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管道離心泵的效率與哪些因素有關?

發布時間:2020-10-23 點擊量:534

管道離心泵的原理其實就是能量轉換,能量轉換的過程中不可避免的存在能量損失,我們要提高管道離心泵能量轉換的效率,減少能量的損失,那么我們就要搞清楚管道離心泵能量損失在哪些地方?


ISG型管道泵1.jpg

ISG型立式管道離心泵


管道離心泵內的能量損失主要包括以下三個方面:

1、機械損失

機械損失也叫作圓盤損失,主要是液體和葉輪前后蓋板外表面及泵腔的摩擦損失。管道離心泵機械損失可以達到占有效功率的30%。我們都知道機械損失和轉速的三次方成正比,和葉輪外徑的五次方成正比。雖然機械損失和轉速的三次方成正比,但在特定的揚程下,管道離心泵轉速每提高一倍,葉輪外徑減少一半,機械損失成五次方比例下降,所以,隨著轉速的提高,機械損失不但不會增加,反而在下降,這是發展高速泵的原因之一。因此,關鍵還是在于葉輪外徑,葉輪外徑越大,機械損失也就越大。


2、水力損失

管道離心泵過流部分(從進口到出口)液體的流體必然有速度大小和方向改變引起的損失,這兩部分就是水力損失。要減少這部分損失,有兩個方面可以進行改善:提高過流部件的光潔度;選用優秀的水力模型。


3、容積損失

管道離心泵的容積損失包括密封環泄漏損失、平衡機構泄漏損失和級間泄漏損失。


ISW臥式管道泵1.jpg

ISW型臥式管道離心泵


(1)密封環泄漏損失

在管道離心泵作業時,葉輪進口處的密封環兩側存在著壓力差,一側為葉輪出口壓力,一側為葉輪進口壓力,所以始終會有一些液體從葉輪出口處向葉輪進口處泄漏。這些液體從葉輪處獲得能量,而這些泄漏液體的能量全部用到克服密封環阻力上了。


很明顯,密封環直徑Dw越大,兩邊的壓力相差就會越懸殊,泄漏量也就越大。如果管道離心泵已經定型的前提下,要提高管道離心泵的效率,減少泄漏量,我們應該盡可能的把密封環的間隙縮小。


通??傞g隙近似取密封環直徑的0.002,如Dw=200mm,則總間隙為0.40mm。在裝配的時候,密封環不能偏心太大,不然,泄漏量也會增加。另外,也可以用增加密封環阻力的方法來減少泄漏量,比如將密封環制成迷宮、鋸齒形等,這同時也增加了密封環的密封長度,增大了沿程阻力。


密封環的泄漏,在某些情況下會引起葉輪入口的擾動,因此要合理地設計密封環形式。


(2)平衡機構泄漏損失

在不少的管道離心泵中,都設有平衡軸向推力的機構如:平衡孔、平衡管、平衡盤等。由于在平衡機構兩側存在著壓力差,因而也有一部分液體從高壓區域向低壓區域泄漏。平衡孔的泄漏會使管道離心泵的效率降低5%左右。在平衡盤機構中,泄漏量占工作流量的3%,但有些高壓泵比此值大;為了減少泄漏損失,可在不影響平衡力的情況下減小平衡盤的直徑 D’。


IHG型管道離心泵1.jpg

IHG型立式管道化工泵


(3)級間泄漏損失

在渦殼式多級泵中,級間隔板兩側壓力不等,也會存在泄漏損失,根據機構布置情況的不同,級間隔板兩側的壓差可能為一級、二級或三級,級數相差越多,隔板級間泄漏也就越嚴重,所以我們通常廣泛采用臺階式級間密封。


另外,在分段式多級泵中,也存在著級間泄漏。不過這里的級間泄漏與前面所說的不同,因為這部分泄漏液體不經過葉輪,所以不屬于容積損失。級間隔板前后的壓差,是由導葉擴散部分的增壓作用和葉輪側隙的抽吸作用(相當于離心葉輪)而引起的。在壓差的作用下,泄漏液體沿著級間隔板縫隙進入前級葉輪側隙,并經導葉,反導葉(吸入導葉)又流回級間縫隙,重復上述過程。


雖然這不屬于容積損失,但它如此往返流動,是要消耗管道離心泵的功率的。另外,該部分液體通過導葉時,會引起導葉喉部有效截面減?。葱孤┮后w占去了一部分截面),所以會使此處的流速增加,引起額外的水力損失。


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