叶片式泵原理及设计.pptx
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1、叶片式泵风机原理及设叶片式泵风机原理及设计计闫国军主编闫国军主编目目 录录u第第1 1章章 叶片泵概述叶片泵概述u第第2 2章章 叶片泵基本理论叶片泵基本理论u第第3 3章章 叶片泵的相似理论叶片泵的相似理论u第第4 4章章 叶片泵的空化和空蚀叶片泵的空化和空蚀u第第5 5章章 叶片泵的运转特性及调节叶片泵的运转特性及调节u第第6 6章章 离心泵叶轮的水力设计离心泵叶轮的水力设计u第第7 7章章 压水室和吸水室的水力设计压水室和吸水室的水力设计u第第8 8章章 轴向力、径向力及其平衡轴向力、径向力及其平衡u第第9 9章章 泵的轴封泵的轴封u第第1010章章 轴轴 流流 泵泵 u第第1111章章
2、 叶片泵试验叶片泵试验第一章第一章 叶片泵概述叶片泵概述1.1 叶片泵的原理和分类叶片泵的原理和分类1.1.1 叶片泵的工作原理叶片泵的工作原理u泵是以液体为工作介质,泵是以液体为工作介质,把原动机的机械能转换为把原动机的机械能转换为液体能量的机械,容积式液体能量的机械,容积式泵和叶片式泵泵和叶片式泵(简称叶片简称叶片泵泵)是应用最为广泛的两是应用最为广泛的两类泵。类泵。u在叶片式泵中,能量转换在叶片式泵中,能量转换是在带有叶片的转子及连是在带有叶片的转子及连续绕流叶片的液体介质之续绕流叶片的液体介质之间进行的,叶片与液体介间进行的,叶片与液体介质之间的作用力是惯性力。质之间的作用力是惯性力。
3、图图1-1 泵工作装置简图泵工作装置简图1调节阀调节阀 2排水管排水管 3压水室压水室 4叶轮叶轮 5底阀底阀 6吸水管吸水管1.1.1 叶片泵的工作原理叶片泵的工作原理u叶片式泵在结构上区别于容积式泵的一个基本特点是,其高叶片式泵在结构上区别于容积式泵的一个基本特点是,其高压侧(压水室)与低压侧(吸水室)之间是通过叶轮流道相压侧(压水室)与低压侧(吸水室)之间是通过叶轮流道相互贯通的,而容积式泵的高、低压侧相互之间必须是严格密互贯通的,而容积式泵的高、低压侧相互之间必须是严格密封的。封的。叶片式泵 容积式泵(齿轮泵)1.1.1 叶片泵的工作原理叶片泵的工作原理u叶轮旋转时在进口处能够形成真空
4、度的大小分析叶轮旋转时在进口处能够形成真空度的大小分析 在旋转坐标系下处于相对静止液体中任意一点半径在旋转坐标系下处于相对静止液体中任意一点半径R处的压力为处的压力为 则叶轮进口处的真空度为 1.1.1 叶片泵的工作原理叶片泵的工作原理u假设泵的转速假设泵的转速n=1500rpm,=157s-1,R2=0.2m,R1=0.1m。如。如果泵启动时叶轮、吸水管中充满空气,密度果泵启动时叶轮、吸水管中充满空气,密度=1.293kg/m3,则,则泵叶轮进口处的真空度为:泵叶轮进口处的真空度为:如果泵启动时叶轮、吸水管中灌满水,叶轮进口最大真空度为:如果泵启动时叶轮、吸水管中灌满水,叶轮进口最大真空度为
5、:当然真空度只能小于当然真空度只能小于0.1MPa0.1MPa,如果绝对压力低于水的饱和,如果绝对压力低于水的饱和蒸汽压,水就会汽化。实际上泵启动时转速是逐渐升高的,一蒸汽压,水就会汽化。实际上泵启动时转速是逐渐升高的,一旦泵叶轮进口处的真空度达到能够吸上水的程度,水流就会在旦泵叶轮进口处的真空度达到能够吸上水的程度,水流就会在大气压力的作用下推开底阀开始流动,叶轮就连续向外排水,大气压力的作用下推开底阀开始流动,叶轮就连续向外排水,泵就可以启动正常工作了。泵就可以启动正常工作了。1.1.1 叶片泵的工作原理叶片泵的工作原理u叶片泵启动时必须注满水,使水体淹没叶轮后才能启动,图叶片泵启动时必须
6、注满水,使水体淹没叶轮后才能启动,图1-1中的底阀(单向阀)就是为灌液体时用的,以防止灌泵的液体中的底阀(单向阀)就是为灌液体时用的,以防止灌泵的液体进入吸液池而灌不满叶轮。进入吸液池而灌不满叶轮。u如果泵进口是有压来流,或者吸液池液面高于叶轮形成倒灌,如果泵进口是有压来流,或者吸液池液面高于叶轮形成倒灌,或者通过技术措施使吸水管路形成足够的真空度比如自吸泵,或者通过技术措施使吸水管路形成足够的真空度比如自吸泵,那么叶片泵也就不需要灌水,能够直接启动了。那么叶片泵也就不需要灌水,能够直接启动了。u叶片泵在工作过程中吸水管路应该具有良好的密封条件,防止叶片泵在工作过程中吸水管路应该具有良好的密封
7、条件,防止漏气,以避免破坏叶片泵正常工作所需的真空条件。漏气,以避免破坏叶片泵正常工作所需的真空条件。1.1.2 叶片泵的主要部件叶片泵的主要部件u对叶片泵性能产生关键影响的部件是叶片泵过流部分对叶片泵性能产生关键影响的部件是叶片泵过流部分的结构,在离心泵中,过流部件包括吸水室、叶轮和的结构,在离心泵中,过流部件包括吸水室、叶轮和压水室。压水室。u叶轮及其驱动轴系是转动件,其他都是静止件。叶轮及其驱动轴系是转动件,其他都是静止件。1.1.2 叶片泵的主要部件叶片泵的主要部件一、一、吸水室吸水室 吸水室(吸入室、吸液室)位于叶轮之前,其功用是吸水室(吸入室、吸液室)位于叶轮之前,其功用是将液体从
8、吸水管路引入叶轮的进口处。将液体从吸水管路引入叶轮的进口处。u为了使泵有较好的性能,要求液体流过吸水室时水力损失最小为了使泵有较好的性能,要求液体流过吸水室时水力损失最小和液体进入叶轮进口时速度分布均匀和液体进入叶轮进口时速度分布均匀u按结构吸水室可分为直锥形吸水室、弯管形吸水室、环形吸水按结构吸水室可分为直锥形吸水室、弯管形吸水室、环形吸水室、半螺旋形吸水室等几种室、半螺旋形吸水室等几种 锥形吸水室、螺旋形压水室锥形吸水室、螺旋形压水室环形吸水室1.1.2 叶片泵的主要部件叶片泵的主要部件二、叶轮二、叶轮u 叶轮是将能量传给液体的部件。叶轮是将能量传给液体的部件。液体流过叶轮时从叶轮处得到液
9、体流过叶轮时从叶轮处得到能量,于是液体的动能与压能均增大,叶轮是泵过流部件的核能量,于是液体的动能与压能均增大,叶轮是泵过流部件的核心。心。u根据液体从叶轮流出的方向不同,叶轮分为根据液体从叶轮流出的方向不同,叶轮分为离心式离心式(径流式径流式)、混流式混流式(斜流式斜流式)和和轴流式轴流式三种,相对应的泵称之为离心泵、混三种,相对应的泵称之为离心泵、混流泵和轴流泵。流泵和轴流泵。u离心泵或混流泵的叶轮按结构不同有离心泵或混流泵的叶轮按结构不同有闭式、半开式和开式闭式、半开式和开式三种三种 1.1.2 叶片泵的主要部件叶片泵的主要部件三、压水室三、压水室 压水室位于叶轮出口之后,其作用是收集从
10、叶轮中高压水室位于叶轮出口之后,其作用是收集从叶轮中高速流出的液体,使其速度降低,转变速度能为压能并且把液体速流出的液体,使其速度降低,转变速度能为压能并且把液体按一定要求送入下级叶轮进口或送入排出管路。按一定要求送入下级叶轮进口或送入排出管路。u压水室主要分为压水室主要分为螺旋形压水室、导叶、环形压水室螺旋形压水室、导叶、环形压水室等。等。1.1.2 叶片泵的主要部件叶片泵的主要部件四、四、结构部件结构部件 叶片泵的主要部件除了过流部件外,还有叶片泵的主要部件除了过流部件外,还有泵壳、密封环、轴和轴承、轴封等结构部件。泵壳、密封环、轴和轴承、轴封等结构部件。1泵壳泵壳 泵壳也称泵体,它将吸水
11、室、压水室、叶轮室泵壳也称泵体,它将吸水室、压水室、叶轮室等非转动的固定部分联结成一体。等非转动的固定部分联结成一体。根据泵体的外观,可将泵基本分为蜗壳式和圆筒式两根据泵体的外观,可将泵基本分为蜗壳式和圆筒式两种结构型式。根据壳体剖分面的情况,又有中开式与种结构型式。根据壳体剖分面的情况,又有中开式与整体式之分。整体式之分。2口环口环 离心泵叶轮的吸入口外缘与泵壳之间留有一定离心泵叶轮的吸入口外缘与泵壳之间留有一定的间隙,此间隙过小将引起机械磨损,过大泄漏量大。的间隙,此间隙过小将引起机械磨损,过大泄漏量大。为使间隙尽量地小同时又使磨损后便于更换与修复,为使间隙尽量地小同时又使磨损后便于更换与
12、修复,一般在叶轮吸入口外侧及相对应的泵体部位上分别镶一般在叶轮吸入口外侧及相对应的泵体部位上分别镶装一个口环,此环磨损后很容易更换。由于其既可减装一个口环,此环磨损后很容易更换。由于其既可减少泄漏,又能承受磨损,所以称为减漏环或承磨环。少泄漏,又能承受磨损,所以称为减漏环或承磨环。1.1.2 叶片泵的主要部件叶片泵的主要部件u3泵轴和轴承泵轴和轴承 泵轴借轴承的支承,带动泵体中的叶轮旋转,泵轴借轴承的支承,带动泵体中的叶轮旋转,它是泵的主要零件。轴上除装有叶轮外,还装有轴套、联轴它是泵的主要零件。轴上除装有叶轮外,还装有轴套、联轴器或皮带轮等零件、组合成为泵的转子。泵轴的放置方式有器或皮带轮等
13、零件、组合成为泵的转子。泵轴的放置方式有立式、卧式或斜式之分。立式、卧式或斜式之分。u轴承是支撑泵转子的部件,承受径向和轴向载荷。一般轴径轴承是支撑泵转子的部件,承受径向和轴向载荷。一般轴径在在70mm以下的泵轴采用滚动轴承,轴径大于以下的泵轴采用滚动轴承,轴径大于100mm的泵则的泵则用滑动轴承。用滑动轴承。u4轴封机构轴封机构 在泵轴穿出泵壳的地方,旋转的泵轴和固定的在泵轴穿出泵壳的地方,旋转的泵轴和固定的泵体之间设有轴封机构,起着密封的作用。一般叶片泵最常泵体之间设有轴封机构,起着密封的作用。一般叶片泵最常用的是填料密封和机械密封。用的是填料密封和机械密封。u5平衡机构平衡机构 泵运转时
14、在叶轮上会产生很大的轴向力,轴承泵运转时在叶轮上会产生很大的轴向力,轴承难以承受,必须用各种平衡方法将大部分轴向力平衡掉,使难以承受,必须用各种平衡方法将大部分轴向力平衡掉,使轴承不承受或承受很小一部分轴向力。轴承不承受或承受很小一部分轴向力。1.1.3 叶片泵的分类和型号叶片泵的分类和型号u一、叶片泵的分类一、叶片泵的分类1.1.3 叶片泵的分类和型号叶片泵的分类和型号u2.叶片泵的型号叶片泵的型号1.2 叶片泵的主要性能参数叶片泵的主要性能参数u叶片泵的工作状况通常用性能参数来表示,其主要性叶片泵的工作状况通常用性能参数来表示,其主要性能参数有能参数有流量、扬程、转速、效率和空化余量流量、
15、扬程、转速、效率和空化余量等,空等,空化余量是表示叶片泵抗空化性能的主要参数。化余量是表示叶片泵抗空化性能的主要参数。u一、流量一、流量q 流量是泵在单位时间内通过泵出口截面的液体量流量是泵在单位时间内通过泵出口截面的液体量(体积或体积或质量质量)。u体积流量体积流量用用qV表示,单位是表示,单位是m3s,m3h,ls等。等。一般没有特别指明,用表示体积流量。一般没有特别指明,用表示体积流量。u质量流量质量流量用用qm表示,单位是表示,单位是kgs、kgh等。等。u流量和体积流量的关系为流量和体积流量的关系为1.2 叶片泵的主要性能参数叶片泵的主要性能参数二、扬程二、扬程Hu扬程扬程是泵出口截
16、面(泵出口法兰处是泵出口截面(泵出口法兰处)和泵进口截面和泵进口截面(泵进口法兰泵进口法兰处处)单位重量液体的能量差值,也就是单位重量液体通过泵获单位重量液体的能量差值,也就是单位重量液体通过泵获得的有效能量。得的有效能量。u按扬程定义其单位是按扬程定义其单位是m,即被抽送液体的液柱高度,习惯简,即被抽送液体的液柱高度,习惯简称为米。称为米。泵的扬程表征泵本身的性能,只和泵进、出口法兰处的液体的能量有关,而和泵装置无直接关系.。1.2 叶片泵的主要性能参数叶片泵的主要性能参数u三、转速三、转速n 转速是叶轮和轴单位时间内旋转的圈数,单位为转每分转速是叶轮和轴单位时间内旋转的圈数,单位为转每分(
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