旋涡泵的特点及应用

旋涡泵结构简图如图13一1所示，它主要是由叶轮(外缘部分带有许多个径向叶片的圆盘)、泵体和泵盖组成。泵体和叶轮间形成环形流道，液体从吸入口进人，通过旋转的叶轮获得能量，到排出口排出。吸人口和排出口间有隔板，隔板与叶轮问有很小的间隙，由此使吸入口和排出口隔离开。

图13一1 旋涡泵示意图

1——泵盖;2——叶轮;3——泵体;4一吸入口5——隔舌;6一排出口

(1)旋涡泵的特点

1)高扬程、小流量，比转速一般小于40。

2)结构简单、体积小、重量轻。

3)具有自吸能力或借助于简单装置实现自吸。

4)具有陡降的扬程一流量曲线和功率一流量曲线。

5)某些旋涡泵可以实现气液混输。

6)效率较低，一般为20％~40%，最高不超过50%。

7)旋涡泵的抗汽蚀性能较差。

8)随着抽送液体豁度增加，泵效率急剧下降，因而不适宜输送乳度大的液体。

9)旋涡泵隔板处的径向间隙和轮盘两侧与泵体间的轴向间隙很小，一般径向间隙为0. 15一0. 3 mm，轴向间隙为0.07~0. 15 mm，因而对加工和装配精度要求较高。

10)当抽送液体中含有杂质时，因磨损导致径向间隙和轴向间隙增大，从而降低泵的性能。旋涡泵主要用于化工、医药等工业流程中输送高扬程、小流量的酸、碱和其他有腐蚀性易挥发性液体。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。

(2)旋涡泵工作原理

旋涡泵通过叶轮叶片把能量传递给流道内的液体，这种通过三维流动的动量交换传递能量的过程，在整个泵的流道内重复多次，因此，旋涡泵具有其他叶片式泵所不可能达到的高扬程。图13一2是液体在旋涡泵内运动的示意图。

图13-2 液体在旋涡泵内的运动示意图

由于叶轮转动，使叶轮内和流道内的液体产生圆周运动.叶轮内液体的圆周速度大于流道内液体的圆周速度，即叶轮内液体的离心力大，形成13-2所示的从叶轮向流道的环形流动，这种流动类似旋涡，旋涡泵由此而得名。此旋涡的矢量垂直于轴面.指向沿流道的纵向长度，故又称此旋涡为纵向旋涡。

液体从叶轮叶片间进入流道中，将从叶片获得的一部分动能传递给泵流道中的液休，这样就给液体一个沿着旋转方向的冲量。同时一部分能量较低的液体又进人叶轮，液体依靠纵向旋涡在流道内愁经过一次叶轮，获得一次能量，这就是旋涡泵扬程高于一般叶片式泵的原因。

除纵向旋涡外，在旋涡泵叶片进u部分还存在着径向旋涡。图13-3是液体流入和流出叶轮时的速度三角形。

图13-3 液体流入和流出叶轮

由图可知，液体流入时的冲角很大，因此在进口处由于相对速度偏离叶片而形成旋涡，此旋涡矢量与叶片进口边相平行，即与叶轮的径向相平行，故称为径向旋涡。径向旋涡有时被带入叶片之间，但它不起任何补充传递能量的作用;有时被带到流道内，把自己的一部分能量传给流道内的液体。

纵向、径向旋涡同时存在，并同时传递能量时，究竟哪一种占优势，取决于叶轮和

流道几何尺寸的比例及形状，并与泵的工况有关。对于一般旋涡泵，液体把径向旋涡带到流道中的可能性不大，因而径向旋涡作用很小，可以忽略不计。

纵向旋涡的强弱直接与流道内液体速度有关，一也就是与流量大小有关，随流量增加，纵向旋涡减弱。设流道内的液体速度为u，流道断面积为A，当υ=u即Q= A‘时，叶轮和流道内液体离心力相等，不产生纵向旋涡;而当υ=O，即Q=0时，离心力相差最大，纵向旋涡最强。

由于旋涡泵是借助从叶轮中流出的液体和流道内液体动量的交换〔撞击)而传递能量的，伴有很大的撞击损失，所以旋涡泵的效率比较低。

(3)旋涡泵基木方程式

液体经过一次叶轮所产生的理论扬程，   

液体ⅰ次经过叶轮的理论扬程

速度υu2 ,  u1、υυ1“，皆与u2成比例。则可得到旋涡泵的基本方程式

式中的ψ为扬程系数，目前还不能精确计算，只能用统计方法按比转速确定。