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    单级离心泵内的能量损失主要有哪些原因?

    发布时间: 2022-03-10  点击次数: 1415次
      单级离心泵的原理其实就是能量转换,能量转换的过程中不可避免的存在能量损失,我们要提高离心泵能量转换的效率,减少能量的损失,那么我们就要搞清楚单级离心泵能量损失在哪些地方?
     
      单级离心泵内的能量损失主要包括以下三个方面:
     
      1、机械损失
     
      机械损失也叫作圆盘损失,主要是液体和叶轮前后盖板外表面及泵腔的摩擦损失。离心泵机械损失可以达到占有效功率的30%。我们都知道机械损失和转速的三次方成正比,和叶轮外径的五次方成正比。虽然机械损失和转速的三次方成正比,但在特定的扬程下,离心泵转速每提高一倍,叶轮外径减少一半,机械损失成五次方比例下降,所以,随着转速的提高,机械损失不但不会增加,反而在下降,这是发展高速泵的原因之一。因此,关键还是在于叶轮外径,叶轮外径越大,机械损失也就越大。
     
      2、水力损失
     
      离心泵过流部分(从进口到出口)液体的流体必然有速度大小和方向改变引起的损失,这两部分就是水力损失。要减少这部分损失,有两个方面可以进行改善:提高过流部件的光洁度;选用优秀的水力模型。
     

    单级离心泵

     

      3、容积损失
     
      离心泵的容积损失包括密封环泄漏损失、平衡机构泄漏损失和级间泄漏损失。
     
      (1)密封环泄漏损失
     
      在离心泵作业时,叶轮进口处的密封环两侧存在着压力差,一侧为叶轮出口压力,一侧为叶轮进口压力,所以始终会有一些液体从叶轮出口处向叶轮进口处泄漏。这些液体从叶轮处获得能量,而这些泄漏液体的能量全部用到克服密封环阻力上了。
     
      很明显,密封环直径Dw越大,两边的压力相差就会越悬殊,泄漏量也就越大。如果离心泵已经定型的前提下,要提高离心泵的效率,减少泄漏量,我们应该尽可能的把密封环的间隙缩小。
     
      通常总间隙近似取密封环直径的0.002,如Dw=200mm,则总间隙为0.40mm。在装配的时候,密封环不能偏心太大,不然,泄漏量也会增加。另外,也可以用增加密封环阻力的方法来减少泄漏量,比如将密封环制成迷宫、锯齿形等,这同时也增加了密封环的密封长度,增大了沿程阻力。
     
      密封环的泄漏,在某些情况下会引起叶轮入口的扰动,因此要合理地设计密封环形式。
     
      (2)平衡机构泄漏损失
     
      在不少的离心泵中,都设有平衡轴向推力的机构如:平衡孔、平衡管、平衡盘等。由于在平衡机构两侧存在着压力差,因而也有一部分液体从高压区域向低压区域泄漏。平衡孔的泄漏会使离心泵的效率降低5%左右。在平衡盘机构中,泄漏量占工作流量的3%,但有些高压泵比此值大;为了减少泄漏损失,可在不影响平衡力的情况下减小平衡盘的直径 D’。
     
      (3)级间泄漏损失
     
      在涡壳式多级泵中,级间隔板两侧压力不等,也会存在泄漏损失,根据机构布置情况的不同,级间隔板两侧的压差可能为一级、二级或三级,级数相差越多,隔板级间泄漏也就越严重,所以我们通常广泛采用台阶式级间密封。
     
      另外,在分段式多级泵中,也存在着级间泄漏。不过这里的级间泄漏与前面所说的不同,因为这部分泄漏液体不经过叶轮,所以不属于容积损失。级间隔板前后的压差,是由导叶扩散部分的增压作用和叶轮侧隙的抽吸作用(相当于离心叶轮)而引起的。在压差的作用下,泄漏液体沿着级间隔板缝隙进入前级叶轮侧隙,并经导叶,反导叶(吸入导叶)又流回级间缝隙,重复上述过程。
     
      虽然这不属于容积损失,但它如此往返流动,是要消耗离心泵的功率的。另外,该部分液体通过导叶时,会引起导叶喉部有效截面减小(即泄漏液体占去了一部分截面),所以会使此处的流速增加,引起额外的水力损失。
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