环保设备基础泵与风机

泵壳是泵体的外壳，它包围着叶轮，在叶轮四周形成一个截 面积逐渐扩大的蜗壳形通道。此外，泵壳还设有与叶轮所在 平面垂直的入口和切线出口。
离心泵的工作原理 ①叶轮被泵轴带动旋转， 对位于叶片间的流体做 功，流体受离心力的作 用，由叶轮中心被抛向 外围，从而在叶轮中心 形成低压，低位槽中的 液体被源源不断地吸上， 形成泵的连续工作。 ②泵壳汇集从各叶片间 被抛出的液体，这些液 体在壳内顺着蜗壳形通 道逐渐扩大的方向流动， 使流体的动能转化为静 压能，减小能量损失。 所以泵壳的作用不仅在 于汇集液体，它更是一 个能量转换装置。
n Q/ j ns = 3.65 ( H / i )3/4 (2-12) 式中Q为泵的流量，m3/s；H为泵的扬程，m；n为 泵轴转速；i为叶轮级数；j为首级叶轮吸入口数。 风机的比转速的表达式为：
n Q/ j ny = 3/4 p0
(2-13)
式中p0为进口为标准状态时风机产生的全压，Pa。
2.2.6 允许吸上真空高度和允许气蚀余量 气蚀是指反复出现液体汽化和凝聚过程使金 属表面材料受到破坏的现象。气蚀发生时使 液流的过流断面面积减小，导致泵内流量减 小，严重时液流间断，泵的工作中断，还可 形成冲击和化学腐蚀。 允许吸上真空高度是泵入口处的最大真空值 减去0.3的安全量后得到的数值。 允许气蚀余量是指单位重量液体所具有超过 饱和蒸汽压力的富裕能量，数值为泵的临界 气蚀余量加上0.3的安全量后得到的数值。
2.1.2.2 轴流式泵与风机的工作原理 当原动机驱动寖在流体中的 叶轮旋转时，轮内流体就相 对叶片做绕流运动，并对叶 片作用一个升力，而叶片也 会同时给流体一个与升力大 小相等方向相反的反作用力， 称为推力，这个叶片推力对 流体做功，使流体的能量增 加，并沿轴向流出叶轮后经 导叶进入压出管路。 轴流式泵与风机具有结构紧 凑、外形尺寸小、重量轻等 优点。
⑵按用途不同分类： 一般用途离心通风机(代号缩写为T)：用于一般通风换气，输送清洁空气或与 空气性质相近的气体。 排尘离心通风机(代号缩写为C)：用于排送含有灰尘的空气，如砂轮磨铰、锯 屑、刨花以及气力输送等。 煤粉离心通风机(代号缩写为M)：用于热电厂输送煤粉。 锅炉离心通风机(代号缩写为G)：以及锅炉引风机：用于热电站和其他工业蒸 汽锅炉送风及排烟。送风的称通风机，排烟的称引风机。 矿井离心通风机(代号缩写为K)：用于矿井通风换气，在风机进风口都有进气 室和节流装置。 防腐离心通风机(代号缩写为F)：用于排送腐蚀性气体。 防爆离心通风机(代号缩写为B)：用于排送易燃易爆气体，如石油、化工等气 体。此类风机的叶轮与机壳大多为有色金属材料，如铝等制造。 高温离心通风机(代号缩写为W)：用于排送温度200℃以上的气体，主要用于 冶金、电站、化工等部门。 工业炉通风机(代号缩写为GY)：用于工业炉鼓风。 空调通风机(代号缩写为KT)：用于空气调节。 冷却通风机(代号缩写为L)：用于工业冷却通风。 特殊风机(代号缩写为TE)：为个别特殊用途设计的离心通风机。
p2 − p1 v2 − v1 H= + + ( z2 − z1 ) ρg 2g
(2-4)
2.2.2.2 风机的能头 风机的能头称为全压或压头，包括静压和动压。全压指单位体 积气体流过风机的能量增量。常用P表示，单位为Pa或mm水柱。 风机的全压计算公式为：
p = ( p2 +
ρv
2
2 2
) − ( p1 +
离心泵的工作原理 ③大型叶轮的后盖板上有 平衡孔，用来消除轴向推 力。离开叶轮周边的液体 压力已经较高，有一部分 会渗到叶轮后盖板后侧， 而叶轮前侧液体入口处为 低压，因而产生了将叶轮 推向泵入口一侧的轴向推 力。这容易引起叶轮与泵 壳接触处的磨损，严重时 还会产生振动。平衡孔使 一部分高压液体泄漏到低 压区，减小叶轮前后的压 力差。但也会引起泵效率 的降低。
Q• p Ne = 1000
102
(2-10)
ρ为输送流体的密度，kg/m3；Q为流体的流量，m3/s；H为 扬程，m；p为压头，Pa。 泵或风机的轴功率的公式为：
ρ QH Q • p N= = 102η 1000η
(2-11)
2.2.4 转数 转速是指泵或风机叶轮每分钟的转数，单位为r/min。 2.2.5 比转速 比转速是用泵或风机最佳工况时的流量、扬程及转速组成的算 式表示。 泵的比转速的表达式为：
液体的总能头由压力能头、速度能头和位置 能头组成：
p2 v E2 = + + z2 ρ g 2g
2 2
(2-2)
p1 v12 E1 = + + z1 ρ g 2g
(2-3)
式中p2、p1为泵出口、进口断面中心处的液 体压力，N/m2；v2、v1为泵出口、进口断面 上液体的平均流速，m/s；z2、z1为泵出口、 进口断面中心到基准面的距离，m。则泵的 扬程为： 2 2
静态) 密封环 (静态 静态
密封的冷却是依靠介质。 必须有微微的泄露，以便充分冷却。 轴功率增大 、效率减小 ，增加运行费用。 对水泵的轴有磨损，因此必须加轴套。 很少使用
轴 (转动 转动) 转动
填料箱
机械密封 (工作原理 工作原理) 工作原理
叶轮是泵的核心部件，由4-8片叶片组成，构成了数目相同的 液体通道。叶轮按有无盖板分为开式、半开式和闭式；按进 水口的数量分为单吸和双吸；涡轮（turbine译音为透平，典 型的涡轮为一边大一边小）。
ρv
2
2 1
(2-7)
风机的静压不是风机出口的静压，也不是风机出口与进口的静压 差。由于风速较大，动压占有较高的比重，静压较小。
2.2.3 功率与效率 功率是指泵或风机的输出功率，是电动机传到泵或风机轴上 的功率，又称轴功率。用N表示 ，kw。 效率是泵或风机总效率的简称，指泵或风机的输出功率和输 入功率之比的百分数。公式为： Ne (2-8) η= × 100% N 式中Ne为泵或风机的输出功率，又称有效功率，表示单位时 间内通过泵或风机的流体所获得的总能量，kw。 ρ QH 泵的有效功率为： Ne = (2-9) 风机的有效功率为
2.1.2.5容积式泵与风机
1、容积式泵的工作原理 螺杆泵：又名莫诺泵，是一种具有独特构造的容积 泵。主要由驱动电动机及减速机、连轴杆及连杆箱、 定子及转子等部分组成。螺杆泵的转子是一根具有 大导程的螺杆，根据所输送介质的不同，转子由高 强度合金钢、不锈钢等制成。为了抵抗介质对转子 表面的磨损，转子的表面都经过硬化处理，或镀一 层耐蚀、高硬度的铬层。转子表面的光洁程度非常 高，这样才能保证转子在定子中转动自如，并减少 对定子橡胶的磨损。转子在其吸入端通过联轴器等 方式与连轴杆连接，在其排出端则是自由状态。在 污水处理厂，螺杆泵主要输送生污泥、消化污泥以 及浮渣、混凝剂溶液等。定子的外壳一般用钢管制 成，两端有法兰与连杆箱及排出管相连接，钢管内 是一个具有双头螺纹的弹性衬套，用橡胶或合成橡 胶等材料制成。
2.1.2 泵和风机的工作原理 2.1.2.1 离心式泵与风机的工作原理 ⑴离心式泵的组成和工作原理 离心式泵包括卧式泵、立式泵、潜水泵、清水泵、 污水泵、浓浆泵。
2.1.2 泵和风机的工作原理 2.1.2.1 离心式泵与风机的工作原理 ⑴离心式泵的组成和工作原理 离心式泵的主要部件是叶轮、泵壳、泵轴、轴封（机 械密封、填料）、轴承。
2、容积式风机的工作原理 罗茨鼓风机是低压容积式鼓风机，主要由汽缸和端 盖、转子、轴、轴承、同步齿轮等组成。转子用球 墨铸铁制造，断面型线有渐开线型、圆弧型和摆线 型。转子头数有2头或3头。2头的转子均为直叶，3 头转子有直叶和扭叶两种。
装在两根平行轴上的两个转子相互啮合，以相反方 向旋转，随着转子的旋转交替形成吸气气穴，吸入 一定容积的气体，气体在缸内推移、压缩和升压， 最后从排气口排出。两个转子用一对同步齿轮保持 相互位置，转子互相不接触。转子与转子、转子与 气缸之间都有一定间隙。
环保设备及课程设计
授课教师：QHDHOUZHONGLIN
第二章 环保动力设备——泵与风机的选择
泵与风机是提供流体流动动力的流体机械。 通常把提高液体机械能的机械称为泵，把提 高气体机械能的机械称为风机。 本章的重点为泵及风机的分类、工作原理、 主要性能参数、性能曲线和泵与风机的选择。
第二章 环保动力设备——泵与风机的选择
轴流式混流泵
2.1.2.3 混流式泵与风机的工作原理: 混流式泵和风机因 流体是沿介于轴向 与径向之间的圆锥 面方向流出叶轮， 工作原理是部分利 用叶型升力、部分 利用惯性离心力的 作用。 混流式泵与风机的 特点是流量较大、 压头较高。
2.1.2.4 真空泵 水环式真空泵的工作原理：
是星状叶轮偏心地装在圆 筒形工作室内，当叶轮在 原动机带动下旋转时，原 先灌满工作室的水被叶轮 甩至工作室内壁，形成一 个水环，水环内壁上部与 轮毂相切，下部形成一个 月牙形的气室。右半个气 室顺着叶轮旋转方向，使 两叶片之间的空间容积逐 渐增大，压力降低，因此 将气体从吸入口吸入；左 半个气室顺着叶轮旋转方 向，使两叶片之间的空间 容积又逐渐减小，增加吸 入空气的压力，使气体从 排气口排出。
ρv
2
2 1
)
(2-5)
式中p2、p1为风机出口、进口断面中心处的气体压力，Pa；v2、 v1为泵出口、进口断面上气体的平均流速，m/s；ρ为气体密度， kg/m3。 2 ρ v2 风机的动压为： pd = (2-6)
2
风机的静压为风机全压减去风机出口动压，假设z1=z2则：
pj = ( p2 − p1 ) −
2.1 泵与风机的分类及工作原理 2.1.1 泵与风机的分类 2.1.1.1 按泵产生的压力分类 ⑴低压泵（全压小于2Mpa） ⑵中压泵（全压在2-6Mpa） ⑶高压泵（全压大于6Mpa）
2.1.1.2 根据泵与风机的结构和工作原理分类 ⑴叶片（轮）式泵与风机 依靠装在主轴上的叶轮旋转，由叶轮上的叶片对流体做 功，从而使流体获得能量。包括：离心式、轴流式、混 流式。 ⑵容积式泵与风机 利用机械内部的工作室容积周期性的变化来吸入或排出 流体。包括：活塞泵、齿轮泵、螺杆泵 、罗茨风机。 ⑶其他类型的泵与风机 无法归入叶片式或容积式的各类泵与风机。 包括：射 流泵、真空泵、水锤泵等。