1、流體機(jī)械分類和工作原理流體機(jī)械：以流體為工作介質(zhì)進(jìn)行機(jī)械能與流體的壓力能和動(dòng)能之間的轉(zhuǎn)換裝置。本課包括：通風(fēng)機(jī)械 排水機(jī)械 壓氣機(jī)械舉例說(shuō)明水輪機(jī) 水流流經(jīng)轉(zhuǎn)輪，水流把能量傳給水輪機(jī) 轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn)，即流體能量 機(jī)械能。 驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)（或其它機(jī)械設(shè)備）。 泵 從電動(dòng)機(jī)（原動(dòng)機(jī) ）得到能量，葉輪吸入流體，并使流體的能量得到增加（壓能，動(dòng)能），即機(jī)械能 流體的能量， 可將流體輸送到一定高度或輸送到遠(yuǎn)處。 第一章 泵與風(fēng)機(jī)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(lái)輸送液體。如齒輪泵、柱塞泵、水環(huán)式真空泵。（2）葉片式：靠工作葉輪的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)來(lái)輸送液體。如：離心

2、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(fēng)機(jī)的分類離心泵的分類： 軸向進(jìn)入葉輪，徑向流出。（1）根據(jù)葉輪數(shù)：?jiǎn)渭?jí)、多級(jí)。（2）根據(jù)葉輪入口數(shù)目： 單吸、雙吸。 雙吸葉輪（3）根據(jù)主軸的布置位置：立式、臥式。（4）根據(jù)外殼接縫形式：中開(kāi)式、分段式。二、風(fēng)機(jī)的分類（1）根據(jù)空氣在葉輪內(nèi)的流動(dòng)方向：離心式、軸流式。（2）根據(jù)葉輪數(shù)目：?jiǎn)渭?jí)、兩級(jí)。（3）根據(jù)風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的壓力：低壓（全壓小于1000Pa）、中壓（全壓為10003000Pa）、高壓（全壓為30005000Pa）2.離心式風(fēng)機(jī)的工作原理 動(dòng)畫1-2 泵與風(fēng)機(jī)的工作原理及性能參數(shù)一、離心式泵與風(fēng)機(jī)的工作原理主要部件：葉

3、輪、主軸、機(jī)殼。葉輪的組成：前盤、后盤和葉片。1.離心泵的工作原理 動(dòng)畫1 動(dòng)畫2二、軸流式泵與風(fēng)機(jī)的工作原理主要部件：葉輪、主軸、機(jī)殼。1.軸流泵的工作原理 動(dòng)畫12.軸流式風(fēng)機(jī)的工作原理 動(dòng)畫三、其他水泵的工作原理1.水環(huán)式真空泵組成：葉輪、泵體、吸氣室、排氣室。工作原理：動(dòng)畫演示2.射流泵 動(dòng)畫四、特性參數(shù)1.泵的特性參數(shù)（1）流量 Q 單位時(shí)間內(nèi)泵所排出的液體體積。(m3/s、m3/h)（2）揚(yáng)程 H 單位重量的水通過(guò)水泵后所獲得的能量。（m）。 吸水揚(yáng)程 Hx 排水揚(yáng)程 Hp 實(shí)際揚(yáng)程 Hsy Hsy Hx Hp 總揚(yáng)程 H （3）功率 泵在單位時(shí)間內(nèi)所做的功的大小。（kW）。 軸功

4、率N 原動(dòng)機(jī)傳給泵軸上的功率（即泵的輸入功率）。（4）效率 泵的有效功率與軸功率的比值。（5）轉(zhuǎn)速 n 泵葉輪每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù)。 r/min。（6）允許吸上真空度 Hs 在保證不發(fā)生汽蝕的情況下，泵吸 水口所允許的真空度。 m。 有效功率 Na 單位時(shí)間內(nèi)液體自泵獲得的實(shí)際能量（即水泵的輸出功率）。2.風(fēng)機(jī)的性能參數(shù)（1）風(fēng)量Q 單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)風(fēng)機(jī)的氣體體積。m3/s、m3/h（2）風(fēng)壓P 單位為Pa（N/） 靜壓Pj 單位體積的氣體流過(guò)風(fēng)機(jī)后所獲得的壓力能。 動(dòng)壓Pd 單位體積的氣體流過(guò)風(fēng)機(jī)后所獲得的動(dòng)能。 全壓 P 單位體積的氣體流過(guò)風(fēng)機(jī)后所獲得的總能量。（3）功率 單位kW。 軸功率 N 原

5、動(dòng)機(jī)傳給通風(fēng)機(jī)軸上的功率。 有效功率 Na 單位時(shí)間內(nèi)氣體從通風(fēng)機(jī)獲得的能量。 （5） 轉(zhuǎn)速（n） 風(fēng)機(jī)葉輪每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù)，單位為r/min。（4） 效率（1）全效率（） 指通風(fēng)機(jī)的有效功率與軸功率之比。（2）靜效率（j） 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。162 通風(fēng)機(jī)的特性曲線一、離心式通風(fēng)機(jī)的特性曲線（一）理論風(fēng)壓方程式與個(gè)體特性曲線1. 理論風(fēng)壓方程式3.影響理論風(fēng)壓的因素（1）結(jié)構(gòu)尺寸（D2）（2）運(yùn)轉(zhuǎn)工況（n）（3）葉片型式（前向、徑向、后向）2.理論風(fēng)壓特性曲線（二）離心式通風(fēng)機(jī)的類型系數(shù)和類型曲線 同類型風(fēng)機(jī)必有共同特性。反映同類型通風(fēng)機(jī)共同特性的曲線，成為

6、類型特性曲線。1.類型系數(shù)（1）風(fēng)壓系數(shù)（2）流量系數(shù)（3）功率系數(shù)2.離心式通風(fēng)機(jī)的類型特性曲線二、軸流式通風(fēng)機(jī)的特性曲線（一）理論風(fēng)壓方程式1.氣流在軸流式通風(fēng)機(jī)葉輪中的流動(dòng)（1）基元環(huán)（2）葉柵 將基元環(huán)展開(kāi)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(zhǎng)與柵出口邊緣線的交角，以“”表示。通常以葉根處安裝角標(biāo)志葉輪葉片安裝角。2. 速度三角形3. 理論風(fēng)壓方程式（四）軸流式通風(fēng)機(jī)實(shí)際特性1.軸流式通風(fēng)機(jī)的損失（1）氣流在進(jìn)入葉輪前由于進(jìn)風(fēng)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(shí)

7、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(zhuǎn)向和能量轉(zhuǎn)換的損失；（5）傳動(dòng)時(shí)的機(jī)械損失。2.實(shí)際特性曲線它的特點(diǎn)是在曲線上出現(xiàn)了馬鞍形區(qū)域。163 通風(fēng)機(jī)的構(gòu)造及反風(fēng)裝置一、離心式通風(fēng)機(jī)的構(gòu)造及性能（一）結(jié)構(gòu) 離心式通風(fēng)機(jī)的主要?dú)鈩?dòng)部件是葉輪、集流器（進(jìn)風(fēng)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(fēng)的離心式通風(fēng)機(jī)屬于中、低壓風(fēng)機(jī)。過(guò)去，它的葉輪葉型多采用圓弧形；現(xiàn)在，多采用機(jī)翼形葉片。 葉輪的葉片數(shù)目 472和473模型機(jī)的葉輪葉片數(shù)目均為10片。 2.外殼（螺殼） 風(fēng)機(jī)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

8、螺旋狀。3.集流器（進(jìn)風(fēng)口） 集流器的作用是保證氣流平穩(wěn)地進(jìn)入葉輪，使葉輪得到良好的進(jìn)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(duì)容積損失和流動(dòng)損失有重要影響。472和G473模型機(jī)采用徑向間隙（二）幾種常用離心式通風(fēng)機(jī)7211型離心式通風(fēng)機(jī)（1）結(jié)構(gòu)特點(diǎn)（2）型號(hào)意義47211No.20 B 右90一般用字母表示通風(fēng)機(jī)的用途。“G”表示鍋爐用通風(fēng)機(jī)；“K”表示礦用通風(fēng)機(jī)；4最高效率點(diǎn)的全壓系數(shù)乘以10；72比轉(zhuǎn)數(shù)1表示葉輪進(jìn)風(fēng)方式?！?”表示葉輪單側(cè)進(jìn)風(fēng)；“0” 表示葉輪雙側(cè)進(jìn)風(fēng)機(jī)號(hào)；葉輪直徑除以100B傳動(dòng)方式（離心式通風(fēng)機(jī)的傳動(dòng)方式有六種：A無(wú)軸承箱；B支撐皮帶

9、（懸臂支撐，皮帶傳動(dòng)，帶輪在支撐點(diǎn)中部）C懸臂皮帶；D懸臂聯(lián)軸節(jié)；E中間皮帶；F中間聯(lián)軸節(jié)。一般47211和G47311采用前四種；大型的K47301采用后兩種。）右葉輪旋向（站在電動(dòng)機(jī)一側(cè)正視葉輪，順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)的稱為“右”旋，逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)的稱為“左”旋。）90出風(fēng)口位置（3）技術(shù)性能及特性曲線2.G47311型離心式通風(fēng)機(jī)3.K47301型離心式通風(fēng)機(jī)3.K47301型離心式通風(fēng)機(jī)3.K47301型離心式通風(fēng)機(jī)二、軸流式通風(fēng)機(jī)的構(gòu)造及性能（一）結(jié)構(gòu)主要?dú)鈩?dòng)部件有葉輪、導(dǎo)葉（前導(dǎo)葉、中導(dǎo)葉、后導(dǎo)葉）、外殼、進(jìn)風(fēng)口（集流器、疏流罩）以及出口處的擴(kuò)散器。1.葉輪決定風(fēng)機(jī)性能的主要因素是風(fēng)機(jī)翼型

10、、葉輪外徑、外徑對(duì)輪轂的比值（輪轂比）和葉輪轉(zhuǎn)速。葉輪外徑和風(fēng)機(jī)軸轉(zhuǎn)速?zèng)Q定圓周速度，直接影響到風(fēng)機(jī)全壓。輪轂比與風(fēng)機(jī)比轉(zhuǎn)數(shù)有關(guān)。一般說(shuō)來(lái)，輪轂比大時(shí)，軸向速度Ca增大，葉片數(shù)目z和葉片相對(duì)寬度b/l（b為弦長(zhǎng)，l為葉展）也相應(yīng)增大，風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓系數(shù)提高；反之，輪轂比小，多數(shù)取，風(fēng)壓系數(shù)也較低。葉輪葉片安裝角直接影響旋繞速度的增量，影響風(fēng)機(jī)全壓。通常，可在1045范圍內(nèi)調(diào)整。 2.導(dǎo)葉前導(dǎo)葉 某些風(fēng)機(jī)設(shè)有前導(dǎo)葉，用以控制進(jìn)入葉輪的氣流方向，達(dá)到調(diào)節(jié)特性的目的。此導(dǎo)葉可分為兩段，頭部固定不動(dòng)，尾部可以擺動(dòng)。這樣，外界氣流可以較小的沖擊進(jìn)入前導(dǎo)葉，而后改變方向進(jìn)入葉輪。中導(dǎo)葉 在多級(jí)軸流式通風(fēng)機(jī)中級(jí)間

11、設(shè)置。它的作用是將前級(jí)葉輪的流出氣流方向，轉(zhuǎn)為軸向流入后級(jí)葉輪。后導(dǎo)葉 作用是將最后一級(jí)葉輪的出流方向轉(zhuǎn)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(kuò)散器中流動(dòng)，有利于改善擴(kuò)散器的工作。注意：（1）導(dǎo)葉的形式 以前多采用圓弧形葉片?，F(xiàn)在多采用機(jī)翼形葉片，中、后導(dǎo)葉還采用扭曲機(jī)翼形葉片。（2）導(dǎo)葉的數(shù)目（前導(dǎo)葉、中導(dǎo)葉、后導(dǎo)葉）應(yīng)與葉輪葉片數(shù)互為質(zhì)數(shù)，以避免氣流通過(guò)時(shí)產(chǎn)生同期擾動(dòng)。3、進(jìn)風(fēng)口（集流器和整流罩）作用是使氣流順利地進(jìn)入風(fēng)機(jī)的環(huán)行入口信道，并在葉輪入口處，形成均勻的速度場(chǎng)。目前，礦用通風(fēng)機(jī)集流器型線為圓弧形，疏流罩的型面為球面或橢球面。4、擴(kuò)散器作用是把風(fēng)機(jī)出口動(dòng)

12、壓的一部分轉(zhuǎn)換為靜壓，以提高風(fēng)機(jī)的靜效率。一般由錐形筒芯和筒殼組成，裝在風(fēng)機(jī)出口側(cè)。5、外殼風(fēng)機(jī)外殼呈圓筒形，重要的是葉輪外緣與外殼內(nèi)表面的徑向間隙應(yīng)盡可能地減小。通常 （s徑向間隙，l葉片展長(zhǎng)）在之間。 (二）幾種常用軸流式通風(fēng)機(jī)1、2K60型通風(fēng)機(jī)（1）結(jié)構(gòu)特點(diǎn)（2）技術(shù)性能和性能曲線（3）型號(hào)意義2、2K56型軸流式通風(fēng)機(jī)三、礦用通風(fēng)機(jī)的反風(fēng)（一）反風(fēng)的意義及要求 1.意義 2.要求 煤礦安全規(guī)程規(guī)定：生產(chǎn)礦井主要通風(fēng)機(jī)必須裝有反風(fēng)設(shè)施，必須能在10min內(nèi)改變巷道中的風(fēng)流方向。 當(dāng)風(fēng)流方向改變后，主要通風(fēng)機(jī)的供風(fēng)量，不應(yīng)小于正常風(fēng)量的40%。 反風(fēng)設(shè)施由礦長(zhǎng)組織有關(guān)部門每季度至少檢查一

13、次，每年應(yīng)進(jìn)行1次反風(fēng)演習(xí)。當(dāng)?shù)V井通風(fēng)系統(tǒng)有較大變化時(shí)，也應(yīng)進(jìn)行1次反風(fēng)演習(xí)。（二）離心式通風(fēng)機(jī)的反風(fēng) 利用反風(fēng)道 （三）軸流式通風(fēng)機(jī)的反風(fēng) 1.反轉(zhuǎn)反風(fēng)法 2.反風(fēng)道反風(fēng)法 3.無(wú)反風(fēng)道反風(fēng)法 4.改變?nèi)~片角度， 正轉(zhuǎn)。164 通風(fēng)機(jī)在網(wǎng)絡(luò)中的工作 通風(fēng)機(jī)是與一定的網(wǎng)絡(luò)相連接而進(jìn)行工作的，因此通風(fēng)機(jī)本身與相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成一個(gè)完整的系統(tǒng)。通風(fēng)機(jī)的工作狀況不僅取決于通風(fēng)機(jī)本身，同時(shí)也取決于網(wǎng)絡(luò)的狀況。一、通風(fēng)機(jī)在網(wǎng)絡(luò)上的工作分析 單位體積的氣體在和截面的能量關(guān)系為 單位體積的氣體在和截面的能量關(guān)系為 將上述兩式聯(lián)立求解得： 將通風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的風(fēng)壓p稱為全壓； 克服網(wǎng)絡(luò)阻力的風(fēng)壓稱為靜壓，用 表示，即

14、； 出口動(dòng)能損失稱動(dòng)壓，用符號(hào) 表示，即。 二、通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)特性曲線1.網(wǎng)絡(luò)特性方程式2.網(wǎng)絡(luò)特性曲線三、通風(fēng)機(jī)工況點(diǎn)和工業(yè)利用區(qū)1.工況點(diǎn)2.工業(yè)利用區(qū)（1）穩(wěn)定工作條件（有且只有一個(gè)工作點(diǎn)）（2）經(jīng)濟(jì)工作條件四、通風(fēng)機(jī)的工況調(diào)節(jié)及運(yùn)行調(diào)節(jié)原因：在礦井開(kāi)采過(guò)程中，通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)是變化的，為了適應(yīng)這種變化，通風(fēng)機(jī)的工況應(yīng)具有可調(diào)節(jié)性。調(diào)節(jié)途徑：一是改變網(wǎng)絡(luò)特性曲線調(diào)節(jié)法；二是改變通風(fēng)機(jī)特性曲線調(diào)節(jié)法。（一）改變網(wǎng)絡(luò)特性曲線調(diào)節(jié)法1.閘門調(diào)節(jié)（1）調(diào)節(jié)原理及方法注意：閘門調(diào)節(jié)不節(jié)能。（2）適用范圍及特點(diǎn)設(shè)備簡(jiǎn)單，調(diào)整容易而均勻。但有附加能量損失。只能作為一種暫時(shí)的應(yīng)急方法使用。2.串并聯(lián)巷道 （二）

15、改變通風(fēng)機(jī)特性曲線調(diào)節(jié)法1.改變?nèi)~輪轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)法 1）階段調(diào)節(jié) 2）無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)特點(diǎn) 調(diào)節(jié)范圍較寬，效率不變。階段性調(diào)速的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，但必須在停機(jī)時(shí)操作；無(wú)級(jí)調(diào)速機(jī)構(gòu)復(fù)雜投資大，但調(diào)節(jié)性能好，且能在不停機(jī)情況下完成調(diào)節(jié)工作。2.改變?nèi)~片安裝角調(diào)節(jié)法（1）調(diào)節(jié)原理（2）調(diào)節(jié)方法1）停機(jī)調(diào)節(jié)方法：人工和機(jī)構(gòu)2）動(dòng)葉調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)原理 平衡抵消閉合力矩。調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu) 油壓式、機(jī)械式、電氣式（3）特點(diǎn)及適用范圍（2）調(diào)節(jié)方法1）離心式通風(fēng)機(jī)的前導(dǎo)器2）軸流式通風(fēng)機(jī)的前導(dǎo)器（3）特點(diǎn)及適用范圍前導(dǎo)器調(diào)節(jié)法調(diào)節(jié)的機(jī)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，可以在不停機(jī)的情況下完成操作，通常只能達(dá)到階段調(diào)節(jié)的目的，在網(wǎng)絡(luò)特性不變的情況下調(diào)節(jié)時(shí)，效率有

16、所變化。由于調(diào)節(jié)范圍比較窄，作為其它階段性調(diào)節(jié)的補(bǔ)充較為適宜。 3.前導(dǎo)器調(diào)節(jié)法（1）調(diào)節(jié)原理4.改變軸流式通風(fēng)機(jī)級(jí)數(shù)和葉輪葉片數(shù)調(diào)節(jié)法（1）調(diào)節(jié)原理（2）調(diào)節(jié)方法 注意：改變?nèi)~片數(shù)目后，葉輪的平衡問(wèn)題。（3）特點(diǎn)及適用范圍 不需要另外附加機(jī)構(gòu)，需要在停機(jī)情況下操作。只能實(shí)現(xiàn)階段調(diào)節(jié)，可調(diào)范圍窄，效率也有所變化，可以作為輔助的調(diào)節(jié)措施。五、通風(fēng)機(jī)的聯(lián)合工作（一）通風(fēng)機(jī)的串聯(lián)工作1.串聯(lián)的目的 增加風(fēng)壓2.串聯(lián)的特點(diǎn)兩臺(tái)風(fēng)機(jī)的風(fēng)量相等，風(fēng)壓為兩臺(tái)風(fēng)機(jī)在該流量下的風(fēng)壓之和。3.串聯(lián)工況點(diǎn)（1）構(gòu)造等效風(fēng)機(jī)按照“相同流量下，風(fēng)壓相加”的原則。（2）求等效風(fēng)機(jī)的特性曲線（3）等效工況點(diǎn)（4）串聯(lián)效果（二）通風(fēng)機(jī)的并聯(lián)工作1、并聯(lián)工作的任務(wù)增加風(fēng)量2、并聯(lián)工作特點(diǎn)兩臺(tái)風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的風(fēng)壓相等，都等于克服網(wǎng)絡(luò)阻力所需的風(fēng)壓，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)的風(fēng)量等于兩風(fēng)機(jī)風(fēng)量之和。3、并聯(lián)工況點(diǎn)（1）構(gòu)造等效風(fēng)機(jī)按照“等風(fēng)壓下，流量相加”的原則。（2）求等效風(fēng)機(jī)的特性曲線（3）等效工況點(diǎn)（