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旋涡泵的工作原理与计算方法
全国水泵行业旋涡泵联合设计纽
旋涡泵的工作原理
旋涡泵的主要水力鄧件是叶轮和泵体。叶
轮在泵体申转动。流道用隔舌将吸入?和压出
口分牙。在叶轮上有铣成或恃造的叶片,叶轮
端面紧靠在泵体壁上,困而形成轴向侧隙,其
容许极限值约为0.15~0、3米。
假如泵体已充满液体。叶轮旋转方向如图
1和图3的箭头所示,叶片流道中的液体质点
旋润运効,在离心力的作用下,这些液体质
点相対叶轮流道运,即液体质点的运动和
离心泵叶轮叶片流道中所观察到的情沅相似。
液体质点经孔0进入叶轮叶片的入口边
然后相对于壁运动,可看做在绝对运动中液体
质点的流线A一期(见图3)。借玏叶片流道
内的能量;液休质点相对于流道的不动壁绻续
运动。该运动的流线是螺旋曲线一B一。液
2涡最的叶轮
体质点走过此路程又进入?片流道,就是流暴ダ
一m等等。
2图书第
扩
图1旋涡氛结构原理图
ー压出管」2一泵体F3-吸入営;4一环形流道p
5一居板;5一呼片;7一蚰向问欧;8一轴;9一叶
3将叶片在平面上浸开,能涡
」10一吸入孔
过内液体的运动
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如此,液体进入叶片流道内数次,并且每方式是从叶轮中流出来的高速度的液体质点撞
次其能量都增加,这如同多級离心泵内能量的击着流道中速度低約液体质点,故产生大量的
増加一样,其差别是轴面断面内液体质点儆旋能量损失。这就是能量交换假兑。能量交换假
涡运动,而在叶轮圆周方向上做螺旋运动,其说对于从叶轮中流出的液体的动能变换成压力
运动轨迹是 ABCDEF。
能所带来的损失估讨得过分,而对于其它能量
旋涡泵在工作时,由于纵向旋涡《流道中损失则又估计不足。当液体流经叶轮时,它的
的液体在转动,在每一液体质点上均作用有离动能增加,同时压力能也增加。因之液体流经
心カ,而在叶轮内液体上所作用的腐心力要比叶轮时所增加的理论扬程等于动扬程和势扬程
流道中液体上所作用的离心力大,因为流道中之和,动扬程的一部分变换为势扬程这是有效
液体的圆周迷度比叶轮中的慢,由于离心カ不的部分,而另一部分则象能量交换侵说所讲到
同,引起了液体的圆环形,称为纵向旋祸)的的那样损失掉,但是館量交换假说一点也没有
原因,从流道半径小的地方吸入液体和在半径提到势扬程的部分,势扬程(叶轮进出口处的
大的地方压出液体。液体经过叶轮时得到了很压力差)的一部分与流过内液体质点上所作用
大的圆周速度。这个速度比流道内的液体的速的离心力相平衡,一部分损失在克服叶轮内的
度要大,当流出叶轮的高速度的液体与流道内摩擦阻力(叶轮的水力阻力)和损失在克服流
速度较小的液体合时,在流道中产生与叶轮道壁上的摩擦阻力的径向分量。
运动方向相同妁撞击,因为在这里传递能量的
涡泵的理论基础
旋泵理论的主要任务是研究叶轮和液流
360-6
之间的能量交换过程:自叶轮出来高遮运动的
流道的有效部分(无
液体质点和流道内慢速运动的液体质点相混合
复盖)
以及这时前者把能量传给后者
叶轮流道内的径向速度;
在旋涡泵内有两种液流:由于叶轮和泵体
叶轮出口绝对速度的平均圆
流道内的压力差而产生的基本环液流及叶片
周分速度;
工作边和非工作边压力差而产生的辅助液流。
Ca1一叶轮入口绝对速度的平均圆
为求出叶轮给液流的能量,分析叶轮和波
閂分速度,该速度可取和侧
流的作用力矩。
流道内的速度C相等。
研究旋涡泵和离心泵的情况相同,在动量
作用在定子上的水力力矩
矩基础上求作用在叶轮上的外力矩。这时用液
M
户2)FR
?(2)
流断面上平均速度的念。叶轮和液流的作用
式中A和2一流道起点和末端的压力
力矩等于叶轮进、出口液流的动量矩之差
F一一惻流道断面面积
M=M1-M1=了QK(C%2ーC)=ユ2xRa
解方程(1)和(2),得
Cr(C22ーC41)R
x0RCaっ-Cw)=(-A)FR……
的理论扬程H等于
式中8
2ァ Badrー一在径向方向
HI=PR-2
上流经叶轮流道的液体质量
(C2C1)=
R一叶片和侧流道的平均半径
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求Ckx及Q。对泵的任意流量来说经叶轮的外径れ(和席心泵一样)的速度图,利用方程
循环液流ρ保持不变,因而泵側流道内的任意
Hr=駒二“及H玨
速度C=言也不变。因此,对泵的所有工况来
考虑叶轮乎面内的叶形。为简化结构和便于制
说C值可认为保持不变。
造起见,多用径向叶片即叶片在半径平面内。
方程(4)鈐出扬程和流量的关系,是ー
利用图1,如叶片流道内液体入国绝对速
条直线。
度向量为沿叶轮半径方向,则得
为求C利用下列概念:零扬程时泵的流
量Qnx,零流量时的扬程H
HEA CHE
自方程〈4),当只=0时
8
AB流线CD流线EF流线
由此
?(5)
如果在上式中的“3”用“i(液体质点
经过叶片次数)代替,则旋涡泵叶轮杨程为
將Hェ=aCsQ-0,代入方程(4
得
当叶片形状和圆周速度相同时,旋涡泵将
P(6)比离心泵扬程高倍。如同在腐心泵中考虑有
由此
限叶片数对扬程的影响一样,用循环系数p
得
……(7)
H+=IP g
方程(7)就能求出循环液流速度。
根韬弗列德尔,呙=90°的径向叶片Cx
由于Hr=则旋涡泵的扬程为
0.85。C值小于1说明有限叶片数的影响
如果出口叶片角不等于90°,则出口速度
Ck和叶片倾斜的关系是C=a土
tgpr
我们研究液体质点做复合运动的情况:对
轴的旋涡(旋转)运动(见图3)及相对
代入上式得
于泵轴线的旋祸运动。这两种运动形式组成了
2g…9)
轨迹 ABCDEFK(图1和2),即在旋涡泵过流
流道内的绝对运动是螺旋运动使液体能量增
由于对m三数尚无橢确的计算办法,只
加。但是除此基本运动外,在叶片流道内,液能以系数◆来代替之
体质点相对于0X轴傲旋涡运动(图3)。该
令扬程系数ψ=p3,则
辅助运动和基本运动(OY轴)相加,就难以用
H=o -
解析法求旋涡泵的参数。
(10
在上述基础上,作旋涡泵轮的内径n与
这就是求旋涡泵扬程的公式
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