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水泵知识

分析化工离心泵能量损失

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      化工离心泵是现代工业的重要组成部分,在能源日益紧张的今天,化工泵的效率成为化工泵选型中重要的一个环节,奥丰技术人员个告诉我们离心泵工作时候,影响离心泵效率的由以下三个方面,
    容积损失:由于泵的泄漏所造成的损失。一部份已获得能量的高压液体由叶轮出口处通过叶轮与泵壳间的缝隙或从平衡孔漏返回到叶轮入口处的低压区造成的能量损失。
    容积损失分为密封环漏泄损失、平衡机构漏泄损失和级间漏泄损失
一、密封环漏泄损失
    在叶轮入口处,设有密封环,在水泵工作时,由于密封环两侧存在着压力差,一侧近似为叶轮出口压力,一侧为叶轮入口压力,所以始终会有一部分液体从叶轮出口向叶轮入口漏泄。这部分液体在叶轮里获得了能量,但液体并未送出,这样就减少了水泵的供水量。漏泄液体的能量全部用到克服密封环阻力上了。
    显然,密封环直径Dw愈大,其两侧压力相差愈悬殊,则泄漏量就愈大。对于定型的水泵,为了减少漏泄量提高水泵的效率,应在许可的情况下把密封环间隙缩小。一般总间隙近似取密封环直径的0.002,如Dw=200毫米,则总间隙为0.40毫米。装配时,密封环不可偏心太大,否则,漏泄量也会增加。另外,可用增加密封环阻力的方法减少漏泄量,增加阻力的主要措施是将密封环制成迷宫、锯齿形等,这同时也增加了密封环的密封长度,增大了沿程阻力。
    密封环的漏泄,在某些情况下会引起叶轮入口的扰动,因此就要合理地设计密封环形式。
二、平衡机构漏泄损失
    在不少的离心泵中,都设有平衡轴向推力的机构:如平衡孔、平衡管、平衡盘等。由于在平衡机构两侧存在着压力差,因而也有一部分液体从高压区域向低压区域漏泄。平衡孔的漏泄会使水泵的效率降低5%左右。在平衡盘机构中,漏泄量占工作流量的3%,但高压泵有些比此值大;为了减少漏泄损失,可在不影响平衡力的情况下减小平衡盘的直径D’。
三、级间漏泄损失
    在涡壳式多级泵中,级间隔板两侧压力不等,因而也存在漏泄损失,根据机构布置情况的不同,级间隔板两侧的压差可能为一级、二级或三级,级数相差愈多,则隔板级间漏泄就愈严重,因此此处广泛采用台阶式级间密封。
    此外,在分段式多级泵中,也存在着级间漏泄。不过这与前面所说的级间漏泄不同,因这部分漏泄液体不经过叶轮,故不属于容积损失。在这里,级间隔板前后的压差,是由导叶扩散部分的增压作用和叶轮侧隙的抽吸作用(相当于离心叶轮)而引起的。在压差的作用下,漏泄液体沿着级间隔板缝隙进入前级叶轮侧隙,并经导叶,反导叶(吸入导叶)又流回级间缝隙,重复上述过程。虽然分段式多级泵的级间漏泄不属于容积损失,但它如此往返流动,是要消耗水泵的功率的。另外,该部分液体通过导叶时,会引起导叶喉部有效截面减小(即漏泄液体占去了一部分截面),所以会使此处的流速增加,引起额外的水力损失。据《离心泵设计基础》一书介绍:某台多级泵,在流量为20升/秒时,级间间隙自0.75毫米减少到0.25毫米,级间漏泄量Q减少了0.7升/秒,由于Q的减少,使通过导叶的流量减少了,降低了导叶喉部的流速,减少了导叶中的水力损失,同时由于Q减少,使叶轮与导叶侧隙中的液体相对速度减小了,从而也减少了叶轮圆盘摩擦损失,所以泵的效率提高了5%左右。
 
      水力损失:进入离心泵的粘性液体产生的摩擦阻力以及在泵的局部处因流速与方向改变引起的环流和冲击而产生的局部阻力。由液体力学的边界层理论可知,液体流动前后是相互影响的,即前面的流动状态对后面零件内液体的流动有很大影响。因此,离心泵内由于液体冲击、旋涡和沿程摩擦造成的能量损失称为水力损失。
 
    水力损失包括:
 
    (1)冲击损失;
 
    (2)旋涡损失;
 
    (3)沿程摩擦损失。
 
    其中,以沿程摩擦损失最大。
 
     机械损失:由泵轴与轴承之间、泵轴与填料函之间以及叶轮盖板外表面与液体之间产生的机械摩擦引起的能量损失由于机械摩擦产生的能量损失称为机械损失。
 
    机械损失包括:
 
    (1)盘根、轴承摩擦损失,一般比较小,只占轴功率的0.1%~0.8%;
 
    (2)泵内密封环、衬磨套、平衡机构摩擦损失;
 
    (3)圆盘摩擦损失,主要是指叶轮在泵内旋转时叶轮与液体的摩擦。
 
    其中,以叶轮圆盘摩擦损失最大,在高压离心泵中约占轴功率的l0%-12%。
 

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