升力做功对离心泵水力性能的影响.pdfVIP

第46卷 第 17期 人 民 长 江 Vo1．46．No．17 2015年 9月 Yangtze River Sep．， 2015 文章编号 ：1001—4179(2015)17—0079—04 升力做功对离心泵水力性能的影响 燕 浩，李 存 毅 (安特洛电机有限公司，福建 福安 355000) 摘要 ：分别用试验研 究和数值模拟手段对离心泵 内升力做功对其水力性能的影响展开 了研 究。研 究结果表 明：离心泵叶轮在相 同半径下，叶片工作面的压力与吸力面之间存在压力差 △P，由此产生升力，且随着流量 的增加升力做功逐渐减小；离心泵 内升力做功和离心力做功共 同决定着其外特性 曲线，其 中，升力做功最大可 达到 离心力做功的90％左右 ，占总扬程 的46％左右 ；在不 同工况下，离心力做功基本不变，升力做功的变化则 较为明显，这就决定了其外特性 曲线的变化趋势。对理论计算与试验结果进行 了比较 ，两种结果相互吻合 ，验 证 了数值模 拟的正确性 。 关 键 词 ：离心泵 ；升力做 功 ；水 力性 能；压力分布 中图法分类号 ：TV53 文献标志码 ：A DO1：10．16232／j．cnki．1001—4179．2015．17．020 所谓离心泵，是指依靠叶轮高速旋转时产生的离 1 理论分析 心力来输送液体的一种通用机械。据统计 ，全 国风机、 水泵总耗电量约 占总功耗 电量的 40％，其 中，水泵耗 由泵的基本方程可知 ，泵的理论扬程通常为 能约 占20％，在石油和化工领域中高达 59％和 26％。 H = (tt22一 l1)／g (1) 离心泵因结构简单、体积小 、造价低以及运行可靠等优 式中，u，u分别为叶轮进 口、出口的圆周速度 ； ： 点而得到了广泛的应用 ，节能潜力巨大。 分别为叶轮进 口、出口绝对速度的圆周分量 ；g为重力 目前 ，工程上使用的离心泵 ，其水力设计方法多是 加速度 。 建立在相似理论基础上 的模型换算法和速度 系数 根据叶轮内液体相对运动 的伯努利方程 ，可以推 法 ，以及后续发展起来的 自由漩涡理论 和面积 比 导出离心泵 内离心力对单位重量液体所做功 的大 原理 等。但这些设计方法并没有把泵 内的总力矩 小 ，并可以用下式来表达 进行分解 ，由于离心力做功是泵 内的主要做功形式 ，因 H = (M 一 )／2g (2) 而忽略了对其他力做功的相关性分析。根据茹可夫斯 2wRln 基定理可 以得知 ，只要在 叶片表面的速度环量不等于 “l (3) 零 ，就会有升力产生 。可 以将离心泵 叶片看成是一 2,trR2n 种薄翼 型，在其表面也将会产生升力 。因此，离心泵 内 z — 升力做功也是影响其水力效率的关键性 因素之一 ，升 将式 (3)带人式 (2)，可得 力做功的大小将直接影响水泵的水力性能 。 H。=C(R 一R) (4) 综上所述 ，开展离