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旋涡泵的工作原理以及特点

发布时间:2021/6/17 10:10:06

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旋涡泵是一种流量小、扬程高的叶片泵,效率低,性能曲线陡降,与其他叶片泵相比,旋涡泵结构简单、体积小、重量轻,具有自吸能力或借助于简单装置实现自吸。适用于输送黏度小于15°E的无固体颗粒的清洁液体。

 

它主要由叶轮、泵体、泵盖等组成。泵体和叶轮间形成环形流道,液体从吸入口进入,通过旋转的叶轮获得能量,从排出口排出。吸入口和排出口间有隔板,隔板与叶轮间有很小的间隙,吸入口与排出口是隔开的。

 

01 工作原理

旋涡泵的工作原理是,叶轮旋转时,液体按叶轮的旋转方向沿着流道流动,流入叶轮叶片间的液体,受叶片的推动,与叶轮一起运动,因而其圆周分速度可认为与叶轮的圆周速度相等,由此产生离心力,离心力大小与圆周速度的平方成正比。由于叶片间的液体与泵流道内液体的圆周速度不同,两者之间产生一个方向垂直于轴面并指向流道纵长方向的环形旋转运动,称为纵向旋涡,如图3所示。在纵向旋涡的作用下,液体从吸入至排出的过程中可以多次地流入叶轮和从叶轮中流出,它每流入叶轮一次,就获得一次能量,当它从叶轮流至流道时,与流道中运动的液体相混合,在混合过程中产生动量交换,使流道中的液体能量增加。

 

液体在叶片进口冲角很大时,液体脱离叶片形成旋涡,这种旋涡的矢量方向与叶片的进口边是平行的,即与叶轮径向方向平行,称为径向旋涡。径向旋涡随时间而增大,周期性的脱离叶片被液流带走,如果被带入流道内,则起着传递能量的作用,如果带入叶轮内,则不起任何补充传递能量的作用。旋涡泵工作时产生纵向和径向旋涡是同时作用的,哪一种旋涡占优取决于叶轮和流道几何尺寸的比例及形状。

 

纵向旋涡的强弱,与流道内液体的流速有关,与流量有关。随着流量的增加,纵向旋涡减弱,流量趋近于零时,离心力相差最大,纵向旋涡最强,扬程越高。

 

从工作原理可以看出:相同叶轮直径和转速情况下,旋涡泵扬程高于离心泵;旋涡泵的特性曲线呈陡降形。由于液体的混合产生较大撞击损失,旋涡泵效率较低。

 

02 主要特点

 

旋涡泵主要特点有:

 

1)流量小、扬程高,比转速低(ns≤40);

 

2)性能曲线陡降,效率低;

 

3)结构简单,体积小,重量轻,具有自吸能力或借助于简单装置实现自吸的旋涡泵,可以实现气液混合输送;

 

4)采用开阀启动形式,外部压力波动对泵的流量影响较小;

 

5)相同叶轮直径与转速下,旋涡泵扬程比离心泵高2~4倍,但效率最高不超过50%,妨碍其向大功率方向发展;

 

6)输送的液体要求洁净,介质黏度小于15°E,旋涡泵叶轮端面与泵盖及泵体之间轴向间隙一般只有0.15~0.3mm,因此要求输送液体不含固体颗粒。

 

旋涡泵主要适用于化工、医药等工业流程中输送高扬程、小流量的酸、碱和其他有腐蚀性及易挥发液体。也可作为消防泵、锅炉给水泵、船舶供水泵和一般增压泵使用。