水环泵-旋涡泵-喷射泵

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1、2- 4 水环泵 水环泵也称液环泵(属于容积式泵) ：利用叶轮与壳体的偏心布置，叶轮旋转时壳体中的水在离心力的作用下形成水环，使叶片间容积作周期变化以产生吸排作用的泵。 一水环泵的种类1按作用数分：单作用和双作用。2按流体进入叶轮的流向分：轴向单作用、轴向双作用和径向双作用。3按叶轮的结构形式分：开式和闭式、径向叶片和前弯叶片。 图示,二.水环泵的结构原理 1.基本组成：由叶轮（转子）、泵壳（定子）、端盖等组成。 2.装配关系：端盖上开有两半月牙形吸、排口。叶轮有若干径向叶片或前弯叶片(叶片不象叶片泵的叶片能滑动)，当叶轮旋转时，积存在偏心泵壳里的液体受离心力作用，在泵壳内形成水环（以水环作为

2、定子）。水环、叶轮轮毂和叶片之间被围成封闭空间。,3.吸排原理：水环泵的工作原理(以单作用为例)当叶轮回转时，泵壳内的工作水被带动回转，形成一个紧贴泵壳内壁的水环。水环内表面与叶轮轮毂表面及两侧盖之间形成一个月牙形的工作腔室，并由叶片分隔成若干个互不相通的工作小腔。由于叶轮和泵壳是偏心布置，这些封闭空间的容积在回转一周中经历着由小到大，又由大到小的变化，遂从端盖上的吸、排液口进行吸入和排出。图示除上述单作用水环泵外，如将泵腔做成椭圆，并将叶轮同心地安装在椭圆形泵壳中，则叶轮每转一周就会产生两次吸、排作用，这就构成了一 双作用水环泵。初次起动前，应先打开引水漏斗上的旋塞，向水环泵内灌水。,4.水

3、环泵的应用场合：水环泵属容积型泵，它主要用来排送气体或气液混合物，因具有抽真空的能力，故常用为自吸离心泵的引水装置。 三、水环泵的工作（性能）特点 图示 1. 理论流量主要取决于叶轮的尺寸和转速。 2.抽吸能力强。单级泵可达最高极限真空压力为30mmHg。 3. 效率低。抽送气体时约3050，若抽送液体不大于20，故一般不用来输送液体。 当 x （压力比） = xr （临界压力比）时，效率最高。 4. 水环真空泵的流量和所能产生的真空度随工作水温增加而减小。原因是工作水温度高水易汽化，反之则相反。,5. 所能达到的压力比 x（排出与吸入绝对压力之比）取决于叶轮的尺寸和转速。工作时:当 xxr（

4、临界压力比）时，理论流量不变，实际流量随x增加而减少； 当 x xr 时，流量迅速减少； 当x xmax （极限压力比）时，流量为0。见图 无需设安全阀 6. 结构简单，维护方便，工作平稳，噪声小，工作过程接近等温压缩，无直接摩擦的零部件，宜输送易燃易爆与高温下易分解的气体，以及气液混合物，但不宜输送含颗粒杂质的混合液。,四、水环泵的管理要点 1)叶轮与端盖间的端面间隙直接影响泵的容积效率，一般应维持在0.10.25mm； 2)水环泵中水环起能量传递、密封、冷却等作用，工作水易汽化与泄漏，故在运行中应连续不断地补充工作水； 3)水环泵不宜长时间封闭运行，以防工作水温度升高发生过热。,第四章 旋

5、涡泵 利用叶轮高速回转，带动液体在叶片和泵壳两侧环形槽道间做螺旋运动，多次从叶轮获取能量的泵。属于动力叶轮式泵。 4 -1 旋涡泵的结构和工作原理 一、旋涡泵的结构类型 分为开式旋涡泵和闭式旋涡泵两大类。 按叶轮型式分为开式叶轮旋涡泵和闭式叶轮旋涡泵；见下图 按流道型式分为开式（见第2图）流道旋涡泵和闭式流道旋涡泵（见第3图）。 一般是以叶轮的形式进行命名的：开式旋涡泵具有开式叶轮与闭式流道（见第4图） ，闭式旋涡泵具有闭式叶轮与开式流道。,闭式叶轮开式流道,二、旋涡泵的工作原理 1.闭式旋涡泵 见下图 叶片间的液体在旋转时受离心力作用（沿叶片径向流出叶片，沿叶轮旋转方向朝前转），因受泵壳的限

6、制，它们沿环形流道流向两侧，又从根部进入后续旋转的叶片间。如此反复，多次进入和离开叶轮，获取和转化能量，直到从排出口排出为止。 1.基本组成：叶轮是一个等厚的圆盘，外周径向布置很多短直叶片成一叶片圈。见下图叶片多为2048片之间。泵壳是由与叶片圈相对的部位则形成比叶轮宽大的、等截面环形槽，由吸入口开到排出口，并在吸排口之间用隔块隔断，也称隔舌。泵轴与叶轮用键固定。,纵向旋涡形成原理 环形流道中液体的圆周速度小于叶轮的圆周速度，使得流道中液体产生的离心力小于叶轮中液体的离心力，液体就会从叶片间甩出，迫使流道中的液体产生向心流动，再次从叶片根部进入叶片之间形成了纵向旋涡（螺旋线）。 运动轨迹 相对

7、于叶轮是后退的螺旋线，相对于泵壳是前进的螺旋线。见下图,闭式旋涡泵特点 效率较高，可达3545。但因这种泵入口处的液流是从叶轮外缘进入叶间，该处园周速度较大，且液流情况复杂，速度分布不均，故闭式旋涡泵汽蚀性能差,汽蚀余量必须大一些。此外，泵吸入气体时，气体密度小，会聚集在叶片的根部，以致在转到流道出口时不易排出，又经过隔舌被带回吸入端，故闭式旋涡泵一般不能抽送气液混合物，也无自吸能力。要使其能够自吸，必须在排出端设气液分离室，并没回液口使分离室中分离出来白液体能在排出端挤入叶片根部驱赶气体，然后又被带回吸入端重新裹携气体（详见本章第三书离心旋涡泵）。闭式旋涡泵多为单级或二级。,2.开式旋涡泵工

8、作原理 见下图 开式旋涡泵特点：液流进入叶轮处叶片的圆周速度较小，汽蚀性能比闭式旋涡泵好。采用闭式流道的开式旋涡泵只要将吸、排口朝上安装，并在初次起动前向柬内灌满液体，就具有自吸和抽送气液混合物的能力。采用闭式流道虽然能够排送气体和提高泵的自吸能力，但因液体必须在排出口处急剧地改变运动方向，并克服离心力做功，故能量损失较大，以致使泵的总效率仅为2035。开式旋涡泵也可以采用吸入端为闭式，排出端为普通开式的流道，以保持较高的效率。,采用吸入端为闭式，排出端为普通开式流道，会使它失去自吸能力。为了既保持自吸能力，同时又尽量减少排出端的水力损失，可采用向心开式流道的形式， （见上图b）这样泵的效率可

9、提高到2735。另外一种折衷的办法是在排出端采用开式流道并附加辅助闭式流道， （见上图C），即在主流道的排出端让大部分液体从排出口a排出，而使其余的一部分液体进入辅助闭式流道c，以便让这部分液体能够在辅流道的末端进人叶片间，把气体从泵体侧面与压出室相通的气体压出口b排出。开式旋涡泵可做成单级，也可做成径向剖的分段式多级，最多可至6级。 旋涡泵内部的漏泄途径主要是叶轮端面与泵体和泵盖之间的轴向间隙。,旋涡泵的工作特点： (1) 结构简单，重量轻、体积小，制造和维修方便。 (2)在相同的叶轮直径和转速下,旋涡泵的扬程比离心泵高24倍。适用于小流量、高压头的场合。 (3)泵的特性曲线比离心泵要陡斜得

10、多。H 随Q 得增加而下降，Q 大，流道内的圆周速度就大，减弱了形成纵旋涡的能力，所以H 低。 流道中的圆周速度越 小，纵向旋涡越强，泵的 压头也就越高。见图,(5) 闭式旋涡泵不具有自吸能力，可借助于简单装设气水分离室来实现自吸。开式旋涡泵具有自吸能力，但初次使用泵内部必须灌满液体。开式旋涡泵能排送汽液混合物，适于抽送含气体的易挥发液体和饱和压力很高的高温液体。 (6)效率较低，般为2050。故功率一般不大(40KW)。这是因为液体多次进出叶轮，并在流道内产生旋涡，撞击损失和摩擦损失都很大，内部漏泄也很多。闭式旋涡泵=3545%开式旋涡泵=2035%。 旋涡泵适 用 场 合： 适于小流量、高

11、扬程、功率较小和需要自吸的场合。在船上，旋涡泵常用作辅助锅炉或压力水柜的给水泵、中小型柴油机的冷却水泵、汽油驳运泵，此外，也可用作小船的消防泵等。,三、离心旋涡泵 工作特点解决自吸、低流量高扬程的排水问题以及提高允许吸程。,第五章 喷射泵 种 类：按工作流体的种类，可分为液体射流泵和气体射流泵(喷射泵)两种。 用 途以水为工作流体的称水喷射泵，以蒸汽为工作流体的称蒸汽喷射泵。常用做冷凝器和海水淡化装置等的真空泵及锅炉给水泵、扫舱泵、舱底水泵等。 第一节 水射水泵 1. 结构组成：喷嘴、吸入室、混合室和扩压室见下2图 2. 工作原理：当具有一定压力的工作流体通过喷嘴以一定速度喷出时，在喷嘴出口周

12、围形成低压，将被输送介质吸入。然后和工作流体混合，这时工作流体的速度减小，被输送介质的速度增加，两股流体在喉管内混合并进行能量交换，从而获得其动能和热能(工作介质为蒸,汽的情况)，并在截面逐渐增大的扩压器中大部分动能转换为压力能，使压力进一步提高，最后经排出管排出。 喷 嘴：喷嘴采用收缩圆锥形、流线形和孔板等形式，出口处有一圆柱段长度为喷孔直径的0.25倍，使射流从喷嘴喷出时保持一定的方向。喷嘴的作用是把工作水流的压力能转变为动能。喷嘴引起的水力损失称为喷嘴损失。通常，由离心泵供应工作压力Pp为 0.31.5 MPa的工作水流，经喷嘴射入吸入室，压力降到吸入压力ps，从而将压力能转换为动能，在

13、喷嘴出口形成流速v1可达 2550 ms的射流。工作水体积流量QP主要取决于工作压降（PPPS）和喷嘴出口孔径d1，即：式中：喷嘴的速度系数，通常取 097。,吸入室： 喷嘴后的射流流束由于其外围部分逐渐与周围介质掺混，使保持V1流速的流核区逐渐缩小，以至最终消失，形同收缩的圆锥体；与此同时，流束的边界层在射流方向则逐渐扩大，使流束形成扩张的圆锥体。边界层的流束在内表面处与流核区的流速相同，并沿径向递减，在其外表面处则与周围介质的流速相等。当这圆锥体状的流束与混合室的壁面相遇后，流束的横截面积就不再扩大。这时，横截面上的流束分布很不均匀。 混合室 又称喉管：混合室的作用就在于使流体充分的进行动

14、量交换，以使其出口外的液流速度尽可能趋于均匀。实验表明，进入扩压室时的液流速度越均匀，扩压室中的能量损失就越小。,混合室通常做成圆柱形或者是圆锥形与圆柱形的组合形式。当混合室进口部分做成圆锥形时，其进口能量损失最小。混合室长度过短，会使出口速度不均，这样，扩压室中的流动损失就会增大；而混合室长度过长，不仅没有必要，还会使摩擦损失增加。混合室的长度通常为其圆柱段直径线的67倍。混合室圆柱段的截面积f3与喷嘴出口的截面积f1之比称为喉嘴面积比（简称面积比），用m表示。m =圆柱段的截面积f3 /喷嘴出口的截面积f1 喉嘴面积比是决定喷射泵性能的最重要尺寸参数。实际应用的水射水泵m约在0525范围内

15、。,喷嘴出口至混合室进口截面的距离LC叫喉嘴距，它对水射水泵的工作性能也有较大影响。 LC太大时，由于与壁面相交前的流来太长，被引射进入混合室的流量就太多，以致不能将其增压到足够的排出压力，混合室外周就会出现倒流现象，便能量损失增加； LC大小时，又会使混合室的有效长度缩短，不能充分进行动量交换，以使流束的流速更趋均匀，也同样会使能量损失增加。最佳喉嘴距太大致可按0.5m1/2选取，一般多在（0.52）d1范围内。混合室的水力损失除混合室进口损失、混合室摩擦损失外，最主要的是混合损失。它是速度相差很大的工作流体和被引射流体在混合过程中进行动量交换而引起的能量损失，是喷射泵的主要能量损失之一。,

16、扩压室又称扩散室 ： 扩压室一般采用一段均匀扩散的锥管，扩散角为58，也可采用分段扩散，扩散角分别为2、4、13。它的作用是使液流在其中降低流速，增加压力，从而将动能转换为压力能。实验证明，扩压室的扩张角做成810时，扩压过程的能量损失最小。 3.水射水泵的性能 水射水泵的特性曲线 水射水泵的特性通常用无固次特性曲线来表示。它所使用的无因次量是：流量比 u（亦称引射系数）和扬程比 h。 流量比 （引射系数）u 为： u = Qs /Q p 式中：Qs - 被引射流体的体积流量，m3/sQ p - 工作流体的体积流量， m3/s 当以质量流量表示时，称质量流量比，用um表示， um= GsGp,扬程比h h = H/ Hp H被引射流体经过泵后所增加的水头，m； Hp工作流体与被引射流体进泵时的水头之差，m。流体的位置头和速度头与压力头相比可忽略不计，当工作流体与被引射流体是同一介质时，扬程比即为相对压差。几种面积比m（圆柱段的截面积f3与喷嘴出口的截面积f1之比）值不同的水射水泵的无因次特性曲线（见下图） ，它给出了扬程比（相对压差）h、效率与流量比u（引谢系数）的关系。,