淺談葉型對(duì)離心泵性能的影響

熊小剛

摘要：離心泵是靠葉輪的旋轉(zhuǎn)來(lái)抽送水的，那么葉輪的結(jié)構(gòu)形式對(duì)水流在葉輪中獲得的能量、外加軸功率等性能之間存在著什么樣的關(guān)系呢？本文將對(duì)這些方面作簡(jiǎn)要介紹。

關(guān)鍵詞：離心泵;葉型;性能;影響

一、葉輪的葉型

根據(jù)葉片出口安裝角度[β2]的不同，可將葉輪的形式分為以下3種。

（1）前向葉片的葉輪

葉片出口安裝角[β2]>90°，如圖1a、b所示，其中，圖1a所示為薄板前向葉輪，圖1b所示為多葉前向葉輪。這類(lèi)葉輪流道短而出口寬度較寬。

（2）徑向葉片的葉輪

[β2]=90°，如圖1c、d所示，其中，圖1c所示為曲線(xiàn)型徑向葉輪，圖1d所示為直線(xiàn)型徑向葉輪。前者制作復(fù)雜，但損失小，后者則相反。

（3）后向葉片的葉輪

[β2]<90°，如圖1e、f所示。其中，圖1e所示為薄板后向葉輪，圖1f所示為機(jī)翼形后向葉輪。這類(lèi)葉型的葉輪能量損失小，整機(jī)效率高，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)噪聲小，但壓力較低。

二、葉型對(duì)離心泵性能的影響

從歐拉方程可以看出，葉輪類(lèi)型不同，離心泵理論特性曲線(xiàn)斜率值也不同。前向葉型的葉輪，[β2]>90°，[HT]將隨著[QT]的增加而增加;后向葉型的葉輪，[β2]<90°，[HT]將隨著[QT]的增加而減少;徑向葉型的葉輪，[β2]=90°，[HT]與[QT]的變化無(wú)關(guān)。

3種葉型的理論流量與理論功率的[QT-PT]特性曲線(xiàn)如圖2所示。從圖2中可以看出，前向葉型的泵所需要的軸功率隨流量的增加而增加得很快。因此，這類(lèi)泵在運(yùn)行中增加流量時(shí)，原動(dòng)機(jī)超載的可能性比徑向葉型的泵大得多，而后向葉型的葉輪一般不會(huì)發(fā)生原動(dòng)機(jī)的超載現(xiàn)象。這也是后向式葉型被離心泵廣泛采用的原因之一。

理論揚(yáng)程[HT]與出口安裝角[β2]之間的關(guān)系可由式（1）表示。如圖3所示，在葉輪直徑固定不變且轉(zhuǎn)速相同的條件下，對(duì)于[β2]<90°的后向葉型的葉輪（見(jiàn)圖3a），[cotβ2]>0，則[HT90°前向葉型（見(jiàn)圖3c），[cotβ2<0]，則[HT>U22g]。

[HT=1g（u22-u2F2QTcotβ2）]? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （1）

可見(jiàn)，具有前向葉型的葉輪所獲得的理論揚(yáng)程最大，其次為徑向葉型，而后向葉型的葉輪的理論揚(yáng)程最小。前向葉型的泵雖然能提供較大的理論揚(yáng)程，但由于流體在前向葉型的葉輪中流動(dòng)時(shí)流速較大，在擴(kuò)壓器中流體進(jìn)行動(dòng)、靜壓轉(zhuǎn)換時(shí)的損失也較大，因而總效率比較低。所以，離心式泵全部采用后向葉型的葉輪，這樣一來(lái)還可以避免發(fā)生電動(dòng)機(jī)的超載現(xiàn)象。