第五章 流體機械的典型結(jié)構(gòu)與用途

1、第五章第五章 流體機械的流體機械的 典型結(jié)構(gòu)和用途典型結(jié)構(gòu)和用途5.1 葉片式流體機械葉片式流體機械5.2 容積式流體機械容積式流體機械5.3 其他形式的流體機械其他形式的流體機械5.4 泵泵5.5 風(fēng)機和壓縮機風(fēng)機和壓縮機5.6 水輪機和渦輪機水輪機和渦輪機5.7 流體機械裝置流體機械裝置 5.1 葉片式流體機械葉片式流體機械一、葉片式流體機械中的基本概念一、葉片式流體機械中的基本概念 絕對坐標(biāo)系絕對坐標(biāo)系固連于地球的坐標(biāo)系；固連于地球的坐標(biāo)系； 絕對運動絕對運動相對于絕對坐標(biāo)系的流體運動；相對于絕對坐標(biāo)系的流體運動； 相對坐標(biāo)系相對坐標(biāo)系固連于轉(zhuǎn)動葉輪的坐標(biāo)系；固連于轉(zhuǎn)動葉輪的坐標(biāo)系； 相

2、對運動相對運動相對于相對坐標(biāo)系的流體運動相對于相對坐標(biāo)系的流體運動; 牽連運動牽連運動絕對坐標(biāo)系對相對坐標(biāo)系的運動絕對坐標(biāo)系對相對坐標(biāo)系的運動;圖圖5-1 軸面流動軸面流動圖圖5-2 流面和絕對流線流面和絕對流線圖圖5-3表示了流體的絕對速度、相對速度和牽連表示了流體的絕對速度、相對速度和牽連速度的關(guān)系，由這三種速度矢量組成的三角形稱速度的關(guān)系，由這三種速度矢量組成的三角形稱為為流體質(zhì)點運動的速度三角形流體質(zhì)點運動的速度三角形。圖圖5-3 速度三角形速度三角形二、葉片的作用及歐拉揚程二、葉片的作用及歐拉揚程 葉片和流體之間存在相對運動，由于葉片壓力葉片和流體之間存在相對運動，由于葉片壓力面和負(fù)

3、面之間的壓力差而產(chǎn)生升力。升力的產(chǎn)生機面和負(fù)面之間的壓力差而產(chǎn)生升力。升力的產(chǎn)生機理可以用流體力學(xué)中所謂的理可以用流體力學(xué)中所謂的“環(huán)量環(huán)量(circulation)”來加以解釋來加以解釋。 環(huán)量環(huán)量: 升力升力: sds LF圖圖5-4 速度環(huán)量速度環(huán)量圖圖5-5 翼型升力翼型升力三、離心式流體機械三、離心式流體機械 圖圖5-7介紹了離心式介紹了離心式流體機械的結(jié)構(gòu)，圖中流體機械的結(jié)構(gòu)，圖中上半部分是多級泵、下上半部分是多級泵、下半部分是水輪機的示意半部分是水輪機的示意圖。在葉輪中，葉片前圖。在葉輪中，葉片前后呈喇叭型的圓板稱為后呈喇叭型的圓板稱為蓋板，有前后蓋板的葉蓋板，有前后蓋板的葉輪叫

4、閉式葉輪，只有后輪叫閉式葉輪，只有后蓋板的叫半開式葉輪，蓋板的叫半開式葉輪，前后蓋板都沒有的稱為前后蓋板都沒有的稱為開式葉輪。開式葉輪。圖圖5-6 離心式機械離心式機械離心式流體機械離心式流體機械葉輪出口橫截面葉輪出口橫截面 圓柱面圓柱面圖圖5-7 離心式流體機械離心式流體機械擴壓器擴壓器蝸殼蝸殼葉輪葉輪葉片式流體機械葉片式流體機械基本公式基本公式： 為葉輪直徑，為葉輪直徑， 為流體密度，為流體密度， 為為葉輪寬度。葉輪寬度。2211thuuHg22212112222cotcot11bbbumgD bu其中其中Db四、葉片式流體機械四、葉片式流體機械222221212211()()2()tht

5、hhuuHuu 反擊系數(shù)：反擊系數(shù)： 反擊系數(shù)大的葉輪稱為反擊系數(shù)大的葉輪稱為反擊式葉反擊式葉輪輪，反擊系數(shù)小的稱為，反擊系數(shù)小的稱為沖擊式葉輪沖擊式葉輪。流量系數(shù)流量系數(shù) ，揚程系數(shù)，揚程系數(shù) 的定義如下的定義如下2220222222vmqvAuuvgHuu式中，式中，A為葉輪的特征面積，這里取葉輪出口的環(huán)為葉輪的特征面積，這里取葉輪出口的環(huán)狀面積狀面積2 22rb1.性能曲線和葉片出口安放角的關(guān)系性能曲線和葉片出口安放角的關(guān)系2222222cot1cot2mbbvuvvu由上式可知，由上式可知， 曲線為一條過（曲線為一條過（0，2）的直線的直線由葉輪出口速度三角形得：由葉輪出口速度三角形得

6、：5-8 葉片出口安裝角和葉片形狀葉片出口安裝角和葉片形狀 離心式機械轉(zhuǎn)輪（葉輪）內(nèi)流體的實離心式機械轉(zhuǎn)輪（葉輪）內(nèi)流體的實際三元流動情況，可以近似認(rèn)為是軸向漩際三元流動情況，可以近似認(rèn)為是軸向漩渦與流經(jīng)不動葉輪時的均勻相對流動的迭渦與流經(jīng)不動葉輪時的均勻相對流動的迭加加 。如圖如圖5-8 所示所示 。 在葉輪進(jìn)口處，軸向渦旋運動的方向在葉輪進(jìn)口處，軸向渦旋運動的方向和葉輪的旋轉(zhuǎn)方向相同，其速度三角形如和葉輪的旋轉(zhuǎn)方向相同，其速度三角形如圖圖5-85-8所示。因此，所示。因此， ，該，該 分分量的增加是葉輪本身的作用造成的。量的增加是葉輪本身的作用造成的。uv11uuvv2.葉輪出口附近流動的

7、滑動葉輪出口附近流動的滑動 (1) 葉片擴壓器葉片擴壓器 (2) 無葉擴壓器無葉擴壓器5-9 擴壓器擴壓器3.擴壓器擴壓器五、軸流式流體機械五、軸流式流體機械 如圖如圖5-10所示，軸流式機械由所示，軸流式機械由葉輪、殼體葉輪、殼體和和導(dǎo)葉導(dǎo)葉等組成。根等組成。根據(jù)所需要的揚程，分為據(jù)所需要的揚程，分為單級單級和和多級式多級式。圖圖5-10 軸流式機械軸流式機械 垂直于翼展軸線的機翼剖面叫做垂直于翼展軸線的機翼剖面叫做翼型翼型。機翼和翼型的有關(guān)幾何參數(shù)的定義如下：機翼和翼型的有關(guān)幾何參數(shù)的定義如下：1）骨線骨線翼型內(nèi)各內(nèi)切圓圓心的連線。翼型內(nèi)各內(nèi)切圓圓心的連線。2）翼弦翼弦翼型前緣和后緣之間的

8、連線。翼型前緣和后緣之間的連線。3）厚度厚度翼型上下面在與翼弦垂直的方向上的翼型上下面在與翼弦垂直的方向上的距離。距離。4）相對厚度相對厚度翼型最大厚度和弦長之比。翼型最大厚度和弦長之比。5）彎度彎度骨線與翼弦之間的距離，用骨線與翼弦之間的距離，用h表示。表示。（一）翼型及其動力特性（一）翼型及其動力特性6）相對彎度相對彎度翼型最大彎度與弦長之比。翼型最大彎度與弦長之比。7）曲率角曲率角翼型后緣點處骨線的切線與翼翼型后緣點處骨線的切線與翼弦的夾角。弦的夾角。8）翼展長度翼展長度機翼的橫向?qū)挾?，簡稱展長。機翼的橫向?qū)挾?，簡稱展長。9）展弦比展弦比展長與弦長之比。展長與弦長之比。圖圖5-11 翼型

9、的動力特性翼型的動力特性 a）特性曲線）特性曲線 b)極限圖極限圖1、哥廷根翼型、哥廷根翼型圖圖5-12 哥廷根翼型哥廷根翼型（二）常用翼型（二）常用翼型2、RAF-6翼型（英國翼型）翼型（英國翼型）圖圖 5-13 3、B翼型翼型圖圖5-14 B翼型翼型 4、NACA翼型翼型圖圖5-15 NACA翼型的幾何尺寸翼型的幾何尺寸5、791翼型翼型6、圓弧翼型、圓弧翼型2222hRlR282hhlR 相同機翼以一定間隔按同樣狀態(tài)直線排相同機翼以一定間隔按同樣狀態(tài)直線排列即構(gòu)成列即構(gòu)成直列葉柵直列葉柵。其主要幾何參數(shù)有：。其主要幾何參數(shù)有：1）列線列線 各翼型相應(yīng)點的連線。各翼型相應(yīng)點的連線。2）柵軸

10、柵軸垂直于列線的直線。垂直于列線的直線。3）葉柵距葉柵距在同一葉柵軸線上，二相鄰翼在同一葉柵軸線上，二相鄰翼型的相應(yīng)點間的線段長度。型的相應(yīng)點間的線段長度。4）葉柵稠密度葉柵稠密度 即翼型弦長與柵距的比值，即翼型弦長與柵距的比值，有時將其倒數(shù)有時將其倒數(shù)t/l稱為葉柵的相對柵距，葉柵稱為葉柵的相對柵距，葉柵稠密度時表示葉柵中翼型排列的疏密程度，稠密度時表示葉柵中翼型排列的疏密程度，是對葉柵性能有重要影響的參數(shù)。是對葉柵性能有重要影響的參數(shù)。（三）直列葉柵（三）直列葉柵（5）翼型的安放角翼型的安放角翼型的弦與葉柵列線翼型的弦與葉柵列線間的夾角，翼型中線（或骨線）在前、后間的夾角，翼型中線（或骨線

11、）在前、后緣之切線與葉柵列線夾角分別叫做翼型的緣之切線與葉柵列線夾角分別叫做翼型的進(jìn)口安放角和出口安放角，進(jìn)口安放角和出口安放角，（6）流動角流動角流動方向與柵軸之間的垂直流動方向與柵軸之間的垂直距離。距離。（7）轉(zhuǎn)向角轉(zhuǎn)向角流入角與流出角之差。流入角與流出角之差。（8）葉柵寬度葉柵寬度 前后緣點葉柵軸線之間前后緣點葉柵軸線之間的垂直距離。的垂直距離。圖圖5-16 直列葉柵直列葉柵a)葉柵葉柵 b)作用力作用力葉柵效率定義葉柵效率定義為：為：式中，式中， 為總能頭，為總能頭， 為水力損失。為水力損失。在葉片式流體機械中在葉片式流體機械中顯然，顯然， 角越小翼型質(zhì)量越高，葉柵的效率也角越小翼型質(zhì)

12、量越高，葉柵的效率也就越高。就越高。 c1=sin1sin()wuhc=HhHH（四）葉柵效率（四）葉柵效率圖圖5-17是橫流式機械的工作原理示意圖。是橫流式機械的工作原理示意圖。圖圖5-17 橫流式流體機械橫流式流體機械六、橫流式流體機械六、橫流式流體機械對不可壓縮流體，橫流式機械的流量和理論對不可壓縮流體，橫流式機械的流量和理論揚程由下式計算得：揚程由下式計算得：brvbrvqrrV222111)(1122vvugHth七、沖擊式流體機械七、沖擊式流體機械圖圖5-18 沖擊式流體機械沖擊式流體機械 1=C2vgH圖圖5-19 沖擊式水輪機的工作原理沖擊式水輪機的工作原理 沖擊式流體機械主要

13、是指沖擊式水輪機。沖擊式流體機械主要是指沖擊式水輪機。如圖如圖5-19所示，水由噴管引入，在噴嘴處將壓能轉(zhuǎn)換成動能，形所示，水由噴管引入，在噴嘴處將壓能轉(zhuǎn)換成動能，形成高速射流流入轉(zhuǎn)輪的水斗，沖動轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn)以輸出動力，成高速射流流入轉(zhuǎn)輪的水斗，沖動轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn)以輸出動力，水流流量由噴嘴內(nèi)部設(shè)置的針閥控制。水流流量由噴嘴內(nèi)部設(shè)置的針閥控制。射流速度有下式計算：射流速度有下式計算： 現(xiàn)以圖現(xiàn)以圖5- 19 來說明沖擊式水輪機的來說明沖擊式水輪機的 工作原理工作原理。單個噴嘴的。單個噴嘴的 流量用表示，作用于水斗的圓周流量用表示，作用于水斗的圓周方向的力為，根據(jù)動量定理方向的力為，根據(jù)動量定理功率：功率：

14、轉(zhuǎn)輪效率：轉(zhuǎn)輪效率：流體傳動包括流體傳動包括液體傳動液體傳動和和氣體傳動氣體傳動。液體傳動又分為液體傳動又分為液壓傳動液壓傳動和和液力傳動液力傳動。圖圖5-20 液體傳動機構(gòu)的組成液體傳動機構(gòu)的組成八、流體傳動裝置的工作原理八、流體傳動裝置的工作原理液力傳動分為三大類型：液力傳動分為三大類型：1、液力變矩器液力變矩器視頻視頻 2、液力耦合器液力耦合器視頻視頻3、液力機械傳動、液力機械傳動 容積式流體機械根據(jù)運動方式可分為容積式流體機械根據(jù)運動方式可分為往往復(fù)式復(fù)式和和回轉(zhuǎn)式回轉(zhuǎn)式兩類。兩類。 往復(fù)式流體機械通常由兩部分組成。一部分往復(fù)式流體機械通常由兩部分組成。一部分是是 直接和直接和 流體進(jìn)

15、行能量交換的流體進(jìn)行能量交換的工作端工作端，另一部分，另一部分是和其他機械進(jìn)行動力傳遞的是和其他機械進(jìn)行動力傳遞的傳動端傳動端。工作端主。工作端主要包括缸體，活塞（或柱塞），吸入閥和排出閥。要包括缸體，活塞（或柱塞），吸入閥和排出閥。5.2 容積式流體機械容積式流體機械一、往復(fù)式流體機械一、往復(fù)式流體機械圖圖 5-21 工作介質(zhì)是工作介質(zhì)是液體液體 的往復(fù)式機械的往復(fù)式機械 現(xiàn)以流體的理想工作過現(xiàn)以流體的理想工作過程的程的 示功圖（圖示功圖（圖 5- 21） 來說明往復(fù)式流體機械來說明往復(fù)式流體機械的工作的工作 原理原理 ，所謂理想所謂理想工作過程是指液體在缸工作過程是指液體在缸體內(nèi)沒有流動損

16、失，沒體內(nèi)沒有流動損失，沒有泄漏并完全充滿缸體。有泄漏并完全充滿缸體。由于液體進(jìn)出缸體及通過閥門時會產(chǎn)生由于液體進(jìn)出缸體及通過閥門時會產(chǎn)生流動損失，使吸入過程中缸體內(nèi)的壓力流動損失，使吸入過程中缸體內(nèi)的壓力小于小于p1,排出過程中的壓力高于排出過程中的壓力高于p2,用用 分別表示吸入和排出過程中缸體內(nèi)的平分別表示吸入和排出過程中缸體內(nèi)的平均壓力，則均壓力，則流動效率流動效率可如下計算可如下計算對流體對流體輸送輸送機械機械對流體對流體動力動力機械機械2121=hpppp1212=hpppp12,p p以以 表示軸功率，表示軸功率， 表示零部件間相對運表示零部件間相對運動時的機械摩擦損失功率，則動

17、時的機械摩擦損失功率，則機械效率機械效率定義定義為：為：shpmp對流體對流體輸送輸送機械機械=shmmshppp對流體對流體動力動力機械機械=shmshmppp總效率可有下式計算：總效率可有下式計算：對流體對流體輸送輸送機械機械對流體對流體動力動力機械機械幾種效率之間的關(guān)系如下：幾種效率之間的關(guān)系如下：21()=vshpp qp21=()shvppp qhml 工作介質(zhì)是氣體時工作介質(zhì)是氣體時，如，如圖圖5-22所示，其容積因所示，其容積因壓縮和膨脹而發(fā)生變化。壓縮和膨脹而發(fā)生變化。因此，即使在理想工作因此，即使在理想工作狀態(tài)下，吸入效率也不狀態(tài)下，吸入效率也不可能為可能為1.圖圖 5-22

18、 工作介質(zhì)是氣工作介質(zhì)是氣體的往復(fù)式機械體的往復(fù)式機械對流體對流體輸送輸送機械機械對流體對流體動力動力機械機械式中，式中， 為吸入口氣體密度；為吸入口氣體密度；n為多變指為多變指數(shù)；為理想吸入效率。數(shù)；為理想吸入效率。,0,10msuc thqV N112,01111nnthmppnPqnp112,01111nnthmppnPqnp1假設(shè)理想的往復(fù)式機械的壓縮或膨脹是多變假設(shè)理想的往復(fù)式機械的壓縮或膨脹是多變過程，其質(zhì)量流量及功率由下式給出過程，其質(zhì)量流量及功率由下式給出實際軸效率有下式計算實際軸效率有下式計算對流體對流體輸送輸送機械機械對流體對流體動力動力機械機械式中，式中， 為多變效率。為

19、多變效率。1121111nnshplmppMnPnp 1121111nnshplmppnPMnp p根據(jù)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)不同，常用的回轉(zhuǎn)式機械有根據(jù)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)不同，常用的回轉(zhuǎn)式機械有以下幾種。以下幾種。1、嚙合式、嚙合式（1）齒輪式）齒輪式 圖圖5-23 齒輪式齒輪式a)外嚙合式外嚙合式 b)內(nèi)嚙合式內(nèi)嚙合式 c)內(nèi)嚙合式內(nèi)嚙合式二、回轉(zhuǎn)式流體機械二、回轉(zhuǎn)式流體機械（2）多葉式）多葉式 圖圖5-24 多葉式多葉式a)雙葉式雙葉式 b)單葉式單葉式 c)三葉式三葉式b）c）2、螺桿式、螺桿式（1）單螺桿式）單螺桿式（2）雙螺桿式）雙螺桿式圖圖5-25 單螺桿式單螺桿式圖圖5-26 雙螺桿式雙螺桿式（3）三

20、螺桿式）三螺桿式圖圖5-27 三螺桿式三螺桿式3、偏心式、偏心式（1）滑片式）滑片式圖圖5-28 滑片式滑片式（2）回轉(zhuǎn)滑閥式）回轉(zhuǎn)滑閥式（3）搖動滑閥式）搖動滑閥式 圖圖5-29 回轉(zhuǎn)滑閥式回轉(zhuǎn)滑閥式圖圖5-30 搖動滑閥式搖動滑閥式5.3 其他形式的流體機械其他形式的流體機械一、摩擦式一、摩擦式圖圖5-31 摩擦式摩擦式二、渦流式二、渦流式圖圖5-32 漩渦式漩渦式三、射流式三、射流式圖圖5-33 射流式機械射流式機械四、水錘泵四、水錘泵圖圖 5-35水錘泵水錘泵圖圖5-34圓管內(nèi)流動圓管內(nèi)流動水錘泵演示視頻水錘泵演示視頻：五、氣泡泵五、氣泡泵圖圖5-36 氣泡泵氣泡泵六、電磁泵六、電磁泵

21、 圖圖5-37 導(dǎo)電型導(dǎo)電型 電磁泵電磁泵圖圖5-38 磁流體發(fā)電磁流體發(fā)電 5.4 泵泵 泵的種類很多，主要有葉片泵、容積泵和其他類型的泵(如水錘泵、射流泵等)。 泵是一種通用機械，應(yīng)用極為廣泛。用于國民經(jīng)濟(jì)的各個部門中，凡是有液體流動的地方，就會有泵在工作。其主要應(yīng)用范圍是：農(nóng)田排灌、石油化工、動力工業(yè)、城市給排水系統(tǒng)、采礦和造船工業(yè)、宇航火箭燃料供給以及生命科學(xué)領(lǐng)域內(nèi)如人造心臟等。視頻一、葉片泵的結(jié)構(gòu)形式及用途 葉片泵的結(jié)構(gòu)型式按其比轉(zhuǎn)速ns的大小及葉輪的型式可分為五大類：旋渦泵、部分流泵、離心泵、混流泵以及軸流泵。按泵軸的位置形式又可分為立式和臥式兩大類。如根據(jù)壓出室型式、吸入方式、葉

22、輪的級數(shù)以及不同的使用條件和要求還可分為如下類型。視頻葉片泵的使用范圍如圖5-39所示。由于葉片泵的應(yīng)用范圍很廣，各種不同的使用場合，要求葉片泵的結(jié)構(gòu)、材料及傳動方式等都有所不同。圖圖5-39 葉片泵的使用范圍葉片泵的使用范圍圖5-40為國際標(biāo)準(zhǔn)單級懸臂式離心泵的系列型譜圖。圖圖5-40 單級離心泵系列型譜圖單級離心泵系列型譜圖 圖5-40為國際標(biāo)準(zhǔn)(IS02858)單級懸臂式離心泵的系列型譜圖。圖中每一產(chǎn)品的使用范圍是一個曲線構(gòu)成的四邊形，上面一條曲線就是泵的特性曲線，下面一條曲線是泵葉輪切割后形成的特性曲線，左右邊界線是切割拋物線，曲線框中的數(shù)字代表泵的型號，其中帶有下劃線的型號，泵的轉(zhuǎn)速

23、為1475rmin，其余的泵的轉(zhuǎn)速為2950rmin。圖5-41為我國制定的雙吸泵系列型譜圖圖5-41 單級雙吸離心泵系列型譜圖單級雙吸離心泵系列型譜圖下面逐一介紹葉片泵的結(jié)構(gòu)形式及主要用途。（一） 旋渦泵結(jié)構(gòu)型式及用途 旋渦泵的類型及結(jié)構(gòu)形式有W型、WX型及WZ型等幾種，其主要工作機構(gòu)包括葉輪、泵體和泵蓋以及由他們組成的環(huán)形流道，液體由吸入管進(jìn)入流道，并經(jīng)過旋轉(zhuǎn)的葉輪獲得能量，被輸送到排除管，完成泵的工作過程。W型旋渦泵為單級懸臂式如圖5-42所示圖圖5-42 W型渦輪泵型渦輪泵 結(jié)構(gòu)特點：結(jié)構(gòu)簡單，零件數(shù)少，易加工，成本低可選用較高的轉(zhuǎn)速，故體積小，重量輕。 葉輪與軸都采用滑動配合，可自動

24、調(diào)整軸向間隙，軸封可采用軟填料密封，也可采用機械密封，裝拆方便；整泵結(jié)構(gòu)為軸對稱，通用化、標(biāo)推化程度高，因此安裝、運行、維護(hù)都十分方便；該型泵既可正轉(zhuǎn)也可反轉(zhuǎn)。 WX型旋渦泵為兩級懸臂式離心旋渦泵，如圖5-43所示。 結(jié)構(gòu)特點：第一級為離心葉輪，第二級旋渦葉輪，該泵抗汽蝕性能較好簡單，體積小，重量輕，通用化程度高，便于維修。 WZ型旋渦泵為兩端支撐的多級自吸泵。如圖5-44所示。 結(jié)構(gòu)特點：多級葉輪串聯(lián)，有兩個支撐點，結(jié)構(gòu)較WX型要復(fù)雜，但葉輪可自動調(diào)整其軸向位置，即葉輪在軸上可自由滑動，安裝拆卸，調(diào)整軸向間隙及維修都很方便。WX型漩渦泵為兩級懸臂式離心旋渦泵，如圖5-43所示。圖圖5-43

25、WX型離心渦輪泵型離心渦輪泵1-葉輪葉輪 2-泵體泵體 3-泵軸泵軸 4-聯(lián)軸器聯(lián)軸器WZ型漩渦泵為兩端支撐的多級自吸旋渦泵，如圖5-44所示。圖圖5-44 wz多級自吸旋渦泵多級自吸旋渦泵1-泵軸泵軸 2-軸承軸承 3-注油杯注油杯 4-出水段出水段 5-進(jìn)水段進(jìn)水段 6-鍵鍵 7-聯(lián)軸聯(lián)軸器器(二)部分流泵的結(jié)構(gòu)型式及用途部分流泵也稱高速離心泵或切線增壓泵。泵可以與電機直聯(lián)，也可以用齒輪經(jīng)過一級或兩級增速而使泵成為高速泵，如圖5-55所示。圖圖5-55 一級增速部分流泵一級增速部分流泵 結(jié)構(gòu)特點：該型泵葉輪是開式的，葉片呈輻射形狀，葉片出口安放角為90度，葉輪與泵體間的間隙較大(一般為2-

26、3mm)，但對泵的性能沒有什么影響。這類泵通常情況下是立式布置的。當(dāng)功率大于160kw時布置成臥式。泵軸與電動機軸或增速箱的輸出軸直聯(lián)，葉輪懸臂地裝在軸上。泵的壓出口與吸入口布置在同一直線上。有時可在葉輪進(jìn)口處裝設(shè)誘導(dǎo)輪以降低泵的汽蝕余量。（三）離心泵結(jié)構(gòu)型式及用途離心泵的結(jié)構(gòu)型式如前列分類表所示。圖5-56為離心泵的結(jié)構(gòu)示意圖，其葉輪3是具有幾個葉片的圓盤，安裝在泵軸上和原動機相連接。離心泵結(jié)構(gòu)形式簡單，使用維護(hù)都很方便，且效率較高，因此使用范圍極為廣泛。視頻圖圖5-56 離心泵的結(jié)構(gòu)示意圖離心泵的結(jié)構(gòu)示意圖常用的離心泵的型式有如下幾類：1、單級單吸式（IS型、BA型、B型泵等）IS型泵如圖

27、5-57所示，包括泵體、葉輪、泵蓋、主軸、密封環(huán)、懸架軸承、軸套等。圖圖5-57 IS型泵型泵圖5-58為B型泵的部件圖，B型泵又稱托架式旋臂泵，是BA型的改進(jìn)型，兩者結(jié)構(gòu)大同小異，主要由泵體、泵蓋、葉輪、軸、托架、軸承等組成。圖圖5-58 B型泵的部件圖型泵的部件圖2、單級雙吸泵（SH型泵）單級雙吸泵結(jié)構(gòu)如圖5-59所示。圖圖5-59 單級雙吸泵結(jié)構(gòu)單級雙吸泵結(jié)構(gòu)為了減小該型泵機組的占地面積，可將電動機置于較高的位置，以適應(yīng)于江河邊泵站的要求也可以采用立式單級雙吸泵型式。如圖5-60所示。機泵之間靠傳動軸聯(lián)接，泵轉(zhuǎn)子的軸向力由泵上部的推力軸承承受。圖圖5-60 立式單級雙吸泵立式單級雙吸泵3

28、、多級離心泵（DA型泵）分段式多級離心泵結(jié)構(gòu)型式如圖5-61所示圖圖5-61 分段式多級泵分段式多級泵 DG型鍋爐給水泵供輸送不含固體顆粒的清水或物理化學(xué)性質(zhì)類似于清水的液體。 DG型泵是臥式單吸多級分段式鍋爐給水泵，泵結(jié)構(gòu)有單轂體和雙轂體。高壓泵的吸入口和吐出口均垂直向上，其他泵吸入口為水平方向，吐出口為垂直向上，單轂體泵用拉緊螺栓把吸入段、中斷、壓出段聯(lián)結(jié)成一體，結(jié)構(gòu)圖見圖5-62。圖圖5-62 DG型鍋爐給水泵型鍋爐給水泵石油化工用Y型油泵如圖5-63所示，是一種適用范圍較廣，輸送不含固體顆粒的石油產(chǎn)品的系列液壓泵。圖圖5-63 石油化工用石油化工用Y型油泵型油泵4、液下離心泵圖5-64

29、為立式單吸單級液下離心泵，它抽送溫度為-20140度的堿等有腐蝕性的液體。該型泵的入口為軸向垂直向下，出口為垂直向上，主要有泵體、泵蓋、葉輪、軸、接管、軸承架等零部件組成，泵軸上端有兩個滾動軸承支撐，軸承用油脂潤滑,軸封采用填料密封.圖圖5-64 立式單吸單級液下離心泵立式單吸單級液下離心泵(四)混流泵結(jié)構(gòu)型式及用途 混流泵結(jié)構(gòu)和BA型泵基本上一樣，只是葉輪形狀不同。和離心泵葉輪相比，混流泵葉輪的進(jìn)、出口開口值都比較大，葉片長度較短，其形狀介于離心泵和軸流泵之間，因此，混流泵的流量較大，揚程較低。比轉(zhuǎn)數(shù)較高的混流泵其基本 結(jié)構(gòu)形式接近于軸流泵?；炝鞅贸７譃槲仛な胶蛯?dǎo)葉式兩種結(jié)構(gòu)，前者結(jié)構(gòu)特點接

30、近于離心泵，后者的結(jié)構(gòu)特點接近于軸流泵。 圖5-65為蝸殼式混流泵結(jié)構(gòu)，圖5-66為導(dǎo)葉式混流泵結(jié)構(gòu)。圖圖5-65 蝸殼式混流泵蝸殼式混流泵圖圖5-66 導(dǎo)葉式混流泵導(dǎo)葉式混流泵 (五)軸流泵結(jié)構(gòu)型式及用途 軸流泵的特點是流量大、揚程低，廣泛應(yīng)用于平原地區(qū)低揚程大流量的農(nóng)田排灌，以及結(jié)水排水，船塢升降水位，火電廠輸送循環(huán)水等系統(tǒng)中。軸流泵是由喇叭形吸水管，圓筒形泵殼，出水彎管及轉(zhuǎn)動部件等組成。泵的轉(zhuǎn)動部分有葉輪、導(dǎo)水葉和主軸。按照主軸的安放情況可將軸流條分為立式、臥式和斜式三種。 立式軸流泵占地面積小，葉輪淹沒在水中、無需灌引水，起動方便。臥式軸流泵雖占地面積較大、但可降低泵站廠房高度，可采用

31、水平中開式，便于維護(hù)及檢修。 斜式軸流泵兼有立式和臥式結(jié)構(gòu)兩者的特點，它無需高大的泵房有利于采用水平中開式結(jié)構(gòu)，便于安裝在江河湖泊沿岸的斜坡上，可使電機處于較高的位置，并可安放在斜坡滑道上，保證電動機在水位升高時不被淹沒，水位下降時、泵也能正常工作。 對于軸流泵，當(dāng)葉輪直徑小于250mm時常設(shè)計成定槳式，即葉輪葉片與輪轂鑄成一整體，葉片角度不可調(diào)，對大中型軸流泵，常采用可調(diào)葉片角度的葉輪結(jié)構(gòu)型式，類似于軸流轉(zhuǎn)槳式水輪機結(jié)構(gòu)(見圖5-67)，這樣可擴大泵的使用范圍提高泵的運行效率，減少泵的品種有利于泵的批量生產(chǎn)、降低成本。圖5-67為常見的立式軸流泵結(jié)構(gòu)。圖圖5-67 立式軸流泵結(jié)構(gòu)立式軸流泵結(jié)

32、構(gòu) 二、容積泵的結(jié)構(gòu)型式及用途 容積式流體機械是靠密閉空間的容積變化來壓送流體的，大致可分為往復(fù)式及固轉(zhuǎn)式兩種前者是活塞或者柱實在缸體內(nèi)做往復(fù)運動的，后者是具有各種形狀的轉(zhuǎn)子在殼體內(nèi)做回轉(zhuǎn)運動的。 這里介紹作為液體機械的容積式泵，包含有往復(fù)泵及回轉(zhuǎn)泵兩種。 （一）往復(fù)泵結(jié)構(gòu)型式及用途 往復(fù)泵是靠活塞或者柱塞的往復(fù)運動吸入液體并把液體送到高壓側(cè)的。作為水泵，它從前被廣泛地當(dāng)作通用泵來使用，主要是由于它具有能夠產(chǎn)生很高的排出壓力的特點，也用在鍋爐給水泵上。但是近年來，出于離心泵性能的大大提高，適用范圍擴大，而且己擴大到了往復(fù)泵的使用范圍，所以現(xiàn)在很少將往復(fù)泵當(dāng)作通用水泵來使用，而更多的是把它當(dāng)作油

33、泵來使用。適用于流量小而壓力高的場合。 在這種小流量范圍內(nèi)，往復(fù)泵具有比離心泵優(yōu)越的特性：往復(fù)泵的效率高，往復(fù)泵的效率高，能自吸，運轉(zhuǎn)過程中幾乎沒有噪聲；能能自吸，運轉(zhuǎn)過程中幾乎沒有噪聲；能在高壓下輸送小流量；適用于輸送粘稠在高壓下輸送小流量；適用于輸送粘稠物料，而且能夠提供精確計量的體積流物料，而且能夠提供精確計量的體積流量等量等。根據(jù)這些特性。往復(fù)泵特別適合于小流量供水，化學(xué)工業(yè)，產(chǎn)生驅(qū)動水壓機加壓水，輸送油類，以及做成計量泵等。往復(fù)泵理論瞬時流量q與活塞運動速度關(guān)系為式中，r為曲柄半徑；為角速度；L為連桿的長度;為活塞到曲柄旋轉(zhuǎn)中心的距離；為曲柄所處位置角，如圖5-68所示。圖圖5-68

34、 曲柄轉(zhuǎn)角和活塞運動曲柄轉(zhuǎn)角和活塞運動 往復(fù)泵的總體結(jié)構(gòu)可分為兩大部分，一部分是液力端，它包括液缸、柱塞或活塞、閥填料函、集流腔和缸蓋等，另一部分為動力端，它是由曲軸、連桿、十字頭、中間桿、軸承和機架等組成的。其基本結(jié)構(gòu)形式為具有滑動軸承或滾動軸承的臥式和立式兩種。 往復(fù)泵與其他型式泵相比，具有壓力高，吸上性能良好，起動時不需要注水等優(yōu)點，但往復(fù)泵卻不能像其他泵那樣用壓水閥調(diào)節(jié)流量，更不能像離心泵那樣在關(guān)死狀態(tài)下運行。因此在往復(fù)泵裝置中必須設(shè)有安全閥及其他的安全設(shè)備，另外還須特別注意活塞與泵缸接觸部分以及柱塞桿經(jīng)過泵缸滑動部分的填料磨損與損壞的問題。 圖5-69為2Q-G系列型蒸汽往復(fù)泵結(jié)構(gòu)，

35、該型泵由三部分組成，即汽缸、液缸和中間聯(lián)接體部分。圖圖5-69 2Q-G系列蒸汽往復(fù)泵結(jié)構(gòu)圖系列蒸汽往復(fù)泵結(jié)構(gòu)圖 (1)汽缸部分 汽缸體由灰鑄鐵制成，通過聯(lián)接支架與地基固定，缸體內(nèi)部活塞上裝有鑄鐵活塞環(huán)，兩缸體上方配汽箱內(nèi)各有一個平板配汽閥。汽缸進(jìn)汽壓力小于1569MPa的泵，配汽箱上蓋設(shè)有冷凝式給油杯。用以潤滑配汽閥的摩擦表面以及汽缸內(nèi)壁及活塞環(huán)。 (2)液缸部分 液缸體也由灰鑄鐵制成，缸體內(nèi)壁壓入銅套，下面通過聯(lián)接支架與地基固定。每個缸體上方成對設(shè)置兩個吸入閥，兩個排除閥。 （3）中間聯(lián)接體部分 中間聯(lián)接體兩端與汽缸、液壓缸相連，上方固定著中心支架。 （4）潤滑 配汽閥摩擦面、汽缸內(nèi)壁及活

36、塞的潤滑當(dāng)進(jìn)氣壓力不超過1.569MPa時，由設(shè)置在配汽箱上蓋上的冷凝式油杯供應(yīng)稀油潤滑，當(dāng)進(jìn)氣壓力高于1.569MPa時則由強制機構(gòu)給油。其他存在相對運動的部位（如中心支架的搖桿等）的潤滑，均采用人工定期加油。圖5-70為IDBM-1.2/10型隔膜計量泵結(jié)構(gòu)圖圖圖5-70 IDBM 1.2/10型隔膜式計量泵結(jié)構(gòu)圖型隔膜式計量泵結(jié)構(gòu)圖圖5-71為3DSL型三柱塞泵結(jié)構(gòu)圖圖5-71 3DSL型三柱塞泵結(jié)構(gòu)圖型三柱塞泵結(jié)構(gòu)圖 (二)回轉(zhuǎn)泵結(jié)構(gòu)及用途 回轉(zhuǎn)泵在原理上與往復(fù)泵同屬于容積式泵，它與往復(fù)泵不同的是往復(fù)泵使用做往復(fù)運動的活塞或柱塞，而回轉(zhuǎn)泵則使用做回轉(zhuǎn)運動的的轉(zhuǎn)子，并且在往復(fù)泵上，閥門是

37、泵工作不可缺少的部件，但在回轉(zhuǎn)泵上卻沒有使用閥門的必要，同時回轉(zhuǎn)泵的液體流量是連續(xù)的，沒有液體流量的加速和減速情況的存在。在結(jié)構(gòu)上取消了曲柄傳動機構(gòu)，使得回轉(zhuǎn)泵的結(jié)構(gòu)較為簡單，其結(jié)構(gòu)形式大致可分為齒輪式及滑片式兩種。齒輪泵結(jié)構(gòu)示意圖如圖5-72所示。螺桿泵也屬于這一類，它是靠主動件和從動件在泵殼內(nèi)旋轉(zhuǎn)，將充滿齒輪齒槽或螺桿嚙合空間的液體輸送出去。圖圖5-72 齒輪泵齒輪泵 具體過程分析如下：在吸入側(cè)，兩在吸入側(cè)，兩個相互嚙合的齒輪齒槽充滿了液體。液個相互嚙合的齒輪齒槽充滿了液體。液體從進(jìn)口流入，其方向與齒輪旋轉(zhuǎn)方向體從進(jìn)口流入，其方向與齒輪旋轉(zhuǎn)方向相反。相反。由于齒輪四周有泵體封閉，液體就被帶

38、往排出側(cè)。在那里，從兩個齒輪流出的液體互相匯合，其中絕大部分被擠入泵的出口，只有一小部分返回到吸入室。齒輪泵結(jié)構(gòu)簡單，其典型結(jié)構(gòu)見圖5-73所示。圖5-73是中壓大流量高速油泵的示圖。主動軸和從動軸采用由輸送介質(zhì)潤的潤滑軸承。由于填料函處于吸人管的壓力之下，因此，只要吸入壓力同外界的大氣壓力沒有顯著的差別，則填料函幾乎處于無載荷狀態(tài)。主動軸的端面受載情況也是如此。這里就達(dá)到了壓力平衡。從動軸通過其平衡孔，也可達(dá)到壓力平衡。圖圖5-73 齒輪泵齒輪泵 圖5-74是這種泵的特性曲線。隨著泵的壓力的提高，體積流量僅僅略微下降一點。在給定的最高表壓力為15MPa(1472bar) 下，由于轉(zhuǎn)速高達(dá)14

39、50rmin(2417rs)，該泵就未能達(dá)到最佳效率。圖圖5-74 圖圖5-73所示的齒輪泵特性曲線所示的齒輪泵特性曲線圖5-75是土木工程機械用的高壓油泵。圖圖5-75 高壓齒輪泵高壓齒輪泵(一)射流泵 射流泵是一種利用工作流體的射流來射流泵是一種利用工作流體的射流來輸送流體的流體機械設(shè)備輸送流體的流體機械設(shè)備。根據(jù)工作流體介質(zhì)和被輸送流體介質(zhì)的性質(zhì)是液體還是氣體，而分別稱為噴射器、引射器、射流泵等，其工作原理和結(jié)構(gòu)型式都基本相同。通常把工作液體和被抽送液體是同一種液體的設(shè)備稱為射流泵。 三、其它類型泵 其他泵的類型很多，只介紹射流泵及水錘泵。 射流泵如圖5-76所示，由壓力管路l、引入噴嘴

40、2、吸入管路3、喉管4、擴散管5和排出管6等組成。圖圖5-76 射流泵的工作原理及結(jié)構(gòu)說射流泵的工作原理及結(jié)構(gòu)說明明(二)水錘泵 圖5-77是水錘泵配置情況。泵殼A一方面與工作水管LT連接，另一方面又與揚水管Ls的空氣室B連接。另外，還配有止回閥、排出閥c(自動盤閥)和沖擊閥或截止閥D。 沖擊閥有各種不同型式。圖5-77所示是重力載荷的盤閥，它帶有垂直向上移動的閥桿。盤閥處于下限位置時，工作水可暢通流過；而處于上限位量時，可將泵殼密封，防止向外泄水。圖圖5-77 自動水錘泵自動水錘泵 圖5-78示出了一種改進(jìn)型水錘泵的結(jié)構(gòu)。截止閥l的錐形閥桿具有適合流動要求的形狀，并被安放在水位最低部位。由于

41、截止閥處于水位最低處，因此得以充分利用總的落差。落差很小時，這一點具有特別重要的意義。截止閥的溢流孔浸沒在水箱中，從而避免了溢出的工作水向四周飛濺。位于外側(cè)的板彈簧2使截止閥錐形間桿的重量保持平衡，通過板彈簧或緊或松的拉力，使水錘泵的輸送流量同當(dāng)時變化了的工作水流量相匹配，排出閥3是用彈簧壓緊的。圖圖5-78 塞納水錘泵塞納水錘泵 風(fēng)機和壓縮機是以空氣作為工作介質(zhì)的，屬于氣體機械。其中包括供給氣體能量，使其總壓力升高的風(fēng)機和壓縮機，以及利用氣體能量做功的可壓縮氣體機械。 風(fēng)機和壓縮機按其工作壓力和原理可分為葉片式以及容積式兩大類。葉片式風(fēng)機及壓縮機又可分為離心式和軸流式，容積式風(fēng)機及壓縮機也可

42、分為往復(fù)式及回轉(zhuǎn)式。5.5 5.5 風(fēng)機和壓縮機風(fēng)機和壓縮機圖5-79是各種風(fēng)機及壓縮機的適用范圍(以壓力與進(jìn)口容積流量表示)，在應(yīng)用該圖選擇機型時，還必須同時考慮其使用條件，如運行費用，振動限聲等。圖圖5-79 風(fēng)機及壓縮機的適用范圍風(fēng)機及壓縮機的適用范圍一、葉片式風(fēng)機和壓縮機結(jié)構(gòu)及用途葉片式風(fēng)機及壓縮機包括離心式及軸流式，還有混流式以及橫流式等。（一）離心式風(fēng)機及壓縮機離心式風(fēng)機及壓縮機的特征是：介質(zhì)沿著軸向近入葉輪，在葉輪內(nèi)沿著徑向流動，如圖5-80所示。圖圖5-80 離心式風(fēng)機及壓縮機離心式風(fēng)機及壓縮機離心式風(fēng)機結(jié)構(gòu)比較簡單，通常由葉輪、集流器、整流器、機殼、調(diào)節(jié)器、進(jìn)風(fēng)箱、主軸、喉部

43、及擴散器等組成，如圖5-81所示。圖圖5-81 離心式風(fēng)機離心式風(fēng)機 圖5-82為一典型的離心式風(fēng)機結(jié)構(gòu)圖。圖圖5-82 C-HQ18-1.18型離心式風(fēng)機結(jié)構(gòu)圖型離心式風(fēng)機結(jié)構(gòu)圖圖5-83為典型的八級離心壓縮機結(jié)構(gòu)圖。圖圖5-83 DA135-81型氫氣循環(huán)八級離心壓縮機結(jié)構(gòu)圖型氫氣循環(huán)八級離心壓縮機結(jié)構(gòu)圖（二）軸流式風(fēng)機及壓縮機特征是：介質(zhì)沿著鈾向流入葉輪，經(jīng)葉輪后也軸向流動，在葉輪中氣流沒有發(fā)生偏轉(zhuǎn)，如圖5-84所示。圖圖5-84 軸流式風(fēng)機結(jié)構(gòu)示意圖軸流式風(fēng)機結(jié)構(gòu)示意圖 圖5-85為國產(chǎn)軸流式風(fēng)機結(jié)構(gòu)圖。 隨著航空噴氣發(fā)動機的理論及試驗研究的應(yīng)用，以及對軸流式壓縮機的氣動力學(xué)的理論大流

44、量、高壓力比的軸流式壓縮機，除廣泛應(yīng)用于航空燃?xì)廨啓C外，還應(yīng)用于發(fā)電燃?xì)廨啓C裝且，艦船燃?xì)廨啓C裝置以及機車燃?xì)廨啓C裝置中。 軸流式風(fēng)機通常是由集流罩、葉輪、集風(fēng)器、導(dǎo)葉、擴散筒和機殼等組成。由于氣流沿軸向流入葉輪又軸向流出也就是說氣流通過葉輪是軸對稱的，沿某一半徑的圓筒形截面上氣流是均勻的。如圖5-84所示的A-A斷面，這樣導(dǎo)葉與葉片組成一組葉片有限長的平面葉柵。圖圖5-85 國產(chǎn)軸流式風(fēng)機結(jié)構(gòu)圖國產(chǎn)軸流式風(fēng)機結(jié)構(gòu)圖圖5-86為國產(chǎn)的23250-46軸流式壓縮機結(jié)圖。圖圖5-86 Z3250-46 軸流式壓縮機軸流式壓縮機二、容積式風(fēng)機和壓縮機容積式風(fēng)機和壓縮機分為往復(fù)式及回轉(zhuǎn)式 （一）往復(fù)式

45、壓縮機 往復(fù)式壓縮機是通過曲柄連桿機構(gòu)，把驅(qū)動機的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為活塞在氣缸內(nèi)的往復(fù)運動，并從低壓側(cè)吸入氣體，經(jīng)壓縮后排向高壓側(cè)的壓縮機。這類機械有兩個特點：一是運行過程中將產(chǎn)生往復(fù)慣性力，通過機構(gòu)傳給基礎(chǔ)；二是具有明顯脈動性質(zhì)的氣體壓力，產(chǎn)生交變的活塞力作用在壓縮機機構(gòu)上。 氣缸中氣體的吸人及排出，大多數(shù)是通過自動閥門進(jìn)行的，如圖5-87所示的結(jié)構(gòu)示意圖，在活塞與氣缸等滑動部分需要的潤滑劑，通常在氣體中混入，如氣體要求不能混進(jìn)潤滑劑的情況下，其活塞將采用迷宮式止漏環(huán)，活塞或活塞環(huán)是由油碳、樹脂等材料制成的。圖圖5-87 往復(fù)式壓縮機的構(gòu)造往復(fù)式壓縮機的構(gòu)造圖5-88為一臺L型空氣動力用壓縮機結(jié)

46、構(gòu)圖。圖圖5-88 L型動力用空氣壓縮機型動力用空氣壓縮機（二）回轉(zhuǎn)式鼓風(fēng)機和壓縮機 1、羅茨式鼓風(fēng)機和壓縮機 如圖5-89為這類風(fēng)機及壓縮機結(jié)構(gòu)示意圖，它是由斷面呈紡錘形或星形的轉(zhuǎn)子與氣缸等組成。圖圖5-89 羅茨式鼓風(fēng)機羅茨式鼓風(fēng)機 2螺桿式壓縮機 如圖5-90為螺桿式壓縮機的工作原理示意圖。其結(jié)構(gòu)是由一對陰陽螺桿轉(zhuǎn)子和氣缸等組成的，兩個轉(zhuǎn)子靠同步齒輪實現(xiàn)相互反向旋轉(zhuǎn)，由轉(zhuǎn)子和氣缸所圍成的空腔從吸入口送向排出口。并在齒槽內(nèi)體積不斷變化，從而使氣體受到壓縮。圖圖5-90 螺桿式壓縮機螺桿式壓縮機 3滑片式壓縮機 圖5-91為這種壓縮機的結(jié)構(gòu)示意圖。它是由在氣缸里偏心裝置的轉(zhuǎn)子和能從轉(zhuǎn)子里徑向

47、出入的一些活動葉片組成的，這些葉片常稱為滑片。相鄰滑片所圍成的體積(如ABCD)，隨著轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)將發(fā)生變化，壓縮成ABCD，并排向高壓側(cè)。圖圖5-91 滑片式壓縮機滑片式壓縮機 三、真空泵 真空泵是將容器中的氣體排到大氣中，使其內(nèi)部壓力下降到接近子絕對真空的一種泵。因它能將低壓氣體壓縮到大氣壓力徘出，其工作原理與壓縮機是相同的。在真空泵中既有像往復(fù)式和回轉(zhuǎn)式那樣的機械式真空泵，也有利用氣體或蒸汽射流工作的射流式真空泵。 水環(huán)式真空泵的結(jié)構(gòu)示意圖如圖5-92a所示，泵缸中偏心裝著的葉輪，在封著水的泵缸內(nèi)旋轉(zhuǎn)。其內(nèi)部的水受到離心力的作用而附在四周，兩個葉片間的體積在移動中就會發(fā)生變化，情況如同滑片

48、式壓縮機。 油封式回轉(zhuǎn)真空泵，如圖5-92b所示的構(gòu)造，A是偏心轉(zhuǎn)子，B是固定理動閥門的圓筒，在工作中，B沿著A的外例滑動，閉門則上下滑擺。同樣在排出處也裝有排氣閩。這種回轉(zhuǎn)式真空泵能達(dá)到相當(dāng)?shù)恼婵斩取?.6 5.6 水輪機和渦輪機水輪機和渦輪機一、水輪機一、水輪機 水輪機水輪機是一種把水流的能量轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)機械能的動力是一種把水流的能量轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)機械能的動力機械，根據(jù)水輪機在能量轉(zhuǎn)換過程中利用水流能量方式的機械，根據(jù)水輪機在能量轉(zhuǎn)換過程中利用水流能量方式的不同可分為不同可分為反擊式反擊式和和沖擊式?jīng)_擊式兩大類。兩大類。 反擊式水輪機反擊式水輪機主要是利用水流的壓能和動能。主要是利用水流的壓能和

49、動能。 沖擊式水輪機沖擊式水輪機是利用水流的動能做功是利用水流的動能做功圖圖5-93 各種水輪機的使用范圍各種水輪機的使用范圍 水輪機的型號組成：水輪機的型號組成： 第一部分第一部分表示水輪機的型式，由漢語拼音字母和阿拉伯?dāng)?shù)表示水輪機的型式，由漢語拼音字母和阿拉伯?dāng)?shù)字組成。字組成。 第二部分第二部分表示水輪機主軸的布置型式和引水式的特征。表示水輪機主軸的布置型式和引水式的特征。 第三部分第三部分表示水輪機轉(zhuǎn)輪的標(biāo)稱直徑，以厘米為單位。表示水輪機轉(zhuǎn)輪的標(biāo)稱直徑，以厘米為單位。（一）（一） 反擊式水輪機結(jié)構(gòu)特點及用途反擊式水輪機結(jié)構(gòu)特點及用途 按照轉(zhuǎn)輪區(qū)域內(nèi)水流流動的方向特征，分為按照轉(zhuǎn)輪區(qū)域內(nèi)水

50、流流動的方向特征，分為混流式混流式、軸流式軸流式、斜流式斜流式、及、及貫流式貫流式等不同形式。等不同形式。 按照按照水流流經(jīng)水輪機水流流經(jīng)水輪機的途徑，可分為將反擊式水輪機的途徑，可分為將反擊式水輪機分為四大部件。分為四大部件。1引水部件引水部件 其作用是保證導(dǎo)水葉片進(jìn)口圓周處均勻進(jìn)水，使水流其作用是保證導(dǎo)水葉片進(jìn)口圓周處均勻進(jìn)水，使水流呈軸對稱狀態(tài)，并使水流在進(jìn)入導(dǎo)水葉片之前形成呈軸對稱狀態(tài)，并使水流在進(jìn)入導(dǎo)水葉片之前形成定定的速度環(huán)量。的速度環(huán)量。 2導(dǎo)水部件導(dǎo)水部件 其主要作用是形成和改變進(jìn)入轉(zhuǎn)輪的水流速度環(huán)量，其主要作用是形成和改變進(jìn)入轉(zhuǎn)輪的水流速度環(huán)量，根據(jù)外界電力系統(tǒng)負(fù)荷的變化，調(diào)

51、節(jié)水輪機的流量和功率根據(jù)外界電力系統(tǒng)負(fù)荷的變化，調(diào)節(jié)水輪機的流量和功率，并防止機組甩負(fù)荷時發(fā)生飛速和使機組停正運行。，并防止機組甩負(fù)荷時發(fā)生飛速和使機組停正運行。3轉(zhuǎn)動部件轉(zhuǎn)動部件 指水輪機的轉(zhuǎn)輪，它是水輪機中最重要的過流部件，指水輪機的轉(zhuǎn)輪，它是水輪機中最重要的過流部件，是轉(zhuǎn)換水流能量為旋轉(zhuǎn)機械能的部件，其性能好壞將直接是轉(zhuǎn)換水流能量為旋轉(zhuǎn)機械能的部件，其性能好壞將直接影響到整個水輪機的好壞。影響到整個水輪機的好壞。4排水部件排水部件 也稱吸出管或尾水管，其主要作用是收集從轉(zhuǎn)輪流出也稱吸出管或尾水管，其主要作用是收集從轉(zhuǎn)輪流出的水流并引導(dǎo)至下游，回收轉(zhuǎn)輪出口的部分能量，也就是的水流并引導(dǎo)至下

52、游，回收轉(zhuǎn)輪出口的部分能量，也就是說它可以使轉(zhuǎn)輪出口的水流動能以及高出下游水面的那一說它可以使轉(zhuǎn)輪出口的水流動能以及高出下游水面的那一段位能得到回收利用。段位能得到回收利用。(二二)混流式水輪機典型結(jié)構(gòu)混流式水輪機典型結(jié)構(gòu)圖圖5-94 混流式水輪機廠房剖面混流式水輪機廠房剖面 圖圖594為一裝有混流式水輪機的電站廠房剖為一裝有混流式水輪機的電站廠房剖面圖。水流沿壓力鋼管經(jīng)蝸殼。導(dǎo)水機構(gòu)進(jìn)入轉(zhuǎn)面圖。水流沿壓力鋼管經(jīng)蝸殼。導(dǎo)水機構(gòu)進(jìn)入轉(zhuǎn)輪，轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn)，并使水輪機帶動發(fā)電機工作。在輪，轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn)，并使水輪機帶動發(fā)電機工作。在水電站常把水輪機、發(fā)電機及其附屬設(shè)備稱為水水電站常把水輪機、發(fā)電機及其附屬設(shè)備稱

53、為水輪發(fā)電機組。輪發(fā)電機組。 混流式水輪機按廠房內(nèi)的布置方式有立軸和混流式水輪機按廠房內(nèi)的布置方式有立軸和橫軸兩種結(jié)構(gòu)型式，前者水輪機與發(fā)電機不在同橫軸兩種結(jié)構(gòu)型式，前者水輪機與發(fā)電機不在同一高程上，機組占用廠房面積較小，但廠房高度一高程上，機組占用廠房面積較小，但廠房高度較大，一般大中型水輪機都是采用立軸布置方式較大，一般大中型水輪機都是采用立軸布置方式。后者水輪機與發(fā)電機在同一高程上，要求的廠。后者水輪機與發(fā)電機在同一高程上，要求的廠房高度及電站開挖量小，但廠房面積增大，一般房高度及電站開挖量小，但廠房面積增大，一般小型水輪機采用這一布置形式。小型水輪機采用這一布置形式。(三三)軸流式水輪

54、機典型結(jié)構(gòu)軸流式水輪機典型結(jié)構(gòu)圖圖5-95 混流式水輪機剖面圖混流式水輪機剖面圖 圖圖5-95為一中小型立軸混流式水輪機剖面圖為一中小型立軸混流式水輪機剖面圖，結(jié)構(gòu)比較典型。該水輪機牌號，結(jié)構(gòu)比較典型。該水輪機牌號HL240-LJ-180,設(shè)設(shè)計水頭為計水頭為20.5m,額定出力為額定出力為3150kW,轉(zhuǎn)速為轉(zhuǎn)速為187.5r/min。 水流經(jīng)蝸殼、座環(huán)水流經(jīng)蝸殼、座環(huán)1、活動導(dǎo)葉、活動導(dǎo)葉2、轉(zhuǎn)輪、轉(zhuǎn)輪3、進(jìn)、進(jìn)入尾水管排至下游。座環(huán)入尾水管排至下游。座環(huán)1是水輪機零部件安裝是水輪機零部件安裝的基礎(chǔ)，也是整個水輪發(fā)電機組的承重部件。機的基礎(chǔ)，也是整個水輪發(fā)電機組的承重部件。機組的重量、作用

55、在轉(zhuǎn)輪上的軸向水把力以及廠房組的重量、作用在轉(zhuǎn)輪上的軸向水把力以及廠房蝸殼以上的混凝土重量都通過它傳到廠房基礎(chǔ)上蝸殼以上的混凝土重量都通過它傳到廠房基礎(chǔ)上。座環(huán)的結(jié)構(gòu)是由上環(huán)、下環(huán)及若干個支柱組成。座環(huán)的結(jié)構(gòu)是由上環(huán)、下環(huán)及若干個支柱組成。為減小過流的水力損失，支柱具有流線型斷面。為減小過流的水力損失，支柱具有流線型斷面，因此支柱又稱固定導(dǎo)葉。，因此支柱又稱固定導(dǎo)葉。圖圖5-96 高水頭混流式水輪機剖面圖高水頭混流式水輪機剖面圖 圖圖596為我國制造的為我國制造的高水頭混流式水輪機高水頭混流式水輪機結(jié)結(jié)構(gòu)，其設(shè)計水頭為構(gòu)，其設(shè)計水頭為270m，最高水頭為，最高水頭為318m，額，額定出力為定出

56、力為385Mw，機組轉(zhuǎn)速為，機組轉(zhuǎn)速為500rmin。 該機的主要部件，如該機的主要部件，如蝸殼蝸殼、頂蓋頂蓋和和轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)輪等均輪等均由高強度的由高強度的低合金鋼低合金鋼制成。由于采用制成。由于采用鑄造結(jié)構(gòu)鑄造結(jié)構(gòu)。座環(huán)座環(huán)和和蝸殼蝸殼合二為一。蝸殼為分辨鑄造的組合結(jié)合二為一。蝸殼為分辨鑄造的組合結(jié)構(gòu)。構(gòu)。 為了抗磨，該機在頂蓋及底環(huán)的過流面上均為了抗磨，該機在頂蓋及底環(huán)的過流面上均覆蓋一層抗磨板覆蓋一層抗磨板4。它的材料具有良好的抗磨性。它的材料具有良好的抗磨性能，結(jié)構(gòu)上允許在磨損后更換。轉(zhuǎn)輪葉片選用具能，結(jié)構(gòu)上允許在磨損后更換。轉(zhuǎn)輪葉片選用具有良好抗磨和抗汽蝕的材料有良好抗磨和抗汽蝕的材料2G

57、15MnMovCu鑄造鑄造。為便于檢修轉(zhuǎn)輪，機組允許在不拆卸發(fā)電機的。為便于檢修轉(zhuǎn)輪，機組允許在不拆卸發(fā)電機的條件下使轉(zhuǎn)輪從下面運出，因此基礎(chǔ)環(huán)條件下使轉(zhuǎn)輪從下面運出，因此基礎(chǔ)環(huán)9和層水和層水管直錐段做成可拆卸式的。管直錐段做成可拆卸式的。圖圖5-97 立軸明槽定漿式水輪機立軸明槽定漿式水輪機 圖圖597為一小型立式明槽定槳式水輪機結(jié)構(gòu)為一小型立式明槽定槳式水輪機結(jié)構(gòu)圖，這種水輪機適用于圖，這種水輪機適用于28m水頭，轉(zhuǎn)輪直徑在水頭，轉(zhuǎn)輪直徑在1.21.4m以下。以下。 圖中圖中12為水輪機的基礎(chǔ)環(huán)，它的下面和直錐為水輪機的基礎(chǔ)環(huán)，它的下面和直錐形尾水管相連，上面通過固定的導(dǎo)葉軸形尾水管相連，

58、上面通過固定的導(dǎo)葉軸8支撐著支撐著頂蓋頂蓋9，導(dǎo)葉，導(dǎo)葉10可以圍繞導(dǎo)葉軸轉(zhuǎn)動。在調(diào)速器可以圍繞導(dǎo)葉軸轉(zhuǎn)動。在調(diào)速器的操縱下，調(diào)速袖驅(qū)動控制環(huán)的操縱下，調(diào)速袖驅(qū)動控制環(huán)11轉(zhuǎn)動?？刂骗h(huán)和轉(zhuǎn)動?？刂骗h(huán)和尋葉有連桿相連，控制環(huán)轉(zhuǎn)動改變了導(dǎo)葉的位置尋葉有連桿相連，控制環(huán)轉(zhuǎn)動改變了導(dǎo)葉的位置，從而達(dá)到了調(diào)節(jié)流量的目的。，從而達(dá)到了調(diào)節(jié)流量的目的。 轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)輪4用鍵用鍵5和螺母和螺母3固定在主軸固定在主軸6上，主軸上，主軸6則則在頂蓋上的水潤滑橡膠導(dǎo)軸承內(nèi)旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)輪葉片在頂蓋上的水潤滑橡膠導(dǎo)軸承內(nèi)旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)輪葉片是和轉(zhuǎn)輪整體澆鑄的。對尺寸稍大一點的定槳式是和轉(zhuǎn)輪整體澆鑄的。對尺寸稍大一點的定槳式轉(zhuǎn)輪，葉片和

59、轉(zhuǎn)輪體采用裝配結(jié)構(gòu)它們分別制轉(zhuǎn)輪，葉片和轉(zhuǎn)輪體采用裝配結(jié)構(gòu)它們分別制造，然后用產(chǎn)環(huán)和螺母聯(lián)結(jié)在一起。造，然后用產(chǎn)環(huán)和螺母聯(lián)結(jié)在一起。圖圖5-98 ZZ105-LH 300型水輪機剖面圖型水輪機剖面圖 圖圖5-98為一中比轉(zhuǎn)速的軸流轉(zhuǎn)槳式水輪機，為一中比轉(zhuǎn)速的軸流轉(zhuǎn)槳式水輪機，設(shè)計水頭為設(shè)計水頭為18.5m，額定出力，額定出力9260kW，轉(zhuǎn)速為，轉(zhuǎn)速為187.5r/min。圖中座環(huán)。圖中座環(huán)1、導(dǎo)水機構(gòu)底環(huán)、導(dǎo)水機構(gòu)底環(huán)10、轉(zhuǎn)、轉(zhuǎn)輪室輪室11和尾水管里襯和尾水管里襯17是埋設(shè)部件、其中座環(huán)的是埋設(shè)部件、其中座環(huán)的尾水管里襯為焊接結(jié)構(gòu)，其余則為鑄鋼件。座環(huán)尾水管里襯為焊接結(jié)構(gòu)，其余則為鑄鋼件。

60、座環(huán)1采用整體式，和混流式水輪機相同。在有些大采用整體式，和混流式水輪機相同。在有些大型軸流式水輪機中，座環(huán)亦有非整體式結(jié)構(gòu)，由型軸流式水輪機中，座環(huán)亦有非整體式結(jié)構(gòu)，由若干個單獨的支柱組成。若干個單獨的支柱組成。 軸流式水輪機頂蓋一般由三件組成：導(dǎo)水機軸流式水輪機頂蓋一般由三件組成：導(dǎo)水機構(gòu)頂環(huán)構(gòu)頂環(huán)2，用以支撐導(dǎo)葉；頂蓋，用以支撐導(dǎo)葉；頂蓋3，用以支持控制，用以支持控制環(huán)；支持蓋環(huán)；支持蓋8，用以支持導(dǎo)軸承，用以支持導(dǎo)軸承4和止水密封裝置和止水密封裝置21。(四四)斜流式水輪機典型結(jié)構(gòu)斜流式水輪機典型結(jié)構(gòu) 裝于云南會澤毛家村水電站、中國最大容量的裝于云南會澤毛家村水電站、中國最大容量的斜流