泵与泵站(第五版)第三章其他泵与风机.
泵与泵站(第五版)第三章其他泵与风机
泵与泵站(第五版)第三章其他泵与风机教案一、教学内容本节课的教学内容选自《泵与泵站(第五版)》第三章其他泵与风机。
本章主要介绍了除常规离心泵、轴流泵和混流泵以外的其他类型泵和风机的结构、工作原理、性能参数及应用场合。
具体内容包括：螺杆泵、漩涡泵、隔膜泵、磁力泵、轴流风机的结构与工作原理，以及它们在工程中的应用案例。
二、教学目标1. 使学生了解并掌握其他类型泵和风机的结构、工作原理及性能参数，提高学生对泵与泵站工程知识的全面理解。
2. 通过案例分析，使学生能够根据实际工程需求选择合适的泵和风机类型。
3. 培养学生分析问题和解决问题的能力，提高学生的实践应用能力。
三、教学难点与重点1. 教学难点：其他类型泵和风机的结构特点、工作原理及性能参数的计算。
2. 教学重点：各种泵和风机的结构、工作原理，以及在不同工程中的应用。
四、教具与学具准备1. 教具：多媒体教学设备、黑板、粉笔。
2. 学具：教材、笔记本、三角板、直尺。
五、教学过程1. 情景引入：通过展示实际工程中的泵与风机应用场景，引导学生思考不同类型泵和风机的结构与工作原理。
2. 理论讲解：讲解螺杆泵、漩涡泵、隔膜泵、磁力泵、轴流风机的结构、工作原理及性能参数。
3. 案例分析：分析实际工程中各种泵和风机的应用案例，引导学生根据工程需求选择合适的泵和风机类型。
4. 课堂互动：提问学生对课堂内容的掌握情况，解答学生的疑问。
5. 随堂练习：布置练习题，让学生运用所学知识解决实际问题。
六、板书设计1. 其他类型泵的结构、工作原理及性能参数。
2. 其他类型风机的结构、工作原理及性能参数。
3. 各种泵和风机在工程中的应用案例。
七、作业设计1. 作业题目：（1）简述螺杆泵、漩涡泵、隔膜泵、磁力泵、轴流风机的结构特点及工作原理。
（2）根据工程需求，选择合适的泵和风机类型，并说明理由。
2. 答案：（1）螺杆泵：结构特点为单级单吸，工作原理为偏心螺旋；漩涡泵：结构特点为单级单吸，工作原理为高速旋转的叶轮产生涡流；隔膜泵：结构特点为偏心轴，工作原理为隔膜往复运动；磁力泵：结构特点为磁力传动，工作原理为磁力驱动；轴流风机：结构特点为动叶可调节，工作原理为气流沿轴线方向流动。
《泵与泵站》课件03-a(第3章 其他泵 与 风 机 )
螺旋 泵的 特点
其他型泵
计量泵：又称比例泵。计量泵的传动装置是通过偏心轮把电机的旋转运动变成柱塞的往复运动。偏心轮 的偏心距可调，以此来改变柱塞往复的行程，从而达到调节和控制泵的流量的目的。计量泵一般用于要 求输液量十分准确或几种液体要求按一定配比输送的场合。
隔膜泵因其独特的结构，适宜输送腐蚀性液体或悬浮液。
3
2 4
1 5
QBY 型气动隔膜泵
其其他他型型泵的泵 齿轮泵：旋转类正位移泵。两齿轮在泵吸入口脱离啮合，形成低压区，液体被吸入并随齿轮的转动被强 行压向排出端。在排出端两齿轮又相互啮合形成高压区将液体挤压出去。 齿轮泵可产生较高的扬程，但流量小。适用于输送高粘度液体或糊状物料，但不宜输送含固体颗粒的悬 浮液。
§3.1 射流泵
射流泵装置的设计【例3-1】
① 确定射流泵工作压力 和出口压力
已知：Q2=5L/s， H2=7m ，H1=33m
② 选择最优参数
压力比：
查表3-1，得到最优参数α=1.12，m=0.23
射流 泵的 设计
③ 计算工作液体压力和吸入H流2 量。校0.核27它们能否满足设计要求 H1 H2
多级低速离心鼓风机
§3.6 离心式风机
流量 压头（总压） 功率 效率 转速 离心 式风 机的 性能 参数
其他型风机
罗茨鼓风机（容积式风机、正位移类型） 工作原理：与齿轮泵相似。 结构：由机壳和腰形转子组成。 两转子之间、转子与机壳之间间隙很小，无过多泄漏。 改变两转子的旋转方向，则吸入与排出口互换。
射流 泵的 分类
3第三章 泵与风机的叶片理论
离心力
压力增加
第一节 流体在离心式封闭叶轮中的获能分析
2. 单位重力作用下流体的动能增量
第二节 流体在叶轮中的运动及速度三角形
一、流体在离心式叶轮中的运动分析
3. 单位重力作用下流体的总能头
讨论：流体获能与旋转速度、叶轮内直径、外直径 的关系？
流体在叶轮内的运动是一种 流体 在叶轮内的运动是一种复合运动 复合运动，即 ，即： ： uw
第四节 离心式叶轮的叶片形式
第四节 离心式叶轮的叶片形式
离心泵，一般采用后弯式 （1）从流体所获得的扬程看，前向叶片最大， 径向叶片稍次，后向叶片最小。 （2）从效率观点看，后向叶片最高，径向叶片 从效率观点看 后向叶片最高 径向叶片 居中，前向叶片最低。 （3）从结构尺寸看，在流量和转速一定时，达 到相同的压力前提下，前向叶轮直径最小，而 径向叶轮直径稍次，后向叶轮直径最大。 （4）从工艺观点看，直叶片制造最简单。 流动液体，功率大，为提高效率，降低轴功率。 离 风机 离心风机，三种叶型都有。 种叶型都有 要求高效低噪，采用后弯； 要求总风压高，前弯； 要求不易积灰，径向，如排粉机。
第三节 叶片式泵与风机的基本方程
三、基本方程式分析 1. 预旋的存在及其对理论扬程的影响： 进入叶轮前的旋转运动称为预旋 分为正预旋（ α1∞为锐角），负预旋（ α1∞为钝角） 预旋发生的原因很复杂，至今无定论 预旋发生的原因很复杂 至今无定论 预旋可以改善流体流动，但会影响理论扬程
绝对速度角 相对流动角
对于水泵：ψ1 =0.75~0.88 ψ2 =0.85~0.95
当流体径向进入叶轮，通 常选用α1为佳
第三节 叶片式泵与风机的基本方程
基本方程式（欧拉方程）
第三节 叶片式泵与风机的基本方程
《泵与泵站》课程教学大纲
课程编号：13011339《泵与泵站》课程教学大纲学时：40 学分：2.5一、课程基本信息1．课程英文名称：Pump and pump Station2．授课对象：给排水科学与工程专业四年制本科3．课程性质：必修课4．课程类型：学科基础课5．任务和要求：任务：讲授水泵的工作原理；基本构造；基本方程；特性曲线；吸水性能；运行工况；给排水泵站的工艺设计。
基本要求：了解各类水泵的工作原理；基本构造；性能特点；掌握离心泵定速、调速、换轮、串联、并联运行工况的求解原理和方法；掌握给排水泵站的工艺设计方法、步骤，并能进行给排水泵站的工艺设计。
6．与其它课程的联系：先修课程：水力学、工程制图等。
后续课程：水源工程、给水排水管道工程、建筑给水排水工程、水工艺与工程概论等。
7．课程考核：考核方法：闭卷成绩组成：考勤、作业、平时表现及实验等。
二、课程教学内容及学时分配1．课程教学内容：第1章绪论教学内容：水泵的定义、分类；水泵及水泵站的作用和地位。
第2章叶片式泵教学内容：离心泵工作原理、基本构造、主要零件；叶片泵的基本性能参数；离心泵基本方程；离心泵的特性曲线；离心泵装置运行工况；离心泵吸水性能；离心泵泵机组的安装、使用、维护；轴流泵、混流泵及其它给排水常用的叶片泵。
重点与难点：离心泵及轴流泵的工作原理、基本构造；离心泵的基本方程；特性曲线；吸水性能；离心泵装置定速、调速、换轮、串联、并联运行工况；第3章其他泵与风机教学内容：射流泵；气升泵；往复泵；螺旋泵。
第4章给水泵站教学内容：泵站分类与特点；泵的选择；泵站配电与自控；泵机组的布置与基础；吸水和压水管路；泵站水锤及防护；泵站辅助设施；泵站土建要求；给水泵站工艺设计。
重点与难点：水泵机组布置、吸水管路、压水管路、工艺设计方法。
第5章排水泵站教学内容：排水泵站的分类与特点；污水泵站工艺特点；雨水泵站工艺特点；合流泵站工艺特点；螺旋泵站工艺特点；排水泵站工艺设计。
重点与难点：排水泵站工艺设计。
《泵与风机》第三章—相似理论在泵与风机中的应用
3.4 比转速 3.5 无因次性能曲线 3.6 通用性能曲线
3.1 相似条件
一. 几何相似
几何尺寸成比例且比值相等；
b1 p b1m b2 p b2m D1 p D1m D2 p D2m Dp Dm const
对应角度、叶片数相等
1 p 1m
2 p 2m
雷诺数Re：惯性力和黏性力的准则数 且Re＞105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。
3.2 相似定律—性能参数间的相似关系
一. 流量相似关系
qv A2v2mv D2b2 2v2mv
qVp qVm
如几何相似 如运动相似
D2 pb2 p 2 p v2 mpVp D2mb2m 2mv2mmVm
qV p qVm ( D2 p D2 m )
3
p qVp H pmmVmhm Pm m qVm H mmpVphp
Pp
n p vp nm vm
2
hp ( ) ( ) Hm D2m nm hm
Hp D2 p np
2
p D2 p Pm m D2 m
Pp
5
n p mm n m mp
3
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
qVp qVm
Hp
容积效率和流动效率相等； 转速相差不大时（比值为1～2） 机械效率相等。
qV qV D 3n D 3n const 2 p 2 m
泵与风机
Pump and Air-blower
上海电力学院 能源与环境工程学院 工程热物理学科
泵与泵站课程教学大纲
南昌大学科学技术学院理工学科部《泵与泵站》课程教学大纲适用专业：给水排水科学与工程专业二○一五年七月《泵与泵站》课程教学大纲一、课程基本信息二、课程内容及基本要求第一章绪论课程内容：1、泵与泵站在给水排水事业中的作用和地位。
2、泵的定义及分类。
3、泵与泵站运行管理的发展趋势。
基本要求：1、了解泵与泵站在给水排水事业中的作用和地位。
2、掌握泵的定义及分类。
3、了解泵与泵站运行管理的发展趋势。
本章重点：泵的定义及分类。
本章难点：泵的定义及分类。
第二章叶片式泵课程内容：1、离心泵的工作原理与基本构造。
2、离心泵的主要零件。
3、叶片泵的基本性能参数。
4、离心泵的基本方程式。
5、离心泵装置的总扬程。
6、离心泵的特性曲线。
7、离心泵装置定速运行工况。
8、离心泵装置调速运行工况。
9、离心泵装置换轮运行工况。
10、离心泵并联及串联运行工况。
11、离心泵吸水性能。
12、离心泵机组的使用与维护。
13、轴流泵及混流泵。
14、给水排水工程中常用的叶片泵。
基本要求：1、掌握离心泵的工作原理与基本构造。
2、熟悉离心泵的主要零件。
3、熟悉叶片泵的基本性能参数。
4、理解离心泵的基本方程式、离心泵装置的总扬程、离心泵的特性曲线。
5、掌握离心泵装置定速运行工况、调速运行工况、换轮运行工况、并联及串联运行工况。
6、理解离心泵吸水性能。
7、了解离心泵机组的使用与维护、轴流泵及混流泵，以及给水排水工程中常用的叶片泵。
本章重点：离心泵的工作原理与基本构造；叶片泵的基本性能参数；离心泵的基本方程式、离心泵装置的总扬程、离心泵的特性曲线；离心泵装置定速运行工况、调速运行工况、换轮运行工况、并联及串联运行工况；离心泵吸水性能。
本章难点：离心泵的基本方程式、离心泵装置的总扬程、离心泵的特性曲线；离心泵装置定速运行工况、调速运行工况、换轮运行工况、并联及串联运行工况。
第三章其他泵与风机课程内容：1、射流泵2、气升泵3、往复泵4、螺旋泵5、水环式真空泵6、插桶泵7、离心式风机与轴流式风机基本要求：1、掌握射流泵。
泵与泵站复习资料
泵于泵站复习：一.概述内容：1.泵与风机：1）泵：输送液体的机械（水、油）；2）风机：输送气体的机械（空气、烟气、煤粉/空气混合物）；3）泵与风机都是提高机械能的设备；4）泵与风机区别的缘故是因为气体和液体的密度和压缩性有显然的不同2.泵的作用：从低处输送到高处，从低压送至高压，沿管道送至较远的地方；为达到此目的，必须对流体参加外功，以克服流体阻力及补充输送流体时所不足的能量。
3.表压和真空度：e.g.某台离心泵进、出口压力表读数分离为220mmHg(真空度)及1.7kgf/cm2(表压)。
若当地大气压力为760mmHg，试求它们的绝对压力各为若干（以法定单位表示）？解泵进口绝对压力P1=760-220=540mmHg=7.2*104Pa泵出口绝对压力P2=1.7+1.033=2.733kgf/cm2=2.68*105Pa其中kgf表示千克力，1kgf=9.8N;1mmHg=0.133kpa第 1 页/共7 页4.伯努利方程1），适用于不可压缩非粘性的流体。
Gz为单位质量液体所具有的位能p/ρ为单位质量液体所具有的静压能因质量为m、速度为u的流体所具有的动能为mu2/2，u2/2为单位质量流体所具有的动能作用：分析和解决流体输送有关的问题，用于液体流动过程中流量的测定，以及调节阀流通能力的计算2）按照伯努利方程可以知道，倘若想从下向上送水，倘若不开泵，得到上面的流速不存在，因此表明，泵是流体输送机械，能够对流体做功，提供能量第一节：水泵与水泵站1.环境工程给排水主要包括：给水输送、污水排放、单元设备进水、冲洗2.泵：是输送液体或使液体增压的机械。
它将原动机的机械能或其他外部能量传送给液体，使液体能量增强。
3.泵在各个部门的应用。
异常耗电4.泵站；由形式和规格不同的多个泵单元组成的有机枢纽5.市政给排水：取水泵站：一级；输送至用户：二级泵站6.泵是生产设备中主要能源消耗者（95—98%）——所以合理设置是降低能源消耗的主要途径7.发展趋势：大型化容量化；高扬程化高速化；系列化，通用化，标准化——三化8.泵的分类：按驱动主意分：电动泵和水轮泵等；按结构可分：单级泵和多级泵；按用途可分：锅炉给水泵和计量泵等；按输送液体的性质可分：水泵、油泵和泥浆泵等。
泵与风机
3.2.泵和风机工作原理
离心式泵与风机为例
3.3泵与风机的主要性能参数
主要性能参数： 流量、能头（扬程、风压）、功率、效率、转速、比 转速、允许吸上真空高度，允许汽蚀余量 ---允许吸上真空高度是指泵内部开始发生汽蚀时，泵 入口处用所送液体柱表示的最大真空值(Hsmax)减去 0.3的安全量后所得数值([Hs])。即[Hs]= Hsmax－0.3。 如运行泵的入口处吸上真空高度Hs＜[Hs]，则不会产 生汽蚀现象。 允许汽蚀余量是指泵的临界汽蚀余量△hmin，加上 0.3的安全量后的数值，记为[△h] ，即[△h]= hmin+0.3。
风机的选择
风机的性能包括压力、流量、效率、主轴转
速和功率。 风机命名： 包括：名称、型号、机号、传动方式、旋转方 向、风口位置等 例：G4-73-11NO18D右90˚ (一般用途的风机代号 T 可省略)
风机选择步骤及方法
了解工程工况装置的用途、管路布置、装机位置、被输送 气体性质等； 确定工况要求的最大风量Q和风压（全压）p； 确定风机类型； 将使用工况状态下的风量Q和风压p换算为实际测试状态下 的风量Q0和风压p0； 当风机的类型选定后，要根据标准状态下的风量Q0和风压 p0，从产品目录中的性能曲线或性能表选择合适的机号和 转数。 根据风机安装位置，确定风机旋转方向和风口角度； 若输送气体的密度大于1.5kg/m3时，需核轴周功率。
风机性能的变化
风机叶轮转速改变的影响 （1）压力（全压或静压）与转速改变的平方成正比。 P2/P1=
（2）当压力与风量的变化满足P=KQ2时，风量与转 速的改变成正比。 （3）功率(轴承等机械效率损失忽略不计）与转速改 变的立方成正比。 （4）风机效率不变或变化很小。
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射流泵的性能参数
被抽液体流量 Q2 流量比 工作液体流量 Q1
射流泵扬程 H2 压头比 工作压力 H1 H 2 喷嘴断面 F1 断面比m 混合室断面 F2
3.1.2 射流泵优点、缺点 优点： 1、构造简单、尺寸小、重量轻、价格便宜 2、便于就地加工，安装容易，维修简单 3、无运动部件，启闭方便，当吸水口完全露 出水面后，断流时无危险 4、可以抽升污泥或其它含颗粒液体 5、可与离心泵联合串联下作从大口井或深井 中取水 缺点：效率较低
3.2 气升泵 1、扬水管 2、输气管 3、喷嘴 4、气水分离箱 5、排气孔 6、井管 7、伞形钟罩
3.2.1工作原理 根据连通管原理
wh1 m H m (h1 h)
γ w：水的容重(kg／m3) γ m：扬水管内水气乳液的容重(kg／m3) h1：井内动水位至喷嘴的距离，称为喷嘴 淹没深度(m) h：程升高度(m) 只要γ wh1＞γ mH时，水气乳液就能沿扬 水管上升至管口而溢出，气升泵就能正常 工作
第3章 其他泵与风机
3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 射流泵 气升泵 往复泵 螺旋泵 水环式真空泵 插桶泵 离心风机与轴流风机
3.1 射流泵
3.1.1工作原理 H1：喷嘴前工作液体具有比 能(mH2O) H2：射流泵出口处液体具有 比能；射流泵的扬程 (mH2O) Ql：工作液体的流量 (m3／s) Q2：被抽液体的流量 (m3／s) F1：喷嘴的断面积(m2) F2：混合室的断面积(m2)
3.2.3 气升泵优点、缺点及应用 优点： 井孔内无运动部件，构造简单，工作可靠，在 实际工程中，不但可用于井孔抽水，而且还可用于 提升泥浆、矿浆、卤液等 缺点： 气升泵与深井泵相比，效率低 应用： 对于钻孔水文地质的抽水试验，石油部门的“气 举采油”以及矿山中井巷排水等方面，气升泵的应 用常具有独特之处
气升泵的提升高度：
W h( 1)h1 m
当h1为常数时，提升高度与扬水管内水气乳液的 密度的关系曲线为：
3.2.2 气升泵装置总图
1、空气过滤器：空气压缩机的吸气口 2、空气压缩机 3、风罐：使空气在罐内消除脉动，均匀地输送到 扬水管 4、输气管、喷嘴：喷嘴的作用是在扬水管内造成 水气乳液 5、井管 6、扬水管：扬水管直径过小，井内水位降落大， 抽水量将受到限制；扬水管直径过大，升水产生间 断，甚至不能升水 7、空气分离器
3.1.3 射流泵的应用 1、用作离心泵的抽气引水装置 2、在水厂中利用射流系来抽吸液氯和矾液，俗称 “水老鼠” 3、在地下水除铁曝气的充氧工艺中，利用射流泵 作为带气、充气装置，以达到充氧目的 4、 作为生物处理的曝气设备及浮净化法的加气 水设备 5、与离心泵联合工作以增加离心泵装置的吸水高 度 6、在土方工程施工中，用于
主要参数： 1、倾角(θ )：指螺旋泵轴对水平面的安装夹角。 2、泵壳与叶片的间隙：间隙越小，水流失越 小，泵效率越高， 3、转速（n)：外径越大，转速宜越小 4、扬程(H)：螺旋泵是低扬程水泵。扬程低、效 率高 5、泵直径(D)：泵的流量取决于泵的直径。一般 认为：泵直径越大，效率越高；泵的直径与泵轴直 径之比以2:1为宜 6、螺距(S)：沿螺旋叶片环绕泵轴呈螺旋形旋转 360度所经轴向距离．即为一个螺旋导程λ 7、流量(Q)及轴功率(N)
往复泵流量变化曲线图
单泵流量曲线
双泵流量曲线
三泵流量曲线
往复泵特性曲线
往复泵的扬程与流量无关
3.3.2往复泵的性能特点及应用 特点： 1、高扬程，小流量的容积式水泵 2、必须开闸启动 3、不能用闸阀来调节流量 4、在给水排水泵站中，如果采用往复泵时，则 必须有调节流量的设施 5、具有自吸能力 6、出水不均匀 应用： 在某些工业部门的锅炉给水方面、在输送持殊液 体方面，在要求自吸能力高的场合下
3.4 螺旋泵
3.4.1工作原理 螺旋泵倾斜放置在水中， 当电动机带动螺旋轴时，螺旋叶 片下端与水接触，水就从螺旋叶 片的P点进入叶片，水在重力作 用下，随叶片下降到Q点，由于 转动时的惯性力，叶片将Q点的 水又提升至R点、而后在重力作 用下，水又下降至高一级叶片的 底部，如此不断循环，水沿螺旋 轴被一级一级地往上提起。
3.4.3 螺旋泵优缺点 优点： 1 、提升流量大，省电 2、螺旋泵只要叶片接触水面就可把水提升上来 3、泵站设施简单，减少土建费用 4、不需要没帘格，直接提升杂粒、木块、碎布等 5、结构简单、制造容县，维修简单 6、提升活性污泥，对绒絮破坏较少 缺点： 1、扬程一般不超过6～8m，在使用上受到限制 2、不适用于水位变化较大的场合 3、螺旋泵必须斜装，占地较大
3.3 往复泵
1、压水管路 2、压水空气室 3、压水阀 4、吸水阀 5、吸水空气室 6、吸水管路 7、柱塞 8、滑块 9、连杆 10、曲柄
一些参数： 冲程：活塞或柱塞在泵缸内从一顶端位置移至另一 顶端位置，这两顶端之间的距离S称为活塞行程长度 (也称冲程)，两顶端叫做死点 单动往复泵：活塞往复一次(即两冲程)，泵缸内只 吸入一次和排出一次水，这种泵称为单动往复泵 双动往复泵：