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管道泵的容積損失
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一、密封環(huán)漏泄損失:在葉輪入口處,設(shè)有密封環(huán),在管道泵工作時,由于密封環(huán)兩側(cè)存在著壓力差,一側(cè)近似為葉輪出口壓力,一側(cè)為葉輪入口壓力,所以始終會有一部分液體從葉輪出口向葉輪入口漏泄。這部分液體在葉輪里獲得了能量,但液體并未送出,這樣就減少了管道泵的供水量。漏泄液體的能量全部用到克服密封環(huán)阻力上了。 顯然,密封環(huán)直徑Dw愈大,其兩側(cè)壓力相差愈懸殊,則泄漏量就愈大。對于定型的管道泵,為了減少漏泄量提高管道泵的效率,應(yīng)在許可的情況下把密封環(huán)間隙縮小。
一般總間隙近似取密封環(huán)直徑的0.002,如Dw=200毫米,則總間隙為0.40毫米。裝配時,密封環(huán)不可偏心太大,否則,漏泄量也會增加。另外,可用增加密封環(huán)阻力的方法減少漏泄量,增加阻力的主要措施是將密封環(huán)制成迷宮、鋸齒形等,這同時也增加了密封環(huán)的密封長度,增大了沿程阻力。 密封環(huán)的漏泄,在某些情況下會引起葉輪入口的擾動,因此就要合理地設(shè)計密封環(huán)形式。
二、平衡機(jī)構(gòu)漏泄損失:在不少的管道泵中,都設(shè)有平衡軸向推力的機(jī)構(gòu):如平衡孔、平衡管、平衡盤等。由于在平衡機(jī)構(gòu)兩側(cè)存在著壓力差,因而也有一部分液體從高壓區(qū)域向低壓區(qū)域漏泄。平衡孔的漏泄會使管道泵的效率降低5%左右。在平衡盤機(jī)構(gòu)中,漏泄量占工作流量的3%,但高壓泵有些比此值大;為了減少漏泄損失,可在不影響平衡力的情況下減小平衡盤的直徑D。
三、級間漏泄損失:在渦殼式多級管道泵中,級間隔板兩側(cè)壓力不等,因而也存在漏泄損失,根據(jù)機(jī)構(gòu)布置情況的不同,級間隔板兩側(cè)的壓差可能為一級、二級或三級,級數(shù)相差愈多,則隔板級間漏泄就愈嚴(yán)重,因此此處廣泛采用臺階式級間密封。 此外,在分段式多級管道泵中,也存在著級間漏泄。
不過這與前面所說的級間漏泄不同,因這部分漏泄液體不經(jīng)過葉輪,故不屬于容積損失。在這里,級間隔板前后的壓差,是由導(dǎo)葉擴(kuò)散部分的增壓作用和葉輪側(cè)隙的抽吸作用(相當(dāng)于離心葉輪)而引起的。在壓差的作用下,漏泄液體沿著級間隔板縫隙進(jìn)入前級葉輪側(cè)隙,并經(jīng)導(dǎo)葉,反導(dǎo)葉(吸入導(dǎo)葉)又流回級間縫隙,重復(fù)上述過程。雖然分段式多級管道泵的級間漏泄不屬于容積損失,但它如此往返流動,是要消耗管道泵的功率的。
另外,該部分液體通過導(dǎo)葉時,會引起導(dǎo)葉喉部有效截面減?。绰┬挂后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。據(jù)《管道泵設(shè)計基礎(chǔ)》一書介紹:某臺多級管道泵,在流量為20升/秒時,級間間隙自0.75毫米減少到0.25毫米,級間漏泄量q減少了0.7升/秒,由于q的減少,使通過導(dǎo)葉的流量減少了,降低了導(dǎo)葉喉部的流速,減少了導(dǎo)葉中的水力損失,同時由于q減少,使葉輪與導(dǎo)葉側(cè)隙中的液體相對速度減小了,從而也減少了葉輪圓盤摩擦損失,所以泵的效率提高了5%左右。
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