第一章泵與風機分類與工作原理第一頁，共77頁。流體機械：以流體為工作介質進行機械能與流體的壓力能和動能之間的轉換裝置。本課包括：通風機械排水機械壓氣機械第二頁，共77頁。舉例說明水輪機水流流經轉輪，水流把能量傳給水輪機轉輪旋轉，即流體能量機械能。驅動發電機旋轉（或其它機械設備）。

第三頁，共77頁。泵從電動機（原動機）得到能量，葉輪吸入流體，并使流體的能量得到增加（壓能，動能），即機械能流體的能量，可將流體輸送到一定高度或輸送到遠處。

第四頁，共77頁。第一章泵與風機的分類及工作原理一、泵的分類按工作原理可分為三類：（1）容積式：依靠工作容積的不斷變化來輸送液體。如齒輪泵、柱塞泵、水環式真空泵。（2）葉片式：靠工作葉輪的旋轉運動來輸送液體。如：離心泵、軸流泵、混流泵等。（3）其他類型的泵：如射流泵等。§1-1

泵與風機的分類第五頁，共77頁。離心泵的分類：軸向進入葉輪，徑向流出。（1）根據葉輪數：單級、多級。第六頁，共77頁。（2）根據葉輪入口數目：單吸、雙吸。第七頁，共77頁。雙吸葉輪第八頁，共77頁。（3）根據主軸的布置位置：立式、臥式。（4）根據外殼接縫形式：中開式、分段式。第九頁，共77頁。二、風機的分類（1）根據空氣在葉輪內的流動方向：離心式、軸流式。（2）根據葉輪數目：單級、兩級。（3）根據風機產生的壓力：低壓（全壓小于1000Pa）、中壓（全壓為1000~3000Pa）、高壓（全壓為3000~5000Pa）第十頁，共77頁。第十一頁，共77頁。第十二頁，共77頁。第十三頁，共77頁。第十四頁，共77頁。第十五頁，共77頁。2.離心式風機的工作原理

動畫第十六頁，共77頁。§1-2泵與風機的工作原理及性能參數一、離心式泵與風機的工作原理主要部件：葉輪、主軸、機殼。葉輪的組成：前盤、后盤和葉片。1.離心泵的工作原理

動畫1

動畫2第十七頁，共77頁。二、軸流式泵與風機的工作原理主要部件：葉輪、主軸、機殼。1.軸流泵的工作原理

動畫12.軸流式風機的工作原理

動畫第十八頁，共77頁。三、其他水泵的工作原理1.水環式真空泵組成：葉輪、泵體、吸氣室、排氣室。工作原理：動畫演示第十九頁，共77頁。2.射流泵

動畫第二十頁，共77頁。四、特性參數1.泵的特性參數（1）流量Q

單位時間內泵所排出的液體體積。(m3/s、m3/h)（2）揚程

H

單位重量的水通過水泵后所獲得的能量。（m）。

①吸水揚程Hx

②排水揚程Hp③實際揚程HsyHsy＝Hx＋Hp④總揚程H

（3）功率

泵在單位時間內所做的功的大小。（kW）。①軸功率N

原動機傳給泵軸上的功率（即泵的輸入功率）。第二十一頁，共77頁。（4）效率η

泵的有效功率與軸功率的比值。（5）轉速n

泵葉輪每分鐘的轉數。r/min。（6）允許吸上真空度Hs

在保證不發生汽蝕的情況下，泵吸水口所允許的真空度。m。②有效功率Na

單位時間內液體自泵獲得的實際能量（即水泵的輸出功率）。第二十二頁，共77頁。2.風機的性能參數（1）風量Q

單位時間內通過風機的氣體體積。m3/s、m3/h（2）風壓P

單位為Pa（N/㎡）

①靜壓Pj單位體積的氣體流過風機后所獲得的壓力能。②動壓Pd單位體積的氣體流過風機后所獲得的動能。③全壓P單位體積的氣體流過風機后所獲得的總能量。（3）功率單位kW。

①軸功率N原動機傳給通風機軸上的功率。②有效功率Na單位時間內氣體從通風機獲得的能量。第二十三頁，共77頁。（5）轉速（n）

風機葉輪每分鐘的轉數，單位為r/min。（4）效率（1）全效率（η）指通風機的有效功率與軸功率之比。（2）靜效率（ηj）指在上式中如果用靜壓代替全壓，則所得的效率稱為靜效率。第二十四頁，共77頁?！?6—2通風機的特性曲線一、離心式通風機的特性曲線（一）理論風壓方程式與個體特性曲線1.理論風壓方程式第二十五頁，共77頁。3.影響理論風壓的因素（1）結構尺寸（D2）（2）運轉工況（n）（3）葉片型式（前向、徑向、后向）2.理論風壓特性曲線第二十六頁，共77頁。（二）離心式通風機的類型系數和類型曲線

同類型風機必有共同特性。反映同類型通風機共同特性的曲線，成為類型特性曲線。1.類型系數（1）風壓系數（2）流量系數（3）功率系數第二十七頁，共77頁。2.離心式通風機的類型特性曲線第二十八頁，共77頁。二、軸流式通風機的特性曲線（一）理論風壓方程式1.氣流在軸流式通風機葉輪中的流動（1）基元環（2）葉柵將基元環展開成平面后，成為直列葉柵。

柵距：葉柵中的相鄰葉片間的間距，以“t”表示。

安裝角：葉片弦長與柵出口邊緣線的交角，以“θ”表示。通常以葉根處安裝角標志葉輪葉片安裝角。第二十九頁，共77頁。2.速度三角形第三十頁，共77頁。3.理論風壓方程式第三十一頁，共77頁。（四）軸流式通風機實際特性1.軸流式通風機的損失（1）氣流在進入葉輪前由于進風部件阻力而形成的損失；（2）氣流在葉輪中由于翼型的阻力和葉片與外殼間的縫隙而形成的損失；（3）氣流由葉輪脫出時由于氣流的旋流而造成的損失；（4）在葉輪后面的通流部件中氣流轉向和能量轉換的損失；（5）傳動時的機械損失。2.實際特性曲線它的特點是在曲線上出現了馬鞍形區域。第三十二頁，共77頁。第三十三頁，共77頁。第三十四頁，共77頁?！?6—3通風機的構造及反風裝置一、離心式通風機的構造及性能（一）結構 離心式通風機的主要氣動部件是葉輪、集流器（進風口）和外殼。

葉輪

組成由前盤面、后盤面和葉片組成。

葉型用于礦井通風的離心式通風機屬于中、低壓風機。過去，它的葉輪葉型多采用圓弧形；現在，多采用機翼形葉片。

葉輪的葉片數目4－72和4－73模型機的葉輪葉片數目均為10片。

第三十五頁，共77頁。第三十六頁，共77頁。2.外殼（螺殼）

風機的外殼的作用是匯集從葉輪流出的氣流，并輸送到外殼的出口。形狀外殼的截面呈螺旋狀。3.集流器（進風口）集流器的作用是保證氣流平穩地進入葉輪，使葉輪得到良好的進氣條件。常用的是錐弧形的集流器與葉輪入口部分之間的間隙形式和大小，對容積損失和流動損失有重要影響。4－72和G4－73模型機采用徑向間隙第三十七頁，共77頁。（二）幾種常用離心式通風機1.4－72－11型離心式通風機（1）結構特點（2）型號意義□4—72—11—No.20B右90°□——一般用字母表示通風機的用途?！癎”表示鍋爐用通風機；“K”表示礦用通風機；4——最高效率點的全壓系數乘以10；72——比轉數1——表示葉輪進風方式?！?”表示葉輪單側進風；“0”

表示葉輪雙側進風No.20——機號；葉輪直徑除以100第三十八頁，共77頁。B——傳動方式（離心式通風機的傳動方式有六種：A—無軸承箱；B—支撐皮帶（懸臂支撐，皮帶傳動，帶輪在支撐點中部）C—懸臂皮帶；D—懸臂聯軸節；E—中間皮帶；F—中間聯軸節。一般4－72－11和G4－73－11采用前四種；大型的K4－73－01采用后兩種。）右——葉輪旋向（站在電動機一側正視葉輪，順時針方向旋轉的稱為“右”旋，逆時針方向旋轉的稱為“左”旋。）90°——出風口位置（3）技術性能及特性曲線第三十九頁，共77頁。第四十頁，共77頁。第四十一頁，共77頁。2.G4—73—11型離心式通風機第四十二頁，共77頁。第四十三頁，共77頁。第四十四頁，共77頁。第四十五頁，共77頁。3.K4—73—01型離心式通風機第四十六頁，共77頁。3.K4—73—01型離心式通風機第四十七頁，共77頁。3.K4—73—01型離心式通風機第四十八頁，共77頁。二、軸流式通風機的構造及性能（一）結構主要氣動部件有葉輪、導葉（前導葉、中導葉、后導葉）、外殼、進風口（集流器、疏流罩）以及出口處的擴散器。1.葉輪決定風機性能的主要因素是風機翼型、葉輪外徑、外徑對輪轂的比值（輪轂比）和葉輪轉速。葉輪外徑和風機軸轉速決定圓周速度，直接影響到風機全壓。輪轂比與風機比轉數有關。一般說來，輪轂比大時，軸向速度Ca增大，葉片數目z和葉片相對寬度b/l（b為弦長，l為葉展）也相應增大，風機的風壓系數提高；反之，輪轂比小，多數取0.6，風壓系數也較低。葉輪葉片安裝角直接影響旋繞速度的增量，影響風機全壓。通常，可在10～45°范圍內調整。第四十九頁，共77頁。第五十頁，共77頁。2.導葉前導葉

某些風機設有前導葉，用以控制進入葉輪的氣流方向，達到調節特性的目的。此導葉可分為兩段，頭部固定不動，尾部可以擺動。這樣，外界氣流可以較小的沖擊進入前導葉，而后改變方向進入葉輪。中導葉

在多級軸流式通風機中級間設置。它的作用是將前級葉輪的流出氣流方向，轉為軸向流入后級葉輪。后導葉

作用是將最后一級葉輪的出流方向轉為接近軸向流出。剩余的旋繞速度使氣流不僅沿軸向，而且是沿螺線方向在擴散器中流動，有利于改善擴散器的工作。注意：（1）導葉的形式以前多采用圓弧形葉片。現在多采用機翼形葉片，中、后導葉還采用扭曲機翼形葉片。（2）導葉的數目（前導葉、中導葉、后導葉）應與葉輪葉片數互為質數，以避免氣流通過時產生同期擾動。第五十一頁，共77頁。3、進風口（集流器和整流罩）作用是使氣流順利地進入風機的環行入口信道，并在葉輪入口處，形成均勻的速度場。目前，礦用通風機集流器型線為圓弧形，疏流罩的型面為球面或橢球面。4、擴散器作用是把風機出口動壓的一部分轉換為靜壓，以提高風機的靜效率。一般由錐形筒芯和筒殼組成，裝在風機出口側。5、外殼風機外殼呈圓筒形，重要的是葉輪外緣與外殼內表面的徑向間隙應盡可能地減小。通常（s—徑向間隙，l—葉片展長）在0.01～0.06之間。

第五十二頁，共77頁。(二）幾種常用軸流式通風機1、2K60型通風機（1）結構特點（2）技術性能和性能曲線（3）型號意義2、2K56型軸流式通風機第五十三頁，共77頁。第五十四頁，共77頁。三、礦用通風機的反風（一）反風的意義及要求1.意義2.要求《煤礦安全規程》規定：生產礦井主要通風機必須裝有反風設施，必須能在10min內改變巷道中的風流方向。當風流方向改變后，主要通風機的供風量，不應小于正常風量的40%。反風設施由礦長組織有關部門每季度至少檢查一次，每年應進行1次反風演習。當礦井通風系統有較大變化時，也應進行1次反風演習。第五十五頁，共77頁。（二）離心式通風機的反風利用反風道（三）軸流式通風機的反風1.反轉反風法2.反風道反風法3.無反風道反風法4.改變葉片角度，正轉。第五十六頁，共77頁。第五十七頁，共77頁。第五十八頁，共77頁。第五十九頁，共77頁。§16－4通風機在網絡中的工作

通風機是與一定的網絡相連接而進行工作的，因此通風機本身與相應的網絡構成一個完整的系統。通風機的工作狀況不僅取決于通風機本身，同時也取決于網絡的狀況。第六十頁，共77頁。一、通風機在網絡上的工作分析單位體積的氣體在Ⅰ－Ⅰ和Ⅱ－Ⅱ截面的能量關系為

單位體積的氣體在Ⅱ－Ⅱ和Ⅲ－Ⅲ截面的能量關系為第六十一頁，共77頁。將上述兩式聯立求解得：

將通風機產生的風壓p稱為全壓；克服網絡阻力的風壓稱為靜壓，用表示，即；出口動能損失稱動壓，用符號

表示，即。第六十二頁，共77頁。二、通風網絡特性曲線1.網絡特性方程式2.網絡特性曲線第六十三頁，共77頁。三、通風機工況點和工業利用區1.工況點2.工業利用區（1）穩定工作條件（有且只有一個工作點）（2）經濟工作條件第六十四頁，共77頁。四、通風機的工況調節及運行調節原因：在礦井開采過程中，通風網絡的參數是變化的，為了適應這種變化，通風機的工況應具有可調節性。調節途徑：一是改變網絡特性曲線調節法；二是改變通風機特性曲線調節法。（一）改變網絡特性曲線調節法1.閘門調節（1）調節原理及方法注意：閘門調節不節能。（2）適用范圍及特點設備簡單，調整容易而均勻。但有附加能量損失。只能作為一種暫時的應急方法使用。2.串并聯巷道

第六十五頁，共77頁。第六十六頁，共77頁。（二）改變通風機特性曲線調節法

1.改變葉輪轉速調節法

1）階段調節2）無級調節特點

調節范圍較寬，效率不變。階段性調速的調節機構簡單，但必須在停機時操作；無級調速機構復雜投資大，但調節性能好，且能在不停機情況下完成調節工作。第六十七頁，共77頁。2.改變葉片安裝角調節法（1）調節原理（2）調節方法1）停機調節方法：人工和機構2）動葉調節調節原理

平衡抵消閉合力矩。調節機構

油壓式、機械式、電氣式（3）特點及適用范圍第六十八頁，共77頁。第六十九頁，共77頁。（2）調節方法1）離心式通風機的前導器2）軸流式通風機的前導器（3）特點及適用范圍前導器調節法調節的機構比較簡單，可以在不停機的情況下完成操作，通常只能達到階段調節的目的，在網絡特性不變的情況下調節時，效率有所變化。由于調節范圍比較窄，作為其它階段性調節的補充較為適宜。

3.前導器調節法（1）調節原理第七十頁，共77頁。4.改變軸流式通風機級數和葉輪葉片數調節法（1）調節原理（2）調節方法注意：改變葉片數目后，葉輪的平衡問題。（3）特點及適用范圍不需要另外附加機構，需要在停機情況下操作。只能實現階段調節，