新型離心泵的可行性分析報(bào)告

新型離心泵的技術(shù)依據(jù)
    新型離心泵采用了獨(dú)特的葉輪結(jié)構(gòu)和形狀，明顯降低了泵內(nèi)能量損失，顯箸提高了效率。與現(xiàn)有離心泵相比，新型離心泵主要有兩個特征，其中第二特征的作用要大于第一特征，新型離心泵不排斥目前國內(nèi)外采用(用于提高效率)的常用方法，結(jié)合這些方法，將更有利于降低損失和提高效率。

1.1、第一特征的技術(shù)依據(jù)
    新型離心泵的第一特征是葉輪蓋扳有所減小，使封閉葉輪成為不完全封閉葉輪。要論證第一特征在技術(shù)上是否可行，首先要弄清葉輪的封閉程度究竟對水泵的效率有何影響，以下分兩步討論：

(1)葉輪封閉程度對效率的影響
    現(xiàn)有離心泵的葉輪類型按封閉程度可分為封閉式、半開式和開式三種，其中封閉葉輪的效率最高，而開式和半開式葉輪容易發(fā)生沿葉片側(cè)端的泄露，很多人因此得出封閉程度越高效率越高的結(jié)論，一般不考慮減小葉輪蓋板。但問題就在這里，雖然在三種葉輪中封閉輪效率最高是事實(shí)，但這三種葉輪只是葉輪封閉程度的二個特例，因此這個事實(shí)只是說明這二種特例的效率差別，而不應(yīng)直接得出葉輪封閉程度越高效率越高的結(jié)論。比如無壓圓管的輸水能力與水流在管中充滿度之間的關(guān)系，雖然圓管的輸水能力在充滿度100%(滿管)時比充滿度在50%(半管)時要大，但不能由此得出充滿度越高輸水能力越大的結(jié)論，實(shí)際上無壓圓管在充滿度95%時輸水能力最大，要比充滿度最高(滿管)時的流量高出8.7%。葉輪的封閉程度與水泵效率之間也存在類似的情況，雖然封閉葉輪消除了水流沿葉片側(cè)端的泄露，但其圓盤等損失也達(dá)最大，并且該損失將隨著葉輪直徑的增人而急劇增加。因此，就封閉程度來說，效率最高的應(yīng)該不是封閉葉輪，而是葉輪蓋極適當(dāng)減小的不完全封閉的葉輪。

    (2)第一特征的技術(shù)依據(jù)
    由于適當(dāng)減小了葉輪蓋板外徑，水泵工作時葉輪蓋板與水的摩擦損失(既圓盤損失)減小，該損失與n3d5成正比，既圓盤損失與葉輪轉(zhuǎn)速3次方和葉輪外徑5次方的積成正比。在該損失減小的同時，葉輪中的少量水流從未封閉處的葉片側(cè)端流出，由丁流速略有降低，使葉輪出口水流與泵殼內(nèi)水流之間的流速梯度減小，并使葉片側(cè)端與水流的相對流速小于原來該位置的蓋板與水流的相對流速，這也有利于降低泵內(nèi)的能量損失。
    但如果葉輪蓋極外徑減的太多(蓋扳太小)就會產(chǎn)生不利情況，這時葉輪內(nèi)的水流沿葉片側(cè)端泄露較多，并且半徑越小處的葉片側(cè)端，其泄露的水流能量越低，流量越小，而此處葉輪內(nèi)的水流依然隨葉輪高速旋轉(zhuǎn)，這樣就會在葉輪內(nèi)外水流之間、葉片側(cè)端與水流之間以及側(cè)端水流內(nèi)部造成很人的流速梯度，從而造成很大的水流沖擊和旋渦同流損失，所以葉輪蓋板只能適當(dāng)減小。由于離心泵型號規(guī)格很多，因此新型離心泵也將有多種不同的最佳蓋板外徑，具體的外徑值需要經(jīng)實(shí)驗(yàn)來確定。

1.2、第二特征的技術(shù)依據(jù)
    新型離心泵的第二特征是適當(dāng)延長葉輪葉片，葉片進(jìn)口延長至葉輪進(jìn)口附近，并將葉片的軸向部分和軸向與徑向之間的過渡部分制成雙曲混流葉片。水泵工作時，水流軸向進(jìn)入，先經(jīng)混流葉片初步加速增壓，再經(jīng)后彎徑流葉片繼續(xù)加速增壓。第二特征使現(xiàn)有離心泵葉輪內(nèi)未充分利用的軸向與徑向之間的空間得到有效利用，在基本不增大葉輪的情況下，增加了流量和揚(yáng)程。其具體分析如下：
    (1)降低了葉輪內(nèi)未利用空間與水的摩擦損失
    由于葉輪內(nèi)未利用(軸向與徑向之間)空間的旋轉(zhuǎn)，造成了與水流的摩擦損失，而第二特征使水流(在相對流動的同時)隨該空間共同旋轉(zhuǎn)，因此，降低了該空間與水的摩擦損失。

    (2)在基本不增大葉輪的情況下增加了流量和揚(yáng)程
    由于充分利用了葉輪內(nèi)部空間，使第二特征的實(shí)施可以在基本不增大葉輪的情況下實(shí)現(xiàn)，而第二特征中的雙曲混流葉片，可以為水流提供能量，增加流量和揚(yáng)程。這意味著新型離心泵只要達(dá)到相應(yīng)的流量和揚(yáng)程，就可以減小葉輪直徑或降低葉輪轉(zhuǎn)速，而改變?nèi)~輪直徑或轉(zhuǎn)速正是第二特征提高水泵效率的關(guān)鍵。

    (3)葉輪直徑對效率的影響
    在分析第二特征的作用時，必須同時分析現(xiàn)有葉輪直徑對效率的影響。我們從離心泵的基本方程和性能原理中得知，當(dāng)流量、轉(zhuǎn)速和進(jìn)出水角不變時，葉輪直徑越打(相應(yīng)的比轉(zhuǎn)數(shù)越小)，其揚(yáng)程越高，圓盤損失與容積損失也越大；而葉輪直徑越小(相應(yīng)的比轉(zhuǎn)數(shù)越人)時則相反，并且無論葉輪直徑偏大或偏小，在一般范圍內(nèi)都對效率產(chǎn)生不利影響。其中葉輪直徑偏大時主要是岡為圓盤與容積損失，而葉輪直徑偏小時，雖然圓盤與容積損失較小，但直徑偏小導(dǎo)致葉片較短，葉片較短又使效率降低。現(xiàn)以350S型和500S型單級雙吸泵為例，有關(guān)參數(shù)如表1。
    從表中看出，350S16和500S13型的葉輪直徑最小，其效率分別為86%和83%；而350S125型和500S98型的葉輪直徑最大，其效率分別為81%和79.5%。這些效率均小于這兩種泵型所達(dá)到的最高效率(88%)。
    表中列舉的兩種泵型參數(shù)，基本代表了常用泵型的效率隨葉輪直徑變化的情況，也印證了無論葉輪直徑偏大或偏小，都對水泵的效率產(chǎn)生了不利影響。
    此外，當(dāng)其它參數(shù)（流量、葉輪直徑）不變時，降低轉(zhuǎn)速對效率幾乎沒有影響。

    (4)第二特征(結(jié)合第一特征)在不同泵型中的應(yīng)用
    在低比轉(zhuǎn)數(shù)(葉輪直徑偏大)泵型中，效率首先取決丁圓盤損失。因此，該泵型采用第二特征后，可適當(dāng)減小葉輪直徑，從而減小了圓盤損失，再結(jié)合第一特征進(jìn)一步降低損失。
    在高比轉(zhuǎn)數(shù)(葉輪直徑偏小)泵型中，效率取決于葉片與流量的相對長度及其它損失。因此，該泵型采剛第二特征后，可適當(dāng)放大葉輪，再降低葉輪轉(zhuǎn)速，然后再視情況確定是否需要采用第一特征，降低圓盤損失。
    在中比轉(zhuǎn)數(shù)(比轉(zhuǎn)數(shù)在200左右)泵型中，影響效率的各種損失大體相當(dāng)，效率相對較高。采用第二特征和第一特征時，根據(jù)情況來選擇是減小葉輪直徑，還是放大葉輪直徑而降低葉輪轉(zhuǎn)速，具體需要經(jīng)試驗(yàn)來決定。

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