新型离心泵的可行性分析报告

新型离心泵的技术依据
    新型离心泵采用了独特的叶轮结构和形状，明显降低了泵内能量损失，显箸提高了效率。与现有离心泵相比，新型离心泵主要有两个特征，其中第二特征的作用要大于第一特征，新型离心泵不排斥目前国内外采用(用于提高效率)的常用方法，结合这些方法，将更有利于降低损失和提高效率。

1.1、第一特征的技术依据
    新型离心泵的第一特征是叶轮盖扳有所减小，使封闭叶轮成为不完全封闭叶轮。要论证第一特征在技术上是否可行，首先要弄清叶轮的封闭程度究竟对水泵的效率有何影响，以下分两步讨论：

(1)叶轮封闭程度对效率的影响
    现有离心泵的叶轮类型按封闭程度可分为封闭式、半开式和开式三种，其中封闭叶轮的效率最高，而开式和半开式叶轮容易发生沿叶片侧端的泄露，很多人因此得出封闭程度越高效率越高的结论，一般不考虑减小叶轮盖板。但问题就在这里，虽然在三种叶轮中封闭轮效率最高是事实，但这三种叶轮只是叶轮封闭程度的二个特例，因此这个事实只是说明这二种特例的效率差别，而不应直接得出叶轮封闭程度越高效率越高的结论。比如无压圆管的输水能力与水流在管中充满度之间的关系，虽然圆管的输水能力在充满度100%(满管)时比充满度在50%(半管)时要大，但不能由此得出充满度越高输水能力越大的结论，实际上无压圆管在充满度95%时输水能力最大，要比充满度最高(满管)时的流量高出8.7%。叶轮的封闭程度与水泵效率之间也存在类似的情况，虽然封闭叶轮消除了水流沿叶片侧端的泄露，但其圆盘等损失也达最大，并且该损失将随着叶轮直径的增人而急剧增加。因此，就封闭程度来说，效率最高的应该不是封闭叶轮，而是叶轮盖极适当减小的不完全封闭的叶轮。

    (2)第一特征的技术依据
    由于适当减小了叶轮盖板外径，水泵工作时叶轮盖板与水的摩擦损失(既圆盘损失)减小，该损失与n3d5成正比，既圆盘损失与叶轮转速3次方和叶轮外径5次方的积成正比。在该损失减小的同时，叶轮中的少量水流从未封闭处的叶片侧端流出，由丁流速略有降低，使叶轮出口水流与泵壳内水流之间的流速梯度减小，并使叶片侧端与水流的相对流速小于原来该位置的盖板与水流的相对流速，这也有利于降低泵内的能量损失。
    但如果叶轮盖极外径减的太多(盖扳太小)就会产生不利情况，这时叶轮内的水流沿叶片侧端泄露较多，并且半径越小处的叶片侧端，其泄露的水流能量越低，流量越小，而此处叶轮内的水流依然随叶轮高速旋转，这样就会在叶轮内外水流之间、叶片侧端与水流之间以及侧端水流内部造成很人的流速梯度，从而造成很大的水流冲击和旋涡同流损失，所以叶轮盖板只能适当减小。由于离心泵型号规格很多，因此新型离心泵也将有多种不同的最佳盖板外径，具体的外径值需要经实验来确定。

1.2、第二特征的技术依据
    新型离心泵的第二特征是适当延长叶轮叶片，叶片进口延长至叶轮进口附近，并将叶片的轴向部分和轴向与径向之间的过渡部分制成双曲混流叶片。水泵工作时，水流轴向进入，先经混流叶片初步加速增压，再经后弯径流叶片继续加速增压。第二特征使现有离心泵叶轮内未充分利用的轴向与径向之间的空间得到有效利用，在基本不增大叶轮的情况下，增加了流量和扬程。其具体分析如下：
    (1)降低了叶轮内未利用空间与水的摩擦损失
    由于叶轮内未利用(轴向与径向之间)空间的旋转，造成了与水流的摩擦损失，而第二特征使水流(在相对流动的同时)随该空间共同旋转，因此，降低了该空间与水的摩擦损失。

    (2)在基本不增大叶轮的情况下增加了流量和扬程
    由于充分利用了叶轮内部空间，使第二特征的实施可以在基本不增大叶轮的情况下实现，而第二特征中的双曲混流叶片，可以为水流提供能量，增加流量和扬程。这意味着新型离心泵只要达到相应的流量和扬程，就可以减小叶轮直径或降低叶轮转速，而改变叶轮直径或转速正是第二特征提高水泵效率的关键。

    (3)叶轮直径对效率的影响
    在分析第二特征的作用时，必须同时分析现有叶轮直径对效率的影响。我们从离心泵的基本方程和性能原理中得知，当流量、转速和进出水角不变时，叶轮直径越打(相应的比转数越小)，其扬程越高，圆盘损失与容积损失也越大；而叶轮直径越小(相应的比转数越人)时则相反，并且无论叶轮直径偏大或偏小，在一般范围内都对效率产生不利影响。其中叶轮直径偏大时主要是冈为圆盘与容积损失，而叶轮直径偏小时，虽然圆盘与容积损失较小，但直径偏小导致叶片较短，叶片较短又使效率降低。现以350S型和500S型单级双吸泵为例，有关参数如表1。
    从表中看出，350S16和500S13型的叶轮直径最小，其效率分别为86%和83%；而350S125型和500S98型的叶轮直径最大，其效率分别为81%和79.5%。这些效率均小于这两种泵型所达到的最高效率(88%)。
    表中列举的两种泵型参数，基本代表了常用泵型的效率随叶轮直径变化的情况，也印证了无论叶轮直径偏大或偏小，都对水泵的效率产生了不利影响。
    此外，当其它参数（流量、叶轮直径）不变时，降低转速对效率几乎没有影响。

    (4)第二特征(结合第一特征)在不同泵型中的应用
    在低比转数(叶轮直径偏大)泵型中，效率首先取决丁圆盘损失。因此，该泵型采用第二特征后，可适当减小叶轮直径，从而减小了圆盘损失，再结合第一特征进一步降低损失。
    在高比转数(叶轮直径偏小)泵型中，效率取决于叶片与流量的相对长度及其它损失。因此，该泵型采刚第二特征后，可适当放大叶轮，再降低叶轮转速，然后再视情况确定是否需要采用第一特征，降低圆盘损失。
    在中比转数(比转数在200左右)泵型中，影响效率的各种损失大体相当，效率相对较高。采用第二特征和第一特征时，根据情况来选择是减小叶轮直径，还是放大叶轮直径而降低叶轮转速，具体需要经试验来决定。

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