离心泵性能与叶轮几何尺寸的关系

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众所周知，离心泵的工作性能与其叶轮的参数相关，即离心泵的叶片数、叶片出口芭角、叶片进口芭角、叶轮出口直径、叶片出口宽度、叶轮入 口直径、叶片入口宽度及转速等均会对泵性能的产生影响。因此，研究离心泵的叶轮几何参数的改变所引起泵性能的变化问题，显得十分必要。

1离心泵的组成及工作原理离心泵主要构成部分有吸入室、叶轮以及压出室。吸入室-般位于水面下叶轮进水口的前面，有直锥形、弯管形和螺旋形三种形式，起到把液体引入叶轮的作用；叶轮由盖板和若干个叶片组成，是泵心脏；压出室主要有蜗壳式、导叶和空间导叶三种形式。

离心泵-般用电动机带动。在工作前，先将泵体内充满被输送的液体，当原动机高速旋转时，通过轴传动到叶轮，带动叶轮高速旋转，叶轮上的叶片将带动液体旋转，在离心力的作用下液体从叶轮中心向叶轮外缘流去，叶轮外缘的流体带有-定的压力能和动能，流速-般可达 1525m/s，高速流体从叶轮出口外缘排出，经 由压出室、排出管和出口管道到达目的地。另-方面当泵内的液体从叶轮中心被甩到叶轮外缘的时候，在叶轮中心会形成低压区，在压差作用下，流体由吸入管经由吸入室流向叶轮中心，这样源源不断的会有液体从泵里流进再流出，这样，离心泵便完成了连续输送液体的工作。

2离心泵的基本性能参数离心泵的基本性能参数有：流量、扬程、轴功率、有效功率、效率、转速、必须汽蚀余量、允许吸上真空高度、比转速等。

(1)流量 Q(m3/h或m。/s)泵的流量也就是泵输送液体的能力，指单位时间内泵所输送的液体体积。流量撒于泵的叶轮直径、叶片宽度 以及转速等。在实际工作中，流量还与管道阻力和所需压力有关。

(2)扬程H(m)离心泵的扬程又称压头，指单体重量流体经泵所获得的能量。

ho(3)效率 n泵的效率反映泵对外加能量的利用程度。泵的效率与其类型、结构尺寸、制造精度和输送介质本身的属性等有关，大型泵比小型泵效率高些。

(4)轴功率 Ⅳ(w或kw)泵的轴功率指泵轴所需的功率，可以根据有效功率 和效率计算，即Ⅳ：丝773叶轮尺寸 (几何参数 )对离心泵性能的影响离心泵叶轮主要几何参数有：叶片出口芭角卢：、叶轮外径D 、叶轮出口宽度b 、吸入孔直径D0、叶轮出口排挤系数妒 (反映了叶片出口厚度)和叶片数 z等。这些几何参数均对泵的性能 (扬程、效率特性)曲线具有影响作用。

3.1叶片出口芭角对离心泵的性能的影响江苏大学的吴贤芳等人利用流体力学软件 FLU：T对多台不同比转速的离心泵在叶片出口角各不相同下的内部流厨行了仿真，得到了叶片出口角对离心泵效率曲线以及扬程曲线的影响图，并在江苏大学流体机械工程技术研究中心 1级精度离心泵开式实验台上进行了实验验证得出了以下结论：叶片出口角的变化对高比转速的离心泵的扬程曲线和效率曲线的影响最为显著；对中等比转速和低比转速的离心泵的扬程曲线影响不明显，其中对中等比转速的离心泵的扬程曲线影响最小；对中等比转速和低比转速的理性泵的效率曲线影响同样不明显；具体表现为当叶片出口角变小的时候中等比转速和低比转速的离心泵的效率曲线的高效区范围减小显著，而随着叶片出口角变大，中低比转速离心泵的效率曲线的高效去范围增大不显著，但是无论叶片出口角变大还是变小对于高比转速的离心泵，其效率曲线的高效区范围都会明显减校从他们得到的试验数据中还可以看出，在叶片出口角变化时对离心泵的效率曲线的影响比对其扬程曲线的影响要更加复杂，并且用 FLUENT仿真得到的结果和在实验平台上得到的结果-致，均认为当叶片出口角为 35。时离心泵的运行效率最高。

3.2叶片进口芭角对离心泵的性能的影响由泵叶片型线方程 (1)和 (2)可知，随着叶片芭角B的变化，泵的叶片线性方程呈指数变化，这说明叶片芭角的变化对离心泵的性能影响很大。因此，-般在设计离心泵的时候取叶片进 口角略大于液流角，通常采用正的冲角来减小叶片弯曲，从而增加叶片进口过流面积并减小流体对叶片的挤压。

泵的叶片型线动径计算公式：r(C /sinf1) (1)泵的叶片型线动角计算公式：日； (cta1卢卢-co) (2)泵的空化余量计算公式：Ⅳ /(2g)Zmo /(2g) (3)3.2.1叶片进口芭角对离心泵的效率的影响在大流量区范围内叶轮所加的正冲角越大，泵的水力效率越高；而小流量区内范围内的情况正好相反，即叶轮所加的正冲角越大，泵的水力效率越低；但当进口冲角△口≥20o时由公式 (3)可得，随着 加快变大，泵的空化余量也加快增大，此时泵的抗空化性能急剧下滑，即泵的效率大大降低；当所加的冲角为负冲角时，小流量区范围内泵的效率增大。

3.2.2叶片进口芭角对离心泵的扬程的影响在小流量区随着进口芭角的增大，扬程逐渐降低，当冲角由负变正，扬程曲线逐渐变平缓，当负冲角增加幅度变大时，扬程的下降越来越大；大流量区，由于流体受到叶片的挤压作用，水力损失增大，效率和扬程降低均下降。

3.2.3叶片进口芭角对离心泵的空化性能的影响在相同的空化余量条件下，随着冲角从正变为负，叶轮中的空泡从进 口边延伸到了流道中部；当负冲角变的非常大时，在叶轮里因为流道对流体的过度挤压，空泡迅速扩大到流道面积的 60%，此时空化现象严重，很容易造成液体断流，使泵的性能下降，并产生噪声和振动，让泵的工作环境变得恶劣；当正冲角增加时，空泡面积减小，但 当正冲角添加到-定程度的时候，泵的抗空化性能并不会继续增加，所 以在实际应用中应该适当增大正冲角以减小泵的空化现象。

3.3叶片包角对泵性能的影响叶片包角由于能改变叶轮出口相对速度液流角，同改变也变出口芭角的作用-样能够影响离心泵的性能 增大叶片包角能够减小叶轮流道内的脱流与漩涡从而使流动更贴近叶片型线，(下转第 275页)2013.08 l 257 I机械与设备5结束语公司 6号机组改进后发电煤耗率和热耗率分别较改进前下降了2.48%，节约标煤 12，696t/a，改进后额定工况机 组热耗率为8064.3kJ/kwh，已接近或达到目前汽轮机整体通流改造后可达到的水平。投资少，收益大，充分说明了项目取得的效果。而且在如此短的时间之内，能取得如此显著的企业直接经济效益和社会效益，可堪称为业内节能减排、提高企业原始自主创新能力、集成创新能力、转变企业经济增长模式的成功典范。