流体机械,辽宁工程技术大学机械工程学院,第四章 离心式泵与风机的结构,第一节 离心式泵主要部件第二节 离心式泵整体结构第三节 离心式风机主要部件第四节 离心式风机整体结构,第一节 离心式泵主要部件,一、叶轮作用:传递能量 结构组成：前盘、后盘、叶片 结构形式: 分闭式、半开式 、全开式,二、 吸入室,作用：将吸水管中的水均匀地引向叶轮。 结构形式：圆环形、锥形管,三、压出室： 作用：收集末级叶轮流出的高速水流引向出口，同时将部分动能转换为压力能。 结构形式：螺旋形、环形。,四、中段 作用：导流、增压。,结构形式：由导水圈、返水圈（带有叶片的静止圆环）与泵壳固定在一起组成。,五、密封装置 1.密封环： 作用：叶轮与泵壳之间的密封。 结构形式： 大口环、小口环。,2. 轴封 1）填料函： 作用： 泵轴与泵壳之间的密封。其松紧度对水泵 的性能有影响。 结构形式： 由填料箱、填料、压盖组成。,2）机械密封,3）浮动环密封,六、轴向推力平衡装置 1. 轴向推力产生的原因：离心式叶轮前、后盘受流体作用的面积不等，产生的压力不等，从而产生了一个指向吸水侧的轴向推力。,2. 轴向推力的计算： （1）设：水以*= /2 旋转，根据欧拉平衡微分方程：,泵的前、后盘外腔内水的压力沿半径方向按抛物线规律分布。,作用在单个叶轮后盘上的轴向力F 1：,式中 Hst势扬程，Hst =(p2p1)/g若为多级水泵，则由叶轮压力差引起的总的轴向力F1为:,3. 危害： （1）轴推力会推动叶轮及装在轴上的整个转子沿轴线向吸水侧移动，使之与固定部分摩擦而损坏； （2）使叶轮出口与导水圈入口中心偏离，恶化了流动状况，降低水泵效率。,（2）叶轮进口处动量变化所产生的力F2 ：,（3）泵立式布置，泵转子的重力构成的轴向力:F3,离心泵总的轴向力F为 :,4. 轴向推力的平衡：（1）平衡孔：单级泵用（2）双吸入口：大流量泵（3）平衡（背）叶片,（4）对称排列：偶数叶轮用 （5）平衡鼓：多级泵,（6）平衡盘：多级泵,平衡盘特点： A. 自动平衡轴向推力，总是处于动态的平衡状态； B. 结构紧凑，平衡效果好； C. 由于轴的窜动，使平衡盘和平衡板经常磨损以及增加漏损。,作业:,P56： 思考题：3-1、3-4,第二节 离心式泵整体结构,一、IS型泵 结构特点: IS型泵为单级单吸清水泵，悬臂支承结构，轴承装于叶轮的同一侧，轴向力用平衡孔平衡。 性能范围： n=29001450r/minqV=63400m3/hH=5125m,二、S型单级双吸泵,结构特点: S型泵为水平中开式，残余的轴向推力由滚动轴承承受。 性能范围：扬程为12125m流量为722020m3/h输送液体温度不超过80 适用性: 工厂、矿山、城市的给水; 中、小型火力发电厂循环水泵。,三、NLT型凝结水泵,结构特点： 1. NLT型泵为筒袋型立式多级离心泵，整个泵为垂直悬吊式； 2. 叶轮上设置平衡孔及叶轮背口环以降低转子轴向力，剩余轴向力由泵自身带推力轴承承受； 3. 泵与电动机为弹性联接； 4. 在泵转子中设有(n+2)个径向水润滑轴承(n为叶轮的级数)，保证轴系运转有足够的刚性。水润滑轴承材料有吸水性，可承受短时缺水；它还具有抗熔咬，不会与轴发生“咬煞”现象； 5. 首级叶轮前装置诱导轮，采用轴向导叶，以减少泵的径向尺寸。,适用性：大容量火力发电厂汽轮机组的凝结水泵输送介质温度小于80,常用类型：国产DG型德国KSB公司CHTA型、CHT型英国Weir公司FK型 转速：定速型、调速型 结构：分（节）段式、圆筒式 （一）分段式多级泵： （1）在启、停和工况突变时，常常会受到热冲击，产生热应力，容易造成泵动、静部分的摩擦与振动； （2）级数较多时，拉紧螺栓很难保证节段间接触严密，因而运行中易造成级间泄漏； （3）泵检修时，需拆卸泵进、出水管道，再解体泵，因此费工费时。适用：低压给水系统中,四、锅炉给水泵,（二）圆筒型(双层壳体)多级泵（CHTA型）：,在内、外壳体之间充有水泵出口引来的高压水。这部分高压水在两层壳体间不断旋转，使轴线周围的热流和应力均匀、对称。即使泵受到剧烈的热冲击，亦能保证泵部件的同心度。 圆筒型多级泵由于内、外壳体间充满着最后一级叶轮送出的高压液体，所以它能自动地密封内壳体节段结合面，而不产生泄漏。 圆筒型多级泵的进、出管口焊接在圆筒上，圆筒与泵脚焊在一起装在基础上。 拆装：整个泵芯可从圆筒高压端取出或放入。（有备用芯） 适用：高压、超高压锅炉给水泵,第三节 离心式风机主要部件,一、叶轮 结构：前盘、后盘、叶片及轮毂等,平直前盘：制造工艺简单，但气流进口后分离损失较大，因而风机效率较低。 弧形前盘：制造工艺较复杂，但气流进口后分离损失很小，效率较高。 锥形前盘：介于两者之间。高效离心风机前盘采用弧形型式。,2集流器 集流器装置在叶轮前，它应使气流能均匀地充满叶轮的入口截面，并且气流通过它时的阻力损失应该最小。,圆筒形：叶轮进口处会形成涡流区，直接从大气进气时效果更差。 圆锥形：好于圆筒形，但它太短，效果不佳。 弧 形：好于前两种， 锥弧形：最佳，高效风机基本上都采用此种集流器。,集流器与叶轮的配合，以套口间隙形式为好。而对口间隙形式一般较少采用。,为了减弱涡流，控制倒流，在风机内部进气口部位加装了一个挡风圈。,双吸式离心风机的叶轮在运转时，两侧的出气流速常不相等，产生强涡流，致使风机运行不稳定。,在叶轮两侧盖板上装上了小叶片，则双吸叶轮出口强涡流消失，性能稳定，同时亦减小了风机在小流量区运行时出现喘振的可能性。,三、进气箱 气流进入集流器有两种方式： （1）集流器直接从周围吸取气体（称自由进气）； （2）集流器从进气箱吸取气体。,集流器前的进气箱作用：改善气流的流动状况。（由于结构上的需要，如风机进风口前装接弯管气流转弯流速分布不均匀 ） 进气箱设计要求:1）进气箱的通流截面应该是不断缩小的，使气流在其中能加速。 图 (a)：进气箱性能较差，箱内旋涡区大，进口气流不稳定。 图 (b)：进气箱，通流截面是收敛的，进气室底端与进风口对齐，可减少涡流。,2）进气箱进口横截面积Ai与叶轮进口截面积A0之比不能太小，太小会使风机压力和效率显著下降。 一般 : Ai/ A01.5 最好: Ai/ A0=1.752.0,3）进气箱与风机出气口的相对位置，以=90为最佳，而以=180为最差。 为了进行风机的调节，一般在进风口前或进气箱流道内装设进口导流器。,四、蜗壳 作用： 汇集叶轮流出的气流，然后引向出口，与此同时将气流的一部分动能转变成压力能。 蜗壳的外形： 阿基米德螺旋线、对数螺旋线 蜗壳出口扩压器: 因为气流从蜗壳流出时向叶轮旋转方向偏斜，所以扩压器一般做成向叶轮一边扩大，其扩散角通常为68。,离心通风机蜗壳出口附近有“舌状”结构，一般称作蜗舌。蜗舌可以防止气体在机壳内循环流动。 蜗舌组成：尖舌、深舌、短舌、平舌,尖舌：风机虽然最高效率较高，但效率曲线较陡，且噪声大，风机性能恶化，不能使用。 深舌：大多用于低比转速通风机， 短舌：大多用于高比转速通风机。 平舌：风机虽然效率较尖舌的低，但效率曲线较平坦，且噪声小。 蜗舌顶端与叶轮外径的间隙s，对噪声的影响较大。间隙s小，噪声大；间隙s大，噪声减小。一般取s=(0.050.10)D2。 蜗舌顶端的圆弧r，对风机气动力性能无明显影响，但对噪声影响较大。圆弧半径r小，噪声会增大，一般取r=(0.030.06)D2。,第四节 离心风机整体结构,火力发电厂用离心风机大多采用单级单吸或单级双吸，且卧式布置。 一、4132（473）11NO16D型 1. 组成： 叶轮、机壳、集流器、进气箱、调节门及传动机构等 1）叶轮：由低合金板焊接而成。后弯式机翼型斜切叶片，弧形轮盖、平板形轮盘。 2）机壳：蜗形，用普通碳素钢板焊接而成； 3）主轴：由优质碳素钢制成； 4）轴承：采用滚动轴承，并承受叶轮所产生的轴向力； 5）调节门：由数片花瓣形叶片组成，轴向安装在进气口前。 6）风机出风口：规定了“左”或“右”的回转方向，各有8种不同的基本出风口位置。,2. 特点： 效率高、低噪声、强度高，最高效率可达90。 3. 适用性： 锅炉送风机、除尘效率大于85的锅炉引风机,二、烟气再循环风机 作用：将锅炉省煤器出口的高温烟气抽出，送入炉膛，以调节过热蒸汽的温度。 工作条件：300C以上、大量烟灰 要求：耐高温、耐磨损、耐腐蚀 结构特点： 1）机壳材料：锰钢衬板 2）叶轮：径向机翼型、高强度耐高温钢板 3）轴：优质碳素钢或铬钼合金钢 4）轴承箱：带有冷却系统装置轴上装有半开式小叶轮,作业,P56： 思考题：3-2、3-7,