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軸流泵 目錄 泵的分類比轉(zhuǎn)數(shù)與泵的類型及特性軸流泵的工作原理混流泵 軸流泵的特性及結(jié)構(gòu)軸流泵的構(gòu)造潛水電機(jī)的保護(hù) 一泵的分類 泵的種類很多 按其作用原理可分為如下三大類 二比轉(zhuǎn)數(shù)與泵的類型及特性 1 比轉(zhuǎn)數(shù)泵的相似定律建立了幾何相似的泵 在相似工況下 性能之間的關(guān)系 也就是說 如果泵性能參數(shù)之間存在著上述關(guān)系 泵是幾何相似和運(yùn)動(dòng)相似的 但是用相似定律來判別泵是否幾何相似和運(yùn)動(dòng)相似 既不方便 也不直觀 在相似定律的基礎(chǔ)上 可以推出對一系列幾何相似的泵 性能之間的綜合數(shù)據(jù) 如果各泵的這個(gè)數(shù)據(jù)相等 則這些泵是幾何相似和運(yùn)動(dòng)相似的 可以用相似定律換算性能之間的關(guān)系 這個(gè)綜合數(shù)據(jù)就是比轉(zhuǎn)數(shù) 也稱比轉(zhuǎn)速或簡稱比速 用ns表示 ns 3 65nQ1 2 H3 4我國規(guī)定計(jì)算ns的單位是 Q m3 s 對雙吸泵取Q 2 H m 對雙吸泵取單級揚(yáng)程 n r min 二比轉(zhuǎn)數(shù)與泵的類型及特性 2 關(guān)于比轉(zhuǎn)數(shù)的說明 同一臺(tái)泵在不同工況下具有不同的ns值 作為相似準(zhǔn)則的ns是指對應(yīng)最高效率點(diǎn)工況下的值 比轉(zhuǎn)數(shù)是根據(jù)相似理論推得的 可以作為相似判據(jù) 即是說幾何相似的泵在相似的工況下ns值相等 反之 一般說來ns值相等的泵 是幾何相似和運(yùn)動(dòng)相似的 但不能說ns相等的泵就一定幾何形狀相似 這是因?yàn)闃?gòu)成泵幾何形狀的參數(shù)很多 譬如說同是ns 500的泵可以做成軸流式的 也可以作成斜流式的 同是ns 400的泵可以作成渦殼式 也可以作成導(dǎo)葉式的 同一低比轉(zhuǎn)數(shù)泵葉輪可以用6枚葉片 也可以用7枚葉片 上述這些幾何不相似的泵 ns可能相等 但是對于同一種形式泵而言 ns相等時(shí) 要想使泵的性能好 即幾何形狀符合客觀的流動(dòng)規(guī)律 其幾何形狀相差不會(huì)很大 所以 一般說來是幾何相似的 二比轉(zhuǎn)數(shù)與泵的類型及特性 比轉(zhuǎn)數(shù)的因次是 m s2 3 4 比轉(zhuǎn)數(shù)雖然是有因次數(shù) 但不影響它作為相似判據(jù)的實(shí)質(zhì)意義 對于幾何相似的泵 在相似工況下 用統(tǒng)一單位計(jì)算的ns相等 3 比轉(zhuǎn)數(shù)與葉輪形狀和性能曲線形狀的關(guān)系 如下圖 對于圖表的說明 按比轉(zhuǎn)數(shù)從小到大 泵分為離心泵 混流泵和軸流泵 低比轉(zhuǎn)數(shù)泵意味著高揚(yáng)程小流量 高比轉(zhuǎn)數(shù)泵意味著低揚(yáng)程大流量 低比轉(zhuǎn)數(shù)葉輪窄而長 高比轉(zhuǎn)數(shù)葉輪寬而短 D2 Dj比值隨ns增加而減小 低比轉(zhuǎn)數(shù)泵通常采用圓柱形葉片 高比轉(zhuǎn)數(shù)葉輪進(jìn)口邊寬 假設(shè)軸面速度沿進(jìn)口均勻分布 因進(jìn)口邊各點(diǎn)的u值不同 則進(jìn)口液流角 1不同 為符合這種流動(dòng)情況 應(yīng)當(dāng)作成扭曲葉片 低比轉(zhuǎn)數(shù)泵容易出現(xiàn)駝峰 這是因?yàn)橐环矫娴捅绒D(zhuǎn)數(shù)泵內(nèi)流速高 沖擊損失值大 另一方面 低比轉(zhuǎn)數(shù)泵為了減少圓盤摩擦損失多采用較大的 2角以減小外徑D2 圓盤摩擦損失和外徑的5次方成正比 2角大 理論揚(yáng)程流量曲線平 高比轉(zhuǎn)數(shù)混流泵和軸流泵 關(guān)死揚(yáng)程高 且在曲線上出現(xiàn)拐點(diǎn) 其原因比較復(fù)雜 留在軸流泵章節(jié)中介紹 二比轉(zhuǎn)數(shù)與泵的類型及特性 三軸流泵工作原理 圖1 a b 分別為軸流泵外形和抽水原理示意圖 在葉輪上安裝著4 6個(gè)扭曲形葉片 葉輪上部裝有固定不動(dòng)的導(dǎo)輪 其上有導(dǎo)水葉片 下方為進(jìn)水喇叭管 當(dāng)葉輪旋轉(zhuǎn)時(shí) 水獲得能量經(jīng)導(dǎo)水葉片流出 這種泵由于水流進(jìn)葉輪和流出導(dǎo)葉都是沿軸向的 故稱軸流泵 三軸流泵工作原理 軸流泵工作原理和離心泵不同 它是靠傾斜的翼形葉片所產(chǎn)生的推力而揚(yáng)水的 根據(jù)機(jī)翼理論 當(dāng)翼形葉片為對稱 同時(shí)其對稱軸和氣流v的方向一致時(shí) 圖1 2 a 它所受的力和氣流方向相同 稱之為阻力 但當(dāng)其對稱軸不在氣流方向而成一角度 稱沖角 見圖1 2 b 或葉片形狀不對稱時(shí) 圖1 2 c 它所受的力一般不在氣流方向上而成某一夾角 它可分為兩個(gè)分力 與氣流方向一致的分力稱阻力D 與氣流方向垂直的分力稱升力L 飛機(jī)飛行時(shí) 升力支持飛機(jī)的重量 阻力對飛行起阻礙作用 需要由螺旋槳產(chǎn)生的推力或噴出氣體的反沖力加以克服 因此設(shè)計(jì)翼形時(shí)應(yīng)盡力增大升力而減小阻力 升力的形成一方面由于傾斜葉片迫使流體改變方向 流體對葉片有一作用力 另一方面 當(dāng)假設(shè)為等速平流的流體靠近葉片時(shí) 由于葉形為上面的曲度大于下面 見圖1 2 c 所以形成流線 三軸流泵工作原理 向上彎曲 導(dǎo)致葉片上面的流線間距縮小 下面流線間距增大 因兩流線間流量保持不變 則葉片上面流體流速大于下面 根據(jù)伯諾里方程式知 機(jī)翼上表面所受壓力小于下表面 因此其合力指向上方 很顯然 如果流體為水且靜止 而葉片以勻速運(yùn)動(dòng) 也同樣會(huì)產(chǎn)生向上的升力 三軸流泵工作原理 因軸流泵葉片是轉(zhuǎn)動(dòng)的 水流在葉道中為相對運(yùn)動(dòng) 進(jìn)入葉輪的速度 1和流出葉輪的速度 2 相對流速 不僅數(shù)值不等 而且方向也不同 如圖1 3 a 所示 我們?nèi)?1和 2向量的平均值 做為葉輪中水流的方向 圖1 3 b 于是根據(jù)上述機(jī)翼繞流理論 水流作用在葉片上的合力R在 方向的分力為阻力D 在垂直 方向的分力為升力L 根據(jù)葉柵理論可用下式表之D CxA 2 2L CyA 2 2式中Cx Cy 分別為阻力系數(shù)和升力系數(shù) 當(dāng)葉片一定時(shí) 主要和沖角有關(guān) A 葉片的平面投影面積 水的密度 三軸流泵工作原理 根據(jù)作用力等于反作用原理 軸流泵葉片給流經(jīng)其上的水一個(gè)大小相等 方向相反的作用力R 圖1 3 c 即R R R 在圓周方向的分力R u是使水在葉輪中繞軸旋轉(zhuǎn)的力 而分力R z則是使水沿泵軸上升的推力 四混流泵 軸流泵的特性及結(jié)構(gòu) 混流泵從外形 結(jié)構(gòu)上介于離心泵和軸流泵之間 混流泵內(nèi)液體流動(dòng)時(shí)斜向流出葉輪 即液體的流動(dòng)方向相對葉輪既有徑向速度 也有軸向速度 混流泵的性能與和離心泵比較 揚(yáng)程低一些 而流量大一些 與軸流泵比較 揚(yáng)程高一些 流量小一些 混流泵的性能曲線形狀也是介于離心泵和軸流泵之間 對于高揚(yáng)程混流泵 其流量與揚(yáng)程 流量與功率的相互關(guān)系變化規(guī)律接近于離心泵 在使用上 可采用關(guān)閉閥門啟動(dòng) 對于低揚(yáng)程混流泵 性能參數(shù)之間的變化規(guī)律接近于軸流泵 在使用上不宜采用關(guān)閥啟動(dòng) 而應(yīng)該開閥啟動(dòng) 這時(shí)功率比較小 電動(dòng)機(jī)不容易被燒毀 混流泵按其結(jié)構(gòu)型式可分為蝸殼式和導(dǎo)葉式兩種 蝸殼式混流泵有臥式和立式兩種 目前生產(chǎn)和使用比較廣泛的是臥式 立式多用于大型泵 蝸殼式混流泵的結(jié)構(gòu)與單級單吸離心泵相似 導(dǎo)葉式混流泵的外形和結(jié)構(gòu)與軸流泵相近 分臥式和立式兩種 四混流泵 軸流泵的特性及結(jié)構(gòu) 圖示為單級 單吸 蝸殼混流泵 適用于輸送清水或物理及化學(xué)性質(zhì)類似于水的其他液體 包括輕度污水 被輸送介質(zhì)溫度不超過50 用于農(nóng)田排灌 市政工程 工業(yè)過程水處理 電廠輸送循環(huán)水 城市給排水等多種領(lǐng)域 導(dǎo)葉式潛水混流式泵 適用于抽送清水或輕度污水 輸送介質(zhì)溫度不超過50 機(jī)泵一體的結(jié)構(gòu) 可潛入水中運(yùn)行 故可用于水位變化大 揚(yáng)程較高的工況 適用于城市排水 市政建設(shè) 工礦 船塢升降水位以及水位漲落大的江湖地區(qū)農(nóng)田排灌之用 五軸流泵的構(gòu)造 軸流泵就葉片固定方式和調(diào)節(jié)方法可分為固定式 半調(diào)節(jié)式和全調(diào)節(jié)式 圖1 24為半調(diào)節(jié)式立式軸流泵結(jié)構(gòu)圖 它由葉輪 進(jìn)水喇叭管 導(dǎo)水葉片 出水彎管和軸密封機(jī)構(gòu)等主要部件組成 導(dǎo)水葉片間的流道呈擴(kuò)散形 使從葉輪流出的水由斜向?qū)檩S向流入出水彎管 這樣一方面消除水旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的能量損失 同時(shí)也將水流的一部分動(dòng)能轉(zhuǎn)換為壓能 從而提高了水泵的效率 為防止運(yùn)行時(shí)泵軸的擺動(dòng) 一般在軸的上 下端設(shè)置兩個(gè)導(dǎo) 向 軸承 其材質(zhì)多采用水潤滑的橡膠或尼龍制成 當(dāng)泵抽取混水時(shí) 為防止泥沙對軸承和軸的磨損 應(yīng)由專門的清水系統(tǒng)進(jìn)行潤滑 以延長其使用壽命 葉輪上的葉片可根據(jù)所需流量和揚(yáng)程大小調(diào)節(jié)其安放的角度 當(dāng)需要調(diào)節(jié)時(shí) 將固定于輪轂上的葉片調(diào)節(jié)螺母松脫 轉(zhuǎn)動(dòng)葉片到所需傾角即可 五軸流泵的構(gòu)造 全調(diào)節(jié)式葉輪是通過一套油壓調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)來改變?nèi)~片的安裝角 不需停機(jī)即可進(jìn)行 機(jī)構(gòu)較復(fù)雜