a) 为薄板前向叶轮， (b) 为多叶前向叶轮。这种类型的叶轮流道短而出口宽度较宽。叶轮能量损失大，整机效率低，运转时噪声大，但产生的风压较高，此类叶型的叶轮多用于中小型离心风机。（ 2 ）径向叶片的叶轮叶片出口安装角度 β2=90° ，如图 9.20 (d) 、 (e) 所示，其中 (d) 为曲线形径向叶轮， (e) 为直线形径向叶轮。前者制作复杂，但损失小，后者则相反。其特点介于前向型叶片与后向型叶片之间。


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图 9.20 离心式风机叶轮型式(a) 前向叶型叶轮； (b) 多叶前向叶型叶轮； (c) 后向叶型叶轮；

(d) 径向弧形叶轮； (e) 径向直叶式叶轮； (f) 机翼型叶轮


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（ 3 ）后向叶片的叶轮叶片出口安装角 β2<90° ，如图 9.20 (c) 、 (f) 所示。其中 (c) 为薄板后向叶轮， (f) 为机翼形后向叶轮。这类叶型的叶轮能量损失少，整机效率高，运转时噪声小，但产生的风压较低，一般大型离心风机多采用此类叶型的叶轮。

图 9.21 叶片的基本形状(a) 平板叶片； (b) 圆弧窄叶片； (c) 圆弧叶片； (d) 机翼型叶片


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如图 9.21 所示 , 离心风机叶片的形状有：平板形、圆弧形和中空机翼形等几种。平板形叶片制造简单。中空机翼形叶片具有优良的空气动力特性，叶片强度高，风机的气动效率一般较高。如果将中空机翼形叶片的内部加上补强筋，可以提高叶片的强度和刚度，但工艺较复杂。中空机翼形叶片磨漏后，杂质易进入叶片内部，使叶轮失去平衡而产生振动。目前，前向叶片一般多采用圆弧形叶片。在后向叶片中，对于大型离心风机多采用机翼形叶片，而对于中、小型离心风机，则以采用圆弧形和平板形叶片为宜。我国生产的 4-72型离心风机均采用中空机翼形叶片。


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9.2.1.2 机壳风机的机壳与泵壳相似，呈蜗壳形。如图 9.22 所示。它的作用是汇集叶轮中甩出来的气体，并将部分动压转换为静压，最后将气体导向出口。机壳可以用钢板、塑料板、玻璃钢等材料制成，其断面有方形和圆形两种，一般中、低压风机多呈方形，高压风机则呈圆形。目前研制生产的新型风机的机壳能在一定的范围内转动，以适应用户对出风口方向的不同需要。

图 9.22 机壳


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9.2.1.3 吸入口风机的吸入口又称集流器，是连接风机与风管的部件。吸入口的作用是保证气流能均匀地充满叶轮进口截面，降低流动损失。如图 9.23 所示，目前常用的吸入口形式有圆筒形、圆锥形、圆弧形、锥筒形、弧筒形、锥弧形等多种。吸入口形状应尽可能符合叶轮进口附近气流的流动状况，以避免漏流及引起的损失。从流动方面比较，则圆锥形比圆筒形好，圆弧形比圆锥形好，锥弧形比圆弧形好。但是锥弧形吸入口加工复杂，一般用于高效通风机上。


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9.2.1.4 进气箱进气箱一般只使用在大型的或双吸的离心风机上。其主要作用可使轴承装于风机的机壳外边，便于安装与检修，对改善锅炉引风机的轴承工作条件更为有利。对进风口直接装有弯管的风机，在进风口前装上进气箱，能减少因气流不均匀进入叶轮产生的流动损失。断面逐渐收敛的进气箱的效果较好。

图 9.23 吸入口形式示意图(a) 圆筒形； (b) 圆锥形； (c) 圆弧形； (d) 锥筒形； (e) 弧筒形； (f) 锥

弧形


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9.2.1.5 前导器一般在大型离心式风机或要求性能调节的风机的进风口或进风口的流道内装置前导器。改变前导器叶片的角度，能扩大风机性能、使用范围和提高调节的经济性。前导器有轴向式和径向式两种。

9.2.1.6 扩散器扩散器装于风机机壳出口处，其作用是降低出口流体速度，使部分动压转变为静压。根据出口管路的需要，扩散器有圆形截面和方形截面两种。


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离心式风机的工作原理与上述离心泵的工作原理基本相同，当叶轮随轴旋转时，叶片间的气体随叶轮旋转而获得离心力，气体被甩出叶轮。被甩出的气体进入机壳，机壳内的气体压强增高被导向出口排出。气体被甩出后，叶轮中心处压强降低，外界气体从风机的吸入口，即叶轮前盘中央的孔口吸入，叶轮不停的旋转，气体就不断的被吸入和被甩出，就能源源不断地输送气体。

9.29.2.2.2 离心风机的工作原理离心风机的工作原理9.29.2.2.2 离心风机的工作原理离心风机的工作原理


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9.2.3.1 离心风机的旋转方式离心式风机可以做成右旋转或左旋转两种形式。从原动机一端正视叶轮，叶轮旋转为顺时针方向的称为右旋转，用“右”表示；叶轮旋转为逆时针方向的称为左旋转，用“左”表示。但必须注意叶轮只能顺着蜗壳螺旋线的展开方向旋转。

9.29.2.1.1 离心风机的主要零件离心风机的主要零件9.29.2.1.1 离心风机的主要零件离心风机的主要零件


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9.2.3.2 离心风机的出风口其出风口的位置一般表示为如图 9.24 所示，其基本出风口位置为 8 个，特殊情况可增加风口位置，见表 9.1 。在购买风机时一般应注明出风口位置。

图 9.24 离心式风机出风口位置


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9.2.3.3 离心风机的支承与传动方式风机的支承包括机轴、轴承和机座。我国离心式风机的支承与传动方式已经定型，共分 A 、 B 、 C 、 D 、E 、 F六种型式，如图 9.25 所示。 A 型风机的叶轮直接安装在风机轴上； B 、 C 与 E 型均为皮带传动，这种传动方式便于改变风机的转速，有利于调节； D 、F 型为联轴器传动； E 型和 F 型的轴承分设于叶轮两侧，运转比较平稳，多用于大型风机。

基本位置 0° 45° 90° 135° 180° 225° 270° 315°

补充位置 15°30°

60°75°

105°120°

150°165°

195°210°

240°255°

285°300°

330°345°

表 9.1 离心式风机出风口位置


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9.2.3.3 离心风机的支承与传动方式风机的支承包括机轴、轴承和机座。我国离心式风机的支承与传动方式已经定型，共分 A 、 B 、 C 、 D 、E 、 F六种型式，如图 9.25 所示。 A 型风机的叶轮直接安装在风机轴上； B 、 C 与 E 型均为皮带传动，这种传动方式便于改变风机的转速，有利于调节； D 、F 型为联轴器传动； E 型和 F 型的轴承分设于叶轮两侧，运转比较平稳，多用于大型风机。离心式风机的传动方式如表 9.2 所示。


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代号 A B C D E F

传动方式无轴承，电机直接传动

悬臂支承，皮带轮在轴承中间

悬臂支承，皮带轮在轴承外侧

悬臂支承，联轴器传动

双支承，皮带轮在外侧

双支承，联轴器传动

图 9.25 电动机与风机的传动方式

表 9.2 离心式风机的六种传动方式


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9.2.3.4 离心式风机的表示方法离心式风机的表示方法包括型号、机号、传动方式、旋转方式和风口位置五个部分。（ 1 ）离心风机的型号离心风机的型号组成及书写顺序如下：

d表示机号，叶轮直径的 m数

"1""2"表示设计序号，用阿拉伯数字等表示

表示比转数，采用两位整数，当用两叶轮并联或单叶轮2双吸入时，用比转数表示

1. 0表示压力系数，用一位整数，个别前向叶轮压力系数大于时，2也可用两位整数表示，两叶轮串联时，用压力系数表示

2表示用途，常用代号表示见表

NO.


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（ 2 ）离心风机的机号离心风机的机号用风机叶轮直径的 dm值，尾数四舍五入，在前面冠以“№”表示。（ 3 ）离心风机的具体表示方法举例如下：


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轴流泵与风机是一种比转数较高的叶片式流体机械，它们的突出特点是流量大而扬程较低。9.3.1.1 轴流泵的主要零件轴流泵的外形很像一根弯管。根据安装方式不同，轴流泵通常分为立式、卧式和斜式三种。图 9.26 为立式轴流泵的工作示意图。

9.39.3.1.1 轴流泵与风机的基本构造轴流泵与风机的基本构造9.39.3.1.1 轴流泵与风机的基本构造轴流泵与风机的基本构造

图 9.26 轴流泵的工作示意图1— 吸入管； 2— 叶片；3— 叶轮； 4— 导叶；

5— 轴； 6— 机壳； 7— 压水管

9.3 轴流泵与风机的基本构造及工作原理

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轴流泵主要由吸入管、叶轮、导叶、轴和轴承、机壳、出水弯管及轴封装置等零部件组成。（ 1 ）吸水管。形状如流线型的喇叭管，以便汇集水流，并使其得到良好的水力条件。（ 2 ）叶轮。是轴流泵的主要工作部件。按其调节的可能性分为固定式、半调式和全调式三种，固定式轴流泵的叶片与轮毂铸成一体，叶片的安装角度不能调节；半调式轴流泵的叶片是用螺栓装配在轮毂体上的，叶片的根部刻有基准线，轮毂体上刻有相应的安装角度位置线，如图 9.27 所示。根据不同的工况要求，可将螺母松开，转动叶片，改变叶片的安装角度，从而改变水泵的性能曲线。全调式轴流泵可以根据不同的扬程与流量要求，在停机或不停机的情况下，通过一套油压调节机构来改变叶片的安装角度，从而改变其性能，以满足用户使用要求。


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（ 3 ）导叶：在轴流泵中，液体运动类似螺旋运动，即液体除了轴向运动外，还有旋转运动。导叶固定在泵壳上，一般为 3 ～ 6 片。水流经过导叶时旋转运动受限制而作直线运动，旋转运动的动能转变为压力能。因此，导叶的作用是把叶轮中向上流出的水流旋转运动变为轴向运动，并减少水头损失。

图 9.27 半调式叶片1— 叶片； 2— 轮毂体；

3— 角度位置； 4— 调节螺母


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（ 4 ）轴和轴承：泵轴是用来传递扭矩的，全调节轴流泵泵轴做成空心，里面安置调节操作油管。轴承有两种，一种称为导轴承，主要用来承受径向力，起径向定位作用；另一种称为推力轴承，在立式轴流泵中用来承受水流作用在叶片上方的压力及水泵转动部件重量，维持转子的轴向位置，并将这些推力传递到机组的基础上去。（ 5 ）轴封装置：轴流泵出水弯管的轴孔处需要设置轴封装置，目前常用的轴封装置和离心泵相似。


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9.3.1.2 轴流式风机的主要零件轴流式风机基本构造如图 9.28 所示。它主要由圆形风筒、钟罩形吸入口、装有扭曲叶片的轮毂、流线形轮毂罩、电动机、电动机罩、扩压管等零部件组成。轴流式风机的叶轮由轮毂和铆在其上的叶片组成，叶片从根部到梢部常呈扭曲状态或与轮毂呈轴向倾斜状态，安装角一般不能调节。大型轴流式风机的叶片安装角是可以调节的。与轴流泵一样，调整叶片安装角，就可以改变风机的流量和风压。大型风机进气口上常常装置导流叶片，出气口上装置整流叶片，以消除气流增压后产生的旋转运动，提高风机效率。


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图 9.28 轴流式风机基本构造图1— 圆形风筒； 2— 叶片及轮毂； 3— 钟罩形吸入口；

4— 扩压管； 5— 电机及轮毂罩


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轴流式风机的种类很多：只有一个叶轮的轴流式风机叫做单级轴流式风机；为了提高风机压力，把两个叶轮串在同一根轴上的风机称为双级轴流式风机；图9.28 所示的轴流式风机，电动机与叶轮装在一起，这种风机结构简单、噪声小，

但由于这种风机的电动机直接处于被输送的气流之中，若输送温度较高的气体，就会降低电动机效率。为了克服上述缺点，工程中采用一种长轴式轴流风机，如图 9.29 所示。

图 9.29 长轴式轴流风机


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轴流式泵与风机的叶轮形状与离心式泵与风机不同，不是扁平的圆盘，而是一个圆柱体。其叶片呈迥转状，有螺旋浆形、机翼形等。轴流泵的叶轮和泵轴一起安装在圆筒形的机壳中，机壳浸没在液体中。泵轴的伸出端通过联轴器与电动机联接。当电动机带动叶轮高速旋转运动时，由于叶片对流体的推力作用，迫使自吸入管吸入机壳的流体产生迥转上升运动，从而使流体的压强及流速增高。增速增压后的流体经固定在机壳上的导叶作用，使流体的旋转运动变为轴向运动，把旋转的动能变为压力能而自压出管流出。

9.39.3.2.2 轴流式泵与风机的工作原理轴流式泵与风机的工作原理9.39.3.2.2 轴流式泵与风机的工作原理轴流式泵与风机的工作原理


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【本章小结】本章首先介绍了离心泵与风机的基本构造及工作原理，包括离心泵的管路及附件和常用离心泵，同时对离心风机的结构形式做了简单分析；然后对轴流泵与风机的基本构造及工作原理进行了介绍。要求重点掌握离心泵与风机的工作原理，熟悉离心泵与风机的基本构造，不同叶型的叶轮对泵或风机工作的影响，理解轴流泵与风机的工作原理，了解轴流泵与风机的基本构造。

小结

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