離心旋渦噴射泵

離心泵第四章離心泵§4-1離心泵的工作原理和性能特點(diǎn)

離心泵定義：利用葉輪旋轉(zhuǎn)(rotation)時(shí)的離心力(centrifugalforce/pull)作用，吸入液體提高液體壓力能獲得壓頭的泵。

離心泵分類：

1.立式(vertical/upright)和臥式(horizontal)

2.單級(jí)(simple)和多級(jí)(multistage/manystage)

3.單吸(singleentry/suction)和雙吸(doublesuction)

4.閉式(close)和開式(open)及半開式(semi-opened)

5.渦殼式(volute)和導(dǎo)葉式(guidevane)

6.其他分類（按用途）圖立式、臥式離心泵實(shí)物一、離心泵的基本工作原理

1.基本結(jié)構(gòu):

由工作葉輪、泵軸、泵殼、軸封裝置、吸入管和排出管等組成。2.基本工作原理：

葉輪旋轉(zhuǎn)之前，泵殼內(nèi)部充滿了液體(水泵先灌滿水)，當(dāng)葉輪迅速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，泵殼里的液體就被葉輪上的葉片(blade/vane)帶著一起轉(zhuǎn)動(dòng)，能量便傳給液體。液體在離心力的作用下，沿葉輪流道向外緣(outerboundary/outeredge)甩出，流到泵殼中，然后從排出管排出。這樣，泵殼里轉(zhuǎn)動(dòng)泵軸附近的壓強(qiáng)就要小于1個(gè)大氣壓，形成真空（其中心處則形成低壓，不斷吸進(jìn)液體充滿葉輪）。于是在外面大氣壓力的作用下迫使外界的液體源源不斷地被吸進(jìn)并充滿葉輪，代替已經(jīng)排出的液體，然后又被葉輪甩出。這就是離心泵能連續(xù)不斷地輸送液體的原理。

液體在葉輪流道(impellerpassage)中流過時(shí)，獲得機(jī)械能，使其壓力和速度均得到提高。在蝸旋狀泵殼中或在固定的擴(kuò)壓流道中，高速液體的動(dòng)能部分轉(zhuǎn)換為壓力能，連續(xù)排出泵外。離心泵的壓頭和排量有關(guān)，可能產(chǎn)生的最高壓頭是有限的，由其轉(zhuǎn)速、葉輪直徑尺寸、級(jí)數(shù)等多種因素決定。二、離心泵的揚(yáng)程方程式和特性曲線1.流體在葉輪中的流動(dòng)情況U-圓周速度(circular/peripheral/circumferentialvelocity/speed)（也稱牽連速度），隨葉輪作圓周運(yùn)動(dòng)的速度。W-相對(duì)速度(relativevelocity/speed)是相對(duì)于工作葉輪的速度。C-絕對(duì)速度(absoluevelocity/speed)是相對(duì)于泵殼的速度。UWCβαCUCr2.離心泵的揚(yáng)程（壓頭）方程式液體流過理想葉輪后所產(chǎn)生的理論壓頭HT∞：

HT∞=E2—E1

E1=Z1+p1/ρg+C12/2gE2=Z2+p2/ρg+C22/2gHT∞=（Z2—Z1）+（p2—p1）/ρg+（C22—

C12）/2g（1）以葉輪為參照物研究相對(duì)運(yùn)動(dòng)可得：

Z1+p1/ρg+w12/2g+W=Z2+p2/ρg+w

22/2g（2）

W——離心力對(duì)單位液體所做的功

代入式（2）得：（p2-p1）/ρg=（Z1-Z2）+p1/ρg+（w12-

w

22）/2g+（u22-u12）/2g（3）式（3）代入式（1）

HT∞=（Z2—Z1）+（p2—p1）

/ρg+（C22—

C12）/2g得：HT∞=（u22—u12）/2g+（w12—w

22）/2g+（C22—

C12）/2g

上式稱為揚(yáng)程(歐拉)方程式（u22-u12）/2g+（w12-w

22）/2g—液體在葉輪增加的靜壓頭。其中：（u22-u12）/2g是離心力所做的功，占絕大部分：（w12-w

22）/2g是葉片流道截面變化引起相對(duì)速度變化

的靜壓能，一般不大。（C22-

C12）/2g—液體在葉輪增加的速度能。歐拉方程式的另一種表達(dá)方式：從速度三角形可知：

w12=C12+u12—2C1u1cosα1w22=C22+u22—2C2u2cosα2

代入歐拉方程式得另一種歐拉方程式：HT∞=（C2u2cosα2—C1u1cosα1）/g=u2C2u—u1C1u/g考慮到多數(shù)離心泵都是使液體無預(yù)旋地徑向進(jìn)入葉輪，即：α1=90°則C1u=0而C2u=u2—C2rctgβ2

歐拉方程式可寫成為：

HT∞=u22/g—u2C2rctgβ2/g（米）見下圖揚(yáng)程(歐拉)方程式得出結(jié)論:（1）所能產(chǎn)生的揚(yáng)程取決于葉輪直徑、轉(zhuǎn)速和級(jí)數(shù)。

離心泵最高壓頭是有限的，由轉(zhuǎn)速、葉輪尺寸、級(jí)數(shù)等多種因素決定。離心泵產(chǎn)生的壓頭不可能太高。需要高揚(yáng)程可采用多級(jí)離心泵。U2=πD2n/60（2）理論揚(yáng)程隨理論流量而變，并與葉片出口角(bladedischarge/exit/outletangle)β2有關(guān)。

Qt=C2rA2=C2rπD2B2φ

φ——排擠系數(shù)（0.75~0.95），與葉片厚度使流道截面積(sectionalarea)減少有關(guān)

理論揚(yáng)程與理論流量關(guān)系：

①葉輪采用后彎葉片(backward-curvedvane/blade)，β2＜90°，理論揚(yáng)程隨理論流量的增加而增小，只有當(dāng)Q=0時(shí)，Ht為最大值。②葉輪采用前彎葉片(forward-curvedvane/blade)

，β2＞90°，理論揚(yáng)程隨理論流量的增加而增大，只有當(dāng)Q=0時(shí)，Ht為最小值。③葉輪采用徑向葉片(radialvane/blade)，β2=90°，理論揚(yáng)程與理論流量無關(guān)。離心泵葉輪葉片安裝角應(yīng)前彎還是后彎？

β2＞90°時(shí)，為前彎，β2=150～160°，C2大，動(dòng)壓大，通風(fēng)機(jī)通常。

β2

＜90°時(shí)，為后彎，β2=30～40°，C2小，靜壓大，離心泵都采用后彎葉片。（后彎葉片水力效率高，經(jīng)濟(jì)性好。前彎葉片水力損失大，但要比后彎葉片獲得更高的壓頭）

β2=90°時(shí)，為徑向葉片，C2處于兩者之間。（3）理論揚(yáng)程與輸送流體性質(zhì)無關(guān)，無自吸能力。

H=△p/ρg

當(dāng)抽空氣產(chǎn)生的壓力差很小，如；100m揚(yáng)程的離心泵自吸時(shí)，由于空氣密度相當(dāng)于水密度的1/800，只能把水提上12.9cm

3.離心泵的定速特性曲線(characteristiccurve)

定速特性曲線定義：離心泵在定速(constantspeed)情況下和其他特定條件下，所得到的Q—H、Q—P、Q—η曲線稱為離心泵的定速特性曲線。是表述離心泵在一定轉(zhuǎn)速下的主要性能參數(shù)間的關(guān)系曲線。

定速特性曲線一般以Q為橫坐標(biāo)，壓頭、功率、效率等以各自的比例為縱坐標(biāo)。

曲線的測(cè)繪：在定速下，通過改變排出閥開度(opening)的方法，測(cè)出各工況下離心泵的流量、壓頭、功率并算出效率，在坐標(biāo)系中找出各自相應(yīng)的工況點(diǎn)，連成曲線即可得到泵的定速特性曲線。

取得定速特性曲線的理論分析：

（離心泵的各種損失會(huì)造成離心泵特性曲線的變化）1.流量—揚(yáng)程曲線Q—H2.流量—功率曲線Q—P3.流量—效率曲線Q—η離心泵定速特性曲線實(shí)用意義：①利用特性曲線可查出運(yùn)行工況各參數(shù)值，判斷泵的運(yùn)行狀態(tài)(runningstate/duty/status)，指導(dǎo)管理人員選擇合理的運(yùn)行工況。②借特性曲線來指導(dǎo)泵的選型。③根據(jù)曲線的形狀分析泵內(nèi)液體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。④指導(dǎo)設(shè)計(jì)人員不斷完善設(shè)計(jì)和進(jìn)行新泵設(shè)計(jì)。由定速特性曲線可以得出以下結(jié)論：①離心泵葉輪采用后彎葉片，H隨Q的增大而下降。②泵的軸功率隨Q的增大而增大，Q=0時(shí)的揚(yáng)程為最大揚(yáng)程（閉死揚(yáng)程），并且泵的軸功率較小，可封閉啟動(dòng)。③η隨Q增加而增大，有最大值，η最大值時(shí)泵的流量、揚(yáng)程稱為泵的額定流量、額定揚(yáng)程。離心泵外部管道特性曲線和工況點(diǎn)：管路特性曲線定義：流體流過某一管路所需的壓頭是與流過這一管路的流量有關(guān)的，表示這種關(guān)系的曲線即稱為管路特性曲線。工況點(diǎn)：管路的特性曲線和離心泵的Q—H曲線相交而決定了離心泵工況的點(diǎn)稱為工況點(diǎn)。HH1H2HSTQQ2Q1A1A2H=HST+h變工況分析：離心泵額定揚(yáng)程和流量的估算公式：揚(yáng)程的估算公式：

H=Kn2D22

m

K—系數(shù)（1~1.5）10-4D2（m）流量的估算公式：

Q=5D02

m3/h

D0—泵吸口直徑（英寸）

三、離心泵的工作特點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：⑴離心泵的流量均勻連續(xù)，工作平穩(wěn)，且流量調(diào)節(jié)方便，流量范圍大；⑵轉(zhuǎn)速高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，造價(jià)低；⑶對(duì)雜質(zhì)不敏感，易損件少，管理維護(hù)方便。

缺點(diǎn)：⑴離心泵沒有自吸能力，需要引水設(shè)備預(yù)先將液體充滿泵內(nèi)及吸入管路才能工作；⑵Q隨H變化，不適合作為液壓泵；⑶H的大小取決于泵的轉(zhuǎn)速、葉輪外徑，不適合于小流量，高壓頭；

⑷對(duì)液體的粘性較敏感，粘性增加時(shí)泵的H、Q、η均下降，而P增加；排量較大時(shí)效率很高；⑸輸液過程中，對(duì)液體有攪伴作用，故不易輸送混合液體。

離心泵最大排壓有限，不必設(shè)安全閥。四、葉輪式泵的比轉(zhuǎn)速(specificspeed)兩臺(tái)離心泵液體流動(dòng)情況相似條件：幾何相似、運(yùn)動(dòng)相似、動(dòng)力相似。

1.幾何相似(geometricsimilarity)

兩臺(tái)離心泵的零部件相應(yīng)點(diǎn)的同名角度相等，同名尺寸比值相等。

2.運(yùn)動(dòng)相似(kinematicsimilarity)

兩臺(tái)離心泵內(nèi)相應(yīng)點(diǎn)的液體流速(flowvelocity)方向相同，大小成同一比例，即相應(yīng)點(diǎn)的速度三角形(speedtriangle)相似。

幾何相似是運(yùn)動(dòng)相似的前提，沒有幾何相似就不可能有運(yùn)動(dòng)相似

3.動(dòng)力相似(dynamicsimilarity)

作用在兩臺(tái)離心泵相應(yīng)點(diǎn)液體上的同名力（慣性力/inertiaforce、摩擦力/frictionforce、粘性力/viscosityforce和重力/gravitation）的比值相等。

動(dòng)力相似條件是自然滿足的。實(shí)用上離心泵的相似只考慮前面兩個(gè)條件。相似定律：

兩臺(tái)離心泵滿足相似三條件（工況/condition相似），其流量、壓頭和功率、轉(zhuǎn)速之間存在的關(guān)系，即：

流量相似定律：揚(yáng)程相似定律：功率相似定律：

以上稱為離心泵的相似三定律離心泵的比轉(zhuǎn)數(shù)ns1．引入?yún)?shù)“比轉(zhuǎn)數(shù)”的意義⑴利用ns可對(duì)葉輪進(jìn)行分類比較；⑵以ns為基礎(chǔ)可編制泵系列；⑶根據(jù)ns選擇模型泵進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。2.比轉(zhuǎn)數(shù)的定義

又稱比轉(zhuǎn)速,是幾何相似的諸離心泵，在相似工況下各基本特性參數(shù)間的綜合參數(shù)。

3.比轉(zhuǎn)數(shù)：

ns=3.65式中：n—泵額定轉(zhuǎn)速；Q—流量（以單吸計(jì)），雙吸時(shí)以Q/2代入Q；

H—泵揚(yáng)程（單級(jí)葉輪），m水柱，多級(jí)泵時(shí)為H/i；

3.65—為流量、揚(yáng)程、功率之間的單位換算系數(shù)。國際上常以型式數(shù)k代替比轉(zhuǎn)數(shù)：

ns=193.2KK=0.0051759ns

4.比轉(zhuǎn)數(shù)的實(shí)用性：比轉(zhuǎn)數(shù)是一個(gè)數(shù)序，它按己知離心泵葉輪的主要結(jié)構(gòu)尺寸和轉(zhuǎn)速的不同，反映出其性能上的差異而用以對(duì)離心泵進(jìn)行排列和分類的準(zhǔn)則數(shù)。

5.比轉(zhuǎn)數(shù)的

分類及特性

見表結(jié)論：

⑴泵在不同工況下的比轉(zhuǎn)數(shù)不同，通常以最佳工況下的ns代表一系列泵葉輪的比轉(zhuǎn)數(shù)。⑵比轉(zhuǎn)數(shù)與液體的性質(zhì)、轉(zhuǎn)速的大小無關(guān)，僅與Q、H有關(guān)。ns小，則葉輪外徑和吸入口直徑比大、壓頭高而流量小。也即葉輪流道相對(duì)細(xì)長(zhǎng)。ns大，則葉輪外徑和吸入口直徑比小、壓頭低而流量大。也即葉輪流道相對(duì)地矮胖。不同的流量和壓頭，取決于不同的葉輪尺寸。⑶比轉(zhuǎn)數(shù)不同，泵的特性曲線不同。低比轉(zhuǎn)數(shù)泵的H—Q較平坦，ns越大，H—Q曲線越陡，大到一定程度，出現(xiàn)“S”形；低比轉(zhuǎn)數(shù)泵的P—Q較陡斜，ns越大，越平坦，高比轉(zhuǎn)數(shù)的混流泵和軸流泵的P—Q曲線反而向下傾斜。ns增大，η—Q曲線的高效區(qū)變窄。

⑷轉(zhuǎn)速n相同，比轉(zhuǎn)數(shù)不一定相同，ns大，n不一定高，ns小，n不一定就低。⑸比轉(zhuǎn)數(shù)相同的泵，可能具有不同的效率。⑹相似的泵在相似工況下，比轉(zhuǎn)數(shù)相等，但同一臺(tái)泵在不同的工況下（轉(zhuǎn)速不同）工作時(shí)比轉(zhuǎn)數(shù)并不相等。§3-2離心泵的一般結(jié)構(gòu)一、葉輪和壓出室

1.葉輪

葉輪的作用：帶動(dòng)液體轉(zhuǎn)動(dòng)并將機(jī)械能傳給液體。

葉輪的分類：1）閉式葉輪；2）半開式葉輪；3）開式葉輪。半開式葉輪實(shí)物與圖示開式葉輪圖示閉式葉輪(enclosed/closed/shroundedimpeller)實(shí)物葉輪的分類：葉輪也可按其吸入方向的不同而分為單側(cè)吸入式和雙側(cè)吸入式兩種。單側(cè)吸入示意圖2.離心泵的壓出室壓出室的任務(wù)：以最小的撞擊損失匯集葉輪甩出的液體，將其引向泵的出口或下一級(jí)；并以最小的水力損失使液體流速降低，將大部分動(dòng)能轉(zhuǎn)換為壓力能，完成導(dǎo)流與擴(kuò)壓(diffuser)。壓出室的種類：渦殼式和導(dǎo)葉（導(dǎo)輪）式兩種。1）渦殼式壓出室

（包含渦殼和擴(kuò)壓室）渦殼的主要作用：平順收集液體

擴(kuò)壓室的作用：速度能轉(zhuǎn)換成壓力能（即起能量轉(zhuǎn)換作用）。渦殼式特點(diǎn)：渦殼連同其后的擴(kuò)壓出口接管構(gòu)成泵內(nèi)液體速度能轉(zhuǎn)換為壓力能的能量轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)。這種能量轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，流線平順，泵內(nèi)水力損失小，廣泛應(yīng)用。但因其體積較大，流道過渡困難，多級(jí)離心泵較少采用。2）導(dǎo)輪式壓出室見下2圖

作用：與渦殼同。

導(dǎo)輪結(jié)構(gòu)分類：徑向葉片(radialvane)式、扭曲葉片(twisted/warped/curvedvane)式、流道(flowpassage)式。導(dǎo)輪工作原理：流道前段是等速度區(qū)，用以收集葉輪甩出的液流；后段斷面逐漸擴(kuò)散，成為動(dòng)能轉(zhuǎn)換為壓能的擴(kuò)壓區(qū)。導(dǎo)流葉片間的進(jìn)口寬度往往做成稍大于葉輪葉片間的出口寬度以減少水力損失。

導(dǎo)輪式離心泵特點(diǎn)：加工簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)緊湊，多級(jí)離心泵采用導(dǎo)輪式可減少重量，非額定工況工作時(shí)不會(huì)產(chǎn)生額外徑向力。但單級(jí)離心泵導(dǎo)輪式效率比渦殼式低。

導(dǎo)輪式離心泵應(yīng)用情況：一般是多級(jí)離心泵才使用導(dǎo)輪式。1.密封環(huán)(sealring/wearring/leatherring/filling-inring)（也稱阻漏環(huán)(ring)、口環(huán)(mouthring)）作用：減少內(nèi)部漏泄(internalleakage)。見上圖

安裝位置：葉輪入口處或泵殼上，分動(dòng)環(huán)(rotarypackingring)和靜環(huán)（stationarysealring）,裝于泵殼上的稱靜環(huán)，裝于葉輪上的稱動(dòng)環(huán)。動(dòng)、靜環(huán)之間的間隙構(gòu)成漏泄通道。見下圖

型式：平環(huán)（flatring)和曲徑環(huán)(labyrinthring)

。見后圖曲徑越多、間隙越小，阻漏效果越好。二、離心泵的密封裝置2．軸封

作用：防止外部漏泄（阻止水漏出以及空氣的漏入）。

設(shè)置部位：泵軸伸出泵殼處的密封裝置。

形式：機(jī)械軸封、軟填料軸封。見下圖3．水封式填料箱(stuffingbox/packingbox)

結(jié)構(gòu)：裝有水封(waterseal/closing/lock/packing/watermain/hydraulicseal/hydraulicefficiencyseal)裝置的軟填料箱。通常用于離心泵吸入端泵殼出軸處。加裝一截面呈H形的水封環(huán)(lanternring)。見下圖

水封環(huán)作用：密封（防止空氣漏入）、冷卻/cooling、潤滑。

常用填料的種類：植物填料、石棉纖維填料和人造纖維填料，高壓有用聚四乙烯充填石墨的填料。填料安裝注意事項(xiàng)：

1.

填料接頭必須錯(cuò)開120°；

2.

填料切口(cut/notch)30～40°;3.

填料要一圈一圈地放進(jìn)去，要平整服貼；

4.填料蓋兩側(cè)螺栓要均勻上緊，但不要壓太緊；

5.有水封環(huán)的填料箱，要注意不要堵住水封孔。三、離心泵的軸向推力

1.軸向推力產(chǎn)生原因：?jiǎn)蝹?cè)吸入式離心泵閉式與半開式葉輪兩側(cè)壓力分布不均衡，吸入側(cè)的吸入口所占面積上受吸入壓力作用，其值較小，背側(cè)的對(duì)應(yīng)面積上，受排液漏入作用，其值較大，因此使葉輪受指向吸入端的軸向推力。見下圖

2.軸向推力的危害：產(chǎn)生很大的軸向串動(dòng)，影響軸承壽命，破壞機(jī)械軸封，導(dǎo)致大量漏泄；葉輪和泵體發(fā)生摩擦，使泵無法工作。

3.軸向推力的平衡方法：

①采用止推軸承；一般用于小型泵，可完全平衡。作為大型泵平衡措施的補(bǔ)充。

②采用平衡孔(balancing/equalizinghole)或平衡管(balancing/equalizingpipe)

：容積效率有所下降，平衡不是很完善。

③采用雙吸葉輪或葉輪對(duì)稱布置：雙吸葉輪的平衡不是很完善。葉輪對(duì)稱布置適用于多級(jí)偶數(shù)葉輪。

④采用平衡盤(balancedisc)法（液力(hydraulic/fluid)自動(dòng)平衡(automaticbalance/self-balancing)）：平衡效果好，但結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，多數(shù)用在多級(jí)離心泵上。采用平衡盤法不能使用止推軸承。四、離心泵的徑向力

徑向力產(chǎn)生原因：渦殼式離心泵在非額定流量下工作，渦室與葉輪之間的工作協(xié)調(diào)性遭到破壞，葉輪出口絕對(duì)速度發(fā)生變化，液體發(fā)生撞擊和混合(mix)，使渦室的壓力分布不均，葉輪所受的靜壓力也不均勻(irregularity)，使得泵軸受到一個(gè)徑向力。見下圖

徑向力產(chǎn)生的危害：

泵軸承受交變載荷，導(dǎo)致疲勞破壞(endurancefailure/fatiguefailure/breakdown/charactristic)，使泵軸產(chǎn)生撓度(deflection)，使阻漏環(huán)及其他間隙較小的部件發(fā)生碰擦。徑向力平衡方法：

1）雙層渦室；

2）相鄰渦室180°布置；

3）和雙渦室結(jié)構(gòu)。見下圖

對(duì)于導(dǎo)葉式離心泵，產(chǎn)生的徑向力相互平衡?！?-3船用離心泵的自吸（引水(pilot)方法）

離心泵的引水方法：⑴

充水啟動(dòng)，船用泵一般不采用；

⑵

采用泵本身結(jié)構(gòu)上的設(shè)計(jì)有特殊形狀的流道和氣水分離(airwaterseparate)空間來達(dá)到自動(dòng)引水(selfpriming)（由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)高，船用泵一般不采用）；

⑶

采用機(jī)械引水裝置，即設(shè)置真空泵(vacuumpump/evacuationpump)（附設(shè)在離心泵上或設(shè)置集中式真空系統(tǒng)(centralvacuumsystem)）。重點(diǎn)介紹一、離心泵帶水環(huán)泵自吸裝置1.水環(huán)泵的結(jié)構(gòu)、工作原理和特點(diǎn)：水環(huán)泵(也稱液環(huán)泵、屬于容積式泵)：利用葉輪與殼體的偏心(eccentric)布置，葉輪旋轉(zhuǎn)時(shí)殼體中的水在離心力的作用下形成水環(huán)(waterring)，使葉片間容積作周期變化以產(chǎn)生吸排作用的泵。水環(huán)泵的種類：

1．按作用數(shù)分：?jiǎn)巫饔煤碗p作用。

2．按葉輪的結(jié)構(gòu)形式分：開式和閉式、徑向葉片和前彎葉片。圖示1）水環(huán)泵的結(jié)構(gòu)和工作原理：基本組成：由葉輪（轉(zhuǎn)子/rotor）、泵殼（定子/stator）、端蓋等組成。裝配關(guān)系：端蓋上開有兩半月牙形(cresent)吸、排口。葉輪有若干徑向葉片或前彎葉片(葉片不象葉片泵的葉片能滑動(dòng))，當(dāng)葉輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，積存在偏心泵殼里的液體受離心力作用，在泵殼內(nèi)形成水環(huán)（以水環(huán)作為定子）。水環(huán)、葉輪輪轂(wheelboss/hub/nave)impellerboss和葉片之間被圍成封閉空間。

吸排原理：水環(huán)泵的工作原理(以單作用為例)當(dāng)葉輪回轉(zhuǎn)時(shí)，泵殼內(nèi)的工作水被帶動(dòng)回轉(zhuǎn)，形成一個(gè)緊貼泵殼內(nèi)壁的水環(huán)。水環(huán)內(nèi)表面與葉輪輪轂表面及兩側(cè)蓋之間形成一個(gè)月牙形的工作腔室，并由葉片分隔成若干個(gè)互不相通的工作小腔。由于葉輪和泵殼是偏心布置，這些封閉空間的容積在回轉(zhuǎn)一周中經(jīng)歷著由小到大，又由大到小的變化，遂從端蓋上的吸、排液口進(jìn)行吸入和排出。工作過程是：吸入過程壓縮過程排出過程

雙作用水環(huán)泵：將泵腔做成橢圓(oval)，并將葉輪同心地安裝在橢圓形(ellipse/oval)泵殼中，則葉輪每轉(zhuǎn)一周就會(huì)產(chǎn)生兩次吸、排作用，這就構(gòu)成了一雙作用水環(huán)泵。2）水環(huán)泵的工作（性能）特點(diǎn)

圖示（1）理論流量主要取決于葉輪的尺寸和轉(zhuǎn)速。

（2）抽吸(draw/aspirating/extracting/negativedisplacement/sucking/suction)能力強(qiáng)。單級(jí)泵可達(dá)最高極限真空壓力為30mmHg

（3）效率低。抽送氣體時(shí)約30～50％，若抽送液體不大于20％，故一般不用來輸送液體。

當(dāng)x（壓力比）

=xr

（臨界壓力比）時(shí)，效率最高。（4）水環(huán)真空泵的流量和所能產(chǎn)生的真空度隨工作水溫增加而減小。原因是工作水溫度高水易汽化，反之則相反。（5）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維護(hù)方便，工作平穩(wěn)，噪聲小，工作過程接近等溫壓縮(constanttemperaturecompression/isothermalcompression)，無直接摩擦的零部件，宜輸送易燃易爆(flammableandcombustible)與高溫下易分解(decompose/breakup)的氣體，以及氣液混合物。（6）所能達(dá)到的壓力比(pressureratio)

x（排出與吸入絕對(duì)壓力之比）取決于葉輪的尺寸和轉(zhuǎn)速。

工作時(shí):

當(dāng)x≤xr（臨界壓力比/criticalpressureratio）時(shí)，理論流量不變，實(shí)際流量隨x增加而減少；

當(dāng)x（壓力比）=xr

時(shí)，效率最高。

當(dāng)

x＞xr

時(shí)，流量迅速減少；

當(dāng)x＝xmax

（極限壓力比/extreme/limiting/ultimatepressureratio）時(shí)，流量為0。∴無需設(shè)安全閥

（7）不宜輸送含顆粒(grain/granule/pellet)雜質(zhì)的混合液。水環(huán)泵的管理要點(diǎn)

1)葉輪與端蓋間的端面間隙(sideclearance)直接影響泵的容積效率，一般應(yīng)維持在0.1—0.25mm；

2)水環(huán)泵中水環(huán)起能量傳遞、密封、冷卻等作用，工作水易汽化與泄漏，故在運(yùn)行中應(yīng)連續(xù)不斷地補(bǔ)充工作水；

3)水環(huán)泵不宜長(zhǎng)時(shí)間封閉運(yùn)行，以防工作水溫度升高發(fā)生過熱。2.離心泵帶離合器(clutch)的水環(huán)泵引水裝置二、離心泵的空氣噴射器(airinjector0自吸裝置三、離心泵帶噴射泵(injectionpump)的引水裝置§3-4離心泵的管理一、離心泵的汽蝕1.汽蝕現(xiàn)象及其危害汽蝕的概念：離心泵中局部空間液體壓力降低達(dá)其飽和壓力(saturationpressure)時(shí)（臨界），液體本身汽化和分離出溶解于其中的氣體，生成汽泡的現(xiàn)象。這種形成的汽泡統(tǒng)稱為氣穴或空泡，而由汽泡所造成的破壞即為汽蝕現(xiàn)象。

液體在葉輪流動(dòng)時(shí)壓力最低的地方：見下圖

汽蝕發(fā)生的原因：

⑴離心泵的葉片處，因局部流速增高而使壓力降低；⑵吸入高度過大或流注高度降低，吸入管路阻力過大；⑶吸入液面壓力過低（吸空）；⑷工作液體溫度過高。

汽蝕危害：

⑴使液體流量下降，甚至中斷；⑵產(chǎn)生劇烈振動(dòng)和噪音；⑶金屬表面受到剝蝕(erosion)破壞而降低壽命。⑷攪亂系統(tǒng)和機(jī)械性能(mechanicalproperty/behaviour)，降低效率。汽蝕部位：

⑴葉輪進(jìn)口葉片背面和葉輪蓋板上；⑵葉片尖端(pointofblade)處（出口處）；見圖⑶泵舌、導(dǎo)葉、渦殼甚至下一級(jí)葉輪上。

最容易發(fā)生汽蝕的船用泵：排送液體溫度較高或吸入條件較差的泵。（鍋爐給水泵/boilerfeedpump、熱水循環(huán)泵/hotwatercirculatingpump、冷凝水泵/condensationpump和工作后期的貨油泵/cargooilpump/loadingoilpump）2.汽蝕余量

不發(fā)生汽蝕的條件：汽蝕余量：是指在泵進(jìn)口處單位重量液體所具有超過汽化壓頭的富裕能量。

有效汽蝕余量：

泵工作時(shí)實(shí)際所具有的汽蝕余量。取決于泵的吸入條件和液體的飽和壓力Pv，與泵無關(guān)。

Z不是吸入高度，是與泵的安裝形式有關(guān)。見下圖必需汽蝕余量△hr：是為了使泵不發(fā)生汽蝕，泵進(jìn)口處所必需具有的超過汽化壓頭的能量即為必需汽蝕余量，也稱最小汽蝕余量,用△表示。也即為避免汽蝕所必需的汽蝕余量。取決于泵進(jìn)口部分的幾何形狀以及泵的轉(zhuǎn)速和流量，與泵的吸入條件和液體的飽和壓力Pv無關(guān)。見下圖

汽蝕余量的關(guān)系：為了使泵不發(fā)生汽蝕，有效汽蝕余量△ha必須至少等于必需汽蝕余量△hr

，在裝置設(shè)計(jì)上應(yīng)適當(dāng)增加△ha作為安全量?！?/p>

＞△

≥△

≥△

＝△

＋0.3m

△

臨界汽蝕余量3.離心泵汽蝕特性曲線

△ha小于△hr時(shí)，斜線段部分稱為不穩(wěn)定汽蝕區(qū)；△ha進(jìn)一步下降進(jìn)入下垂線的穩(wěn)定“斷裂工況”；兩線交點(diǎn)K稱為斷裂點(diǎn)(breakingdownpoint)。4.提高抗汽蝕性能和減免汽蝕現(xiàn)象的具體措施(measure)：

1）設(shè)計(jì)上抗汽蝕

1）盡量設(shè)法減少吸入阻力（內(nèi)容包括吸入管長(zhǎng)度/length、吸入管徑(pipediameter)、彎頭(elbow/bend/clinch/angle)數(shù)、吸程高度、吸入閥，底閥(bottom/foot/pushvalve)，過濾器的過流面積）；

2）改進(jìn)葉輪入口處的幾何形狀(geometry)（雙吸葉輪、較低的葉輪進(jìn)口速度(entrancevelocity/inletvelocity)、增大葉片入口(bladeinlet)處寬度(width/breadth)，使W小、適當(dāng)選擇葉片數(shù)和沖角）；3）采用抗汽蝕材料制造葉輪（包括加工工藝、強(qiáng)度(strength)和硬度(hardness)）。2）運(yùn)行管理和保養(yǎng)(maintenance)上減輕并消除汽蝕

1）適當(dāng)控制泵的流量，降低轉(zhuǎn)速；

2）降低吸入液體的溫度，使pv相應(yīng)降低到ps>pv；

3）降低泵的吸入高度，必要時(shí)形成流注高度；

4）及時(shí)拆洗過濾器和清通葉輪流道，清除管道堵塞(clog/bottlingup/blindup/blockup/blockage/chocking/fouling/locking)。

二、離心泵的工況調(diào)節(jié)

工況調(diào)節(jié)：根據(jù)離心泵工作系統(tǒng)的要求，改變泵的流量和壓頭，改變工況點(diǎn)所進(jìn)行的調(diào)節(jié)。

改變工況點(diǎn)方法：改變管路特性曲線或改變泵的特性曲線均可改變工況點(diǎn)。

常用的調(diào)節(jié)方法有：葉輪切割法(impellercutmethod)、變速(tansmission/adjustablespeed/change)調(diào)節(jié)(regulation/governing)法、節(jié)流調(diào)節(jié)法(throttlegoverning/throttleregulation)、回流(return/loop/backflow/backwash/spill)調(diào)節(jié)法、汽蝕調(diào)節(jié)法、串并聯(lián)(series-parallel)調(diào)節(jié)法。1.節(jié)流(throttle)調(diào)節(jié)法

改變泵的排出截止閥開度。關(guān)小排出截止閥，管路特性曲線變陡（K值大），流量減少，壓頭提高。這種方法簡(jiǎn)便易有節(jié)流損失，經(jīng)濟(jì)性較差,并且節(jié)流厲害，時(shí)間長(zhǎng)還會(huì)發(fā)熱。見下圖

2.回流調(diào)節(jié)法(旁通調(diào)節(jié)法)

改變回流閥(return/reflux/spillvalve)

(旁通閥/bypass/bypathvalve)的開度，利用調(diào)節(jié)回流量(quantityofreflux)來改變工作（主）管路的流量。見下圖

回流調(diào)節(jié)特點(diǎn)：

⑴該法簡(jiǎn)便但不經(jīng)濟(jì)；⑵流經(jīng)泵的流量大于流過泵裝置的流量，這是因?yàn)楣ぷ鞴苈泛突亓鞴苈返牟⒙?lián)管路特性曲線變平坦，泵的總流量增大，壓頭降低，而流過工作管路的流量減少；⑶長(zhǎng)時(shí)間大流量回流，也會(huì)使液體發(fā)熱而汽化?！瘛馎1Q1Q4Q3AQA●A’R’2R’Q’4Q’3Q’AR2R1RQ-H

回流閥全開時(shí)泵的流量QA：

QA=Q3+Q4＞Q1

Q1—回流閥關(guān)閉的流量

回流閥關(guān)小的流量Q’A：QA＞Q’A=Q’3+Q’4＞Q1

主管路流量變化：Q’3＞Q3

，回流量變化：

Q4

＜Q’4HH1HA3.變速調(diào)節(jié)法：改變?cè)瓌?dòng)機(jī)(primemover)的轉(zhuǎn)速，一般只能下調(diào)。采用變速電機(jī)(adjustable/change/variablespeedmotor)或變頻調(diào)速(speedcontrolbyfrequencyvariation)。變速依據(jù)是比例(rate)定律(law)。比例三定律：

Q/Q’=n/n’H/H’=（n/n’）2P/P’=（n/n’）3

[從相似三定律得來，因?yàn)镈=D’]變速調(diào)節(jié)特點(diǎn)：改變泵的特性曲線這種調(diào)節(jié)來改變泵的工況使功率得到最佳匹配，是最為經(jīng)濟(jì)的。但需要變速設(shè)備(equipment)使初置費(fèi)用高。4.葉輪切割法：一般原設(shè)計(jì)不當(dāng)，Q與H大于實(shí)際所需，供過于求，為了避免浪費(fèi)，可切削葉輪外徑以降低泵的參數(shù)，切削不多，對(duì)η影響不大；切削的依據(jù)是切割定律。切割定律：

Q/Q’=（D2/D’2）3

H/H’=（D2/D’2）2P/P=（D2/D’2）5

葉輪切割特點(diǎn)：在管路特性不變的前提下，泵的流量、壓頭和功率均下降。（改變泵的特性曲線）

*注意葉輪不能任意切割，切削量不大于原直徑的7～20％。見P80表三、離心泵的并聯(lián)和串聯(lián)工作（串并聯(lián)調(diào)節(jié)）：1.離心泵并聯(lián)工作（并聯(lián)調(diào)節(jié)）：兩臺(tái)以上離心泵并聯(lián)向同一泵系統(tǒng)供液的運(yùn)行工況。兩臺(tái)小水泵并聯(lián)運(yùn)行要比用一臺(tái)大水泵節(jié)流運(yùn)行經(jīng)濟(jì)的多。

應(yīng)用場(chǎng)合：一般是需要揚(yáng)水裝置的流量范圍變化很大的場(chǎng)合，或是從不同的水源向同一管路系統(tǒng)供水的場(chǎng)合。也即所需流量變動(dòng)范圍較大時(shí)，才選擇并聯(lián)形式供水。工作要求：

⑴泵的性能要相同，否則并聯(lián)運(yùn)行不穩(wěn)定；⑵并聯(lián)泵的特性曲線應(yīng)沒有駝峰，而且零流量的功率要相等，才沒有問題；⑶應(yīng)避免共用吸入管道，否則會(huì)使吸入性能急劇惡化；⑷泵的口徑不一定要相同，應(yīng)在排出匯合前是完全分開。

工作特點(diǎn)：

⑴揚(yáng)程相同，流量疊加；⑵并聯(lián)后的總流量比單泵的流量大，但不等于兩泵單獨(dú)工作時(shí)的流量之和。

運(yùn)行工況圖：見圖2.串聯(lián)工作（串聯(lián)調(diào)節(jié)）：兩臺(tái)以上離心泵串聯(lián)向同一系統(tǒng)供液的運(yùn)行工況。

應(yīng)用場(chǎng)合：在一臺(tái)離心泵的壓頭不能克服系統(tǒng)背壓(backpressure/counterpressure)供液，或者只能在極小流量下供液而導(dǎo)致效率低和工作不穩(wěn)定時(shí)，可用多泵串聯(lián)供液。

工作要求：

1）基本原則是“流量相同，揚(yáng)程疊加”；

2）泵的性能不一定要相同，但額定流量應(yīng)相近，否則無法使每泵都在高效率區(qū)工作；

3）原則上要使用相同口徑的泵，因?yàn)橐后w是在前一臺(tái)泵提高壓力后，接著進(jìn)入下一臺(tái)泵的；

4）應(yīng)注意串聯(lián)后各工作泵的密封情況和強(qiáng)度是否允許。性能見下圖HRA。Q性能不同R＇H。QRA性能相同四、離心泵輸送黏性液體特性五、離心泵的使用和檢修1.離心泵起動(dòng)、運(yùn)行和停車的注意事項(xiàng)

（1）離心泵啟動(dòng)前的檢查（閥門狀態(tài)、盤車、潤滑點(diǎn)、轉(zhuǎn)向、冷卻等）；（2）啟動(dòng)及運(yùn)行中的工況調(diào)節(jié)（避免干轉(zhuǎn)、封閉起動(dòng)和根據(jù)需要進(jìn)行工況調(diào)節(jié)）；（3）停車后的檢查保養(yǎng)（防凍(anti-freeze/deice/frostproof/winterization)防銹(protectagainstrust/anti-corrosive)等）2.離心泵的檢修注意事項(xiàng)

1）葉輪2）泵軸（見后2圖）

3）泵體4）軸承使用手動(dòng)螺桿校直機(jī)使用銅棒打軸的凹部六、離心泵常見故障的分析

分析方法：從外到內(nèi),先直觀后相關(guān);從裝置到系統(tǒng),先直接后交叉。例如：⑴泵的啟動(dòng)后不出水——直觀[閥門啟閉狀態(tài)、電動(dòng)機(jī)狀態(tài)及轉(zhuǎn)向]；相關(guān)[引水情況、水環(huán)泵狀態(tài)]。裝置[軸封及吸入接頭是否漏氣、底閥和濾器是否堵塞、葉輪是否脫落(peel/bare/breakoff)、堵塞或卡死(seizing/seizure/sticking/jam)]；系統(tǒng)[吸水處液位狀態(tài)、吸高和流注高度]。

⑵泵有振動(dòng)和噪音——直觀[固定件(locatingcone/mountingblock)以及連接件(connectingfittings/jointpiece/junctionpiece/attachment)是否松動(dòng)(loose/backlash)（地腳螺栓/wallscrew/anchorrod/anchorbolt)、聯(lián)軸器、軸承和泵軸）]；相關(guān)[間隙狀態(tài)、葉輪碰擦或失衡(outoftrim/unbalance)]。裝置[看儀表/instrument、聽辨聲音（金屬敲擊或液體撞擊、汽化）]；系統(tǒng)[是否吸空、漏氣、喘振/surge]等。

⑶泵的流量不足⑷泵的電動(dòng)機(jī)過載解釋：離心泵的喘振現(xiàn)象：

泵帶有右升走向的特性曲線稱為不穩(wěn)定的駝峰特性曲線。當(dāng)這種泵向壓力水柜供水，容易引起喘振。

喘振機(jī)理：

流量從B、C、O點(diǎn)循環(huán)變化引起喘振見圖

防止發(fā)生離心泵的喘振現(xiàn)象的管理注意事項(xiàng)：

⑴上升段是離心泵喘振的主要原因，應(yīng)特別加以注意；⑵管路特性曲線的起點(diǎn)揚(yáng)程必須小于泵的閉死揚(yáng)程，以避免泵在不穩(wěn)定工況運(yùn)行。第五章旋渦泵PERIPHERALPUMP天津海運(yùn)職業(yè)學(xué)院姜世勛TIANJINMARITIMEVOCATIONALINSTITUTEJIANGSHIXUN第五章

旋渦泵利用葉輪高速回轉(zhuǎn)，帶動(dòng)液體在葉片和泵殼兩側(cè)環(huán)形槽道間做螺旋運(yùn)動(dòng)，多次從葉輪獲取能量的泵。

旋渦泵屬于葉輪式泵。§5-1旋渦泵的結(jié)構(gòu)和工作原理分類：

按葉輪型式分：開式葉輪(open/unshroudedimpeller)旋渦泵和閉式葉輪(closed/enclosed/shrouded/doubleshrouded)旋渦泵；見后圖

按流道型式分：開式流道(flowpassage/sprue/passage)和閉式流道旋渦泵（見后2圖）。

開式旋渦泵具有開式葉輪與閉式流道和開式流道（見第4圖）；閉式旋渦泵具有閉式葉輪與開式流道。閉式葉輪開式流道分類方法：

采用開式葉輪稱開式旋渦泵采用閉式葉輪稱閉式葉輪旋渦泵旋渦泵的閉式流道圖旋渦泵實(shí)物

一、閉式旋渦泵

基本組成：（見后圖）葉輪是一個(gè)等厚的圓盤，外周徑向布置很多短直葉片成一葉片圈。葉片多為20～48片之間。泵殼是由與葉片圈相對(duì)的部位則形成比葉輪寬大的、等截面環(huán)形槽，由吸入口開到排出口，并在吸排口之間用隔塊隔斷，也稱隔舌。泵軸與葉輪用鍵固定。

工作原理：葉片間的液體在旋轉(zhuǎn)時(shí)受離心力作用（沿葉片徑向流出葉片，沿葉輪旋轉(zhuǎn)方向朝前轉(zhuǎn)），因受泵殼的限制，它們沿環(huán)形流道流向兩側(cè)，又從根部進(jìn)入后續(xù)旋轉(zhuǎn)的葉片間。如此反復(fù)，多次進(jìn)入和離開葉輪，獲取和轉(zhuǎn)化能量，直到從排出口排出為止?？v向旋渦形成原理：環(huán)形流道中液體的圓周速度小于葉輪的圓周速度，使得流道中液體產(chǎn)生的離心力小于葉輪中液體的離心力，液體就會(huì)從葉片間甩出，迫使流道中的液體產(chǎn)生向心流動(dòng)，再次從葉片根部進(jìn)入葉片之間形成了縱向旋渦（螺旋線）。運(yùn)動(dòng)軌跡：相對(duì)于葉輪是后退的螺旋線，相對(duì)于泵殼是前進(jìn)的螺旋線。閉式旋渦泵特點(diǎn)：（與開式旋渦泵比較）

效率較高，可達(dá)35～45％。

汽蝕性能差。因這種泵入口處的液流是從葉輪外緣進(jìn)入葉間，該處園周速度較大，且液流情況復(fù)雜，速度分布不均，故閉式旋渦泵,汽蝕余量必須大一些。

一般不能抽送氣液混合物，也無自吸能力。泵吸入氣體時(shí)，氣體密度小，會(huì)聚集在葉片的根部，以致在轉(zhuǎn)到流道出口時(shí)不易排出，又經(jīng)過隔舌被帶回吸入端，故閉式旋渦泵一般不能抽送氣液混合物，也無自吸能力。注：要使其能夠自吸，必須在排出端設(shè)氣液分離室，并設(shè)回液口使分離室中分離出來的液體能在排出端擠入葉片根部驅(qū)趕氣體，然后又被帶回吸入端重新裹攜氣體。閉式旋渦泵多為單級(jí)或二級(jí)。二、開式旋渦泵

工作原理：

開式旋渦泵特點(diǎn)：

汽蝕性能較好。因?yàn)橐毫鬟M(jìn)入葉輪處葉片的圓周速度較小，汽蝕性能比閉式旋渦泵好。具有自吸和抽送氣液混合物的能力。采用閉式流道的開式旋渦泵只要將吸、排口朝上安裝，并在初次起動(dòng)前向泵內(nèi)灌滿液體，就具有自吸和抽送氣液混合物的能力。能量損失較大，效率低。采用閉式流道雖然能夠排送氣體和提高泵的自吸能力，但因液體必須在排出口處急劇地改變運(yùn)動(dòng)方向，并克服離心力做功，故能量損失較大，以致使泵的總效率僅為20～35％。開式旋渦泵提高效率方法：采用吸入端為閉式，排出端為普通開式的流道，以保持較高的效率。但會(huì)使它失去自吸能力。為了既保持自吸能力，同時(shí)又盡量減少排出端的水力損失，可采用向心開式流道的形式，（見上圖b）這樣泵的效率可提高到27～35％。另外一種折衷的辦法是在排出端采用開式流道并附加輔助閉式流道，（見上圖C），即在主流道的排出端讓大部分液體從排出口a排出，而使其余的一部分液體進(jìn)入輔助閉式流道c，以便讓這部分液體能夠在輔流道的末端進(jìn)人葉片間，把氣體從泵體側(cè)面與壓出室相通的氣體壓出口b排出。開式旋渦泵可做成單級(jí)，也可做成徑向剖的分段式多級(jí)，最多可至6級(jí)。注意：旋渦泵內(nèi)部的漏泄途徑主要是葉輪端面與泵體和泵蓋之間的軸向間隙?！?-２旋渦泵的性能和特點(diǎn)一、旋渦泵的性能1.流量和揚(yáng)程估算：旋渦泵額定流量估算：Q=CA=KQuA

m3/hC—液體在流道中的平均圓周速度，一般是5～6m/s；A—流道軸截面積，m2；KQ—流量系數(shù)，開式0.45～0.56，閉式0.44～0.58，ns高取大值；u—葉輪在流道軸截面重心處的圓周速度m/s。

旋渦泵揚(yáng)程估算：H=KHu2/2g

mKH—揚(yáng)程系數(shù)。表旋渦泵的揚(yáng)程系數(shù)KHns61020304050閉式泵97543.22.5開式泵4.33.632.32.旋渦泵特性曲線

當(dāng)

C（液體在流道中的平均圓周速度）達(dá)到0.7～1.0u（葉輪在流道軸截面重心處的圓周速度）時(shí)，泵的揚(yáng)程為零；軸功率P隨流量增加而下降；泵的特性曲線H比離心泵要陡斜得多。3.旋渦泵徑向力和軸向力

存在徑向力，作用方向大致垂直于通過隔舌中間位置的軸截面指向低壓側(cè)，由軸承平衡。

一般不產(chǎn)生軸向力，但葉輪兩端面間隙不等可能產(chǎn)生軸向力，常采用在葉輪上開平衡孔來預(yù)防。

二、開、閉式旋渦泵特點(diǎn)（與離心泵比較）

1)

結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，重量輕、體積小，制造和維修方便。

2)在相同的葉輪直徑和轉(zhuǎn)速下,旋渦泵的揚(yáng)程比離心泵高2～4倍。適用于小流量、高壓頭的場(chǎng)合。

3)泵的特性曲線比離心泵要陡斜得多。H隨Q得增加而下降，Q大，流道內(nèi)的圓周速度就大，減弱了形成縱旋渦的能力，所以H低。流道中的圓周速度越小，縱向旋渦越強(qiáng)，泵的壓頭也就越高。見圖

4)泵的ns一般10～40,大于40效率

4)

閉式旋渦泵不具有自吸能力，可借助于簡(jiǎn)單裝設(shè)氣水分離室來實(shí)現(xiàn)自吸。開式旋渦泵具有自吸能力，但初次使用泵內(nèi)部必須灌滿液體。開式旋渦泵能排送汽液混合物，適于抽送含氣體的易揮發(fā)液體和飽和壓力很高的高溫液體。

5)效率較低，—般為20～50％。故功率一般不大(＜40KW)。這是因?yàn)橐后w多次進(jìn)出葉輪，并在流道內(nèi)產(chǎn)生旋渦，撞擊損失和摩擦損失都很大，內(nèi)部漏泄也很多。閉式旋渦泵η=35～45%>開式旋渦泵η=20～35%。旋渦泵適用場(chǎng)合：適于小流量、高揚(yáng)程、功率較小和需要自吸的場(chǎng)合。在船上，旋渦泵常用作輔助鍋爐或壓力水柜的給水泵、中小型柴油機(jī)的冷卻水泵、汽油駁運(yùn)泵，此外，也可用作小船的消防泵等。三、離心旋渦泵

工作特點(diǎn)：解決自吸、低流量高揚(yáng)程的排水問題以及提高允許吸程。第六章

噴射泵

種類：按工作流體的種類，可分為液體射流泵和氣體射流泵兩種。以水為工作流體的稱水噴射泵，以蒸汽為工作流體的稱蒸汽噴射泵。

用途：常用做冷凝器和海水淡化裝置等的真空泵及鍋爐給水泵、掃艙泵、艙底水泵等?！?-1水噴射泵

一、水噴射泵的結(jié)構(gòu)和工作原理

結(jié)構(gòu)組成：噴嘴、吸入室、混合室和擴(kuò)壓室.

工作原理：當(dāng)具有一定壓力的工作流體通過噴嘴以一定速度噴出時(shí)，在噴嘴出口周圍形成低壓，將被輸送介質(zhì)吸入。然后和工作流體混合，這時(shí)工作流體的速度減小，被輸送介質(zhì)的速度增加，兩股流體在喉管內(nèi)混合并進(jìn)行能量交換，從而獲得其動(dòng)能和熱能(工作介質(zhì)為蒸汽的情況)，并在截面逐漸增大的擴(kuò)壓器中大部分動(dòng)能轉(zhuǎn)換為壓力能，使壓力進(jìn)一步提高，最后經(jīng)排出管排出。

噴嘴：

噴嘴采用收縮圓錐形、流線形和孔板等形式，出口處有一圓柱段長(zhǎng)度為噴孔直徑的0.25倍，使射流從噴嘴噴出時(shí)保持一定的方向。噴嘴的作用是把工作水流的壓力能轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)能。噴嘴引起的水力損失稱為噴嘴損失。通常，由離心泵供應(yīng)工作壓力Pp為0.3～1.5MPa的工作水流，經(jīng)噴嘴射入吸入室，壓力降到吸入壓力ps，從而將壓力能轉(zhuǎn)換為動(dòng)能，在噴嘴出口形成流速v1可達(dá)25～50m／s的射流。

吸入室：

噴嘴后的射流流束由于其外圍部分逐漸與周圍介質(zhì)摻混，使保持V1流速的流核區(qū)逐漸縮小，以至最終消失，形同收縮的圓錐體；與此同時(shí)，流束的邊界層在射流方向則逐漸擴(kuò)大，使流束形成擴(kuò)張的圓錐體。邊界層的流束在內(nèi)表面處與流核區(qū)的流速相同，并沿徑向遞減，在其外表面處則與周圍介質(zhì)的流速相等。當(dāng)這圓錐體狀的流束與混合室的壁面相遇后，流束的橫截面積就不再擴(kuò)大。這時(shí)，橫截面上的流束分布很不均勻?；旌鲜?/p>

(又稱喉管)：混合室的作用就在于使流體充分的進(jìn)行動(dòng)量交換，以使其出口外的液流速度盡可能趨于均勻。實(shí)驗(yàn)表明，進(jìn)入擴(kuò)壓室時(shí)的液流速度越均勻，擴(kuò)壓室中的能量損失就越小?；旌鲜彝ǔＷ龀蓤A柱形或者是圓錐形與圓柱形的組合形式。當(dāng)混合室進(jìn)口部分做成圓錐形時(shí)，其進(jìn)口能量損失最小。混合室長(zhǎng)度過短，會(huì)使出口速度不均，這樣，擴(kuò)壓室中的流動(dòng)損失就會(huì)增大；而混合室長(zhǎng)度過長(zhǎng)，不僅沒有必要，還會(huì)使摩擦損失增加?；旌鲜业拈L(zhǎng)度通常為其圓柱段直徑線的6～7倍。擴(kuò)壓室又稱擴(kuò)散室：

擴(kuò)壓室一般采用一段均勻擴(kuò)散的錐管，擴(kuò)散角為8～10°，也可采用分段擴(kuò)散，擴(kuò)散角分別為2o、4o、13o。它的作用是使液流在其中降低流速，增加壓力，從而將動(dòng)能轉(zhuǎn)換為壓力能。實(shí)驗(yàn)證明，擴(kuò)壓室的擴(kuò)張角做成8～10°時(shí)，擴(kuò)壓過程的能量損失最小。二、水射水泵的性能

水射水泵的特性曲線：

水射水泵的特性通常用無因次特性曲線來表示。它所使用的無因次量是：流量比u（亦稱引射系數(shù)）和揚(yáng)程比h。

流量比（引射系數(shù)）u為：u=Qs/QpQs-被引射流體的體積流量，m3/sQp-工作流體的體積流量，m3/s

當(dāng)以質(zhì)量流量表示時(shí)，稱質(zhì)量流量比，用um表示，

質(zhì)量流量比：um=Gs／Gp揚(yáng)程比h：

h=H/HpH—被引射流體經(jīng)過泵后所增加的水頭，m；

Hp—工作流體與被引射流體進(jìn)泵時(shí)的水頭之差，m。

流體的位置頭和速度頭與壓力頭相比可忽略不計(jì)，當(dāng)工作流體與被引射流體是同一介質(zhì)時(shí)，揚(yáng)程比即為相對(duì)壓差。噴射泵的效率η：對(duì)噴射泵來說，泵的效率η是指同一時(shí)間內(nèi)被引射流體所能得到的能量（有效功率）與工作流體所失去的能量（輸入功率）之比。即：

喉嘴面積比（簡(jiǎn)稱面積比）:混合室圓柱段的截面積f3與噴嘴出口的截面積f1之比稱為喉嘴面積比（簡(jiǎn)稱面積比），用m表示。

m=圓柱段的截面積f3/噴嘴出口的截面積f1

喉嘴面積比是決定噴射泵性能的最重要尺寸參數(shù)。實(shí)際應(yīng)用的水射水泵m約在1.5～25范圍內(nèi)。無因次特性曲線：幾種面積比m（圓柱段的截面積f3與噴嘴出口的截面積f1之比）值不同的水射水泵的無因次特性曲線，它給出了揚(yáng)程比（相對(duì)壓差）h、效率η與流量比u（引射系數(shù)）的關(guān)系。

面積比m值不同的泵，工況分析：

m值小的泵：因其引射的流體流量較小，混合損失也就