低比轉速離心泵泵腔結構優化改進

嚴文澤，鄭英杰

（大連深藍泵業有限公司，遼寧大連 116031）

與中高比轉速離心泵相比，低比轉速離心泵具有流量小、揚程高的特點，廣泛應用于農業生產、石油化工、冶金及航空航天等領域[1]。但目前，低比轉速離心泵效率低問題一直是困擾低比轉速離心泵發展的關鍵難題[2-3]。對于低比轉速離心泵，圓盤摩擦損失嚴重影響了離心泵的性能。

當葉輪高速旋轉時，由于工作介質與葉輪蓋板之間摩擦力、液體黏滯力的影響，泵腔內介質質點產生繞中心軸的圓周運動以及在軸面上的二次環流運動，兩種流動的合成造成的能量損失稱為圓盤摩擦損失[4]。當前常用的計算圓盤摩擦損失的公式[5]為：

式中 γ——工作介質的密度，kg/m3；

K——圓盤摩擦系數；

u2——葉輪的圓周速度，m/s；

D2——葉輪外徑，m。

其中，圓盤摩擦系數與泵腔尺寸有關。因此，可以通過優化泵腔結構，降低離心泵的圓盤摩擦損失。目前，從整個泵行業來看，泵腔結構的設計主要是從鑄造工藝、強度、剛度及成本控制等方面考慮的[6-8]。

國內外學者對腔體結構對泵性能影響進行了一定研究。斯捷潘諾夫[9]指出當圓盤與泵側壁間隙增大時，圓盤旋轉所需的功率也隨之增加；范宗霖[10]通過試驗驗證指出，泵腔寬度對泵性能影響較大，當泵腔寬度減小時，泵揚程和效率均有所提升，且泵的汽蝕余量也減小了。

本文選取本公司一臺比轉速為55 的單級單吸離心泵作為研究對象，采用數值模擬、3D 打印及試驗研究相結合的方法，通過改變離心泵腔體結構形式，研究腔體結構對泵水力性能的影響，為今后低比轉速離心泵腔體結構的設計提供參考依據[11-12]。……