水泵容積損失分析與計(jì)算

泵內(nèi)存在著許多間隙，而目間隙兩端的壓力不同，因此，液體通過間隙從高壓側(cè)向低壓側(cè)泄漏。于是，從泵內(nèi)獲得一定能量的液體，并沒有完全輸送出去，而以節(jié)流損失的形式將能量損失掉。

泵內(nèi)的泄漏部位，因泵的結(jié)構(gòu)不同而異，一般發(fā)生在下列地方:葉輪密封環(huán)、級(jí)間密封環(huán)、平衡軸向力裝置等。

葉輪密封環(huán)的泄漏量q₁(圖20-16)

圖20一16 密封環(huán)處的壓力差

式中Fm——密封環(huán)間隙的過流斷面面積，

Hm——間隙兩端的壓力降;

b——密封環(huán)間隙;

u——流量系數(shù)。

(1)確定密封環(huán)間隙的壓力降hm

假定泵腔內(nèi)的液體以w/2旋轉(zhuǎn)，其壓力按拋物線規(guī)律分布。

由液體平衡微分方程

因質(zhì)量力為離心力，則

由軸向力計(jì)算部分已知

則密封環(huán)間隙處水頭h₁

另外.斯捷潘諾夫建議hm按下式計(jì)算

hm也可以近似按ns:的范圍選取，當(dāng) 其中H是葉輪的揚(yáng)程。

(2)確定密封環(huán)間隙b對(duì)于大型泵（Q＞0.5m3/s)

對(duì)于小型泵

(3)確定流量系數(shù)u

1)平直密封環(huán)的阻力系數(shù)由進(jìn)口阻力系數(shù)5₁附面層，沿程阻力系數(shù)λL/2b和出口損失系數(shù)(通常為1)組成，即

式中η密封環(huán)間隙進(jìn)口圓角系數(shù)，一般取0.5~0.9,即51=0. 25~0. 45，大泵取大值，小泵取小值。

由此

λ和間隙中流動(dòng)的雷諾數(shù)及表面粗糙度有關(guān)?？p隙中的流動(dòng)，一般位于阻力平方區(qū)，λ值和雷諾數(shù)無關(guān)，可取λ=0.04~0.06.

λ值也可以根據(jù)雷諾數(shù)Re和相對(duì)粗糙度，借用圓管摩擦系數(shù)圖表查得。

相對(duì)粗糙度為

式中b——密封環(huán)間隙;

k_s——絕對(duì)粗糙度，對(duì)光滑表面，k_s=0. 005 mm

雷諾數(shù)

式中u一泄漏速度;

um——密封環(huán)處的圓周速度;

,U'vZ+} 2

——間隙中液體相對(duì)速度;

v ——運(yùn)動(dòng)赫性系數(shù)。

速度需求出q才能確定，因此計(jì)算Re時(shí)，可先假定(即假定幾值求q，進(jìn)而求u),進(jìn)行逐次逼近計(jì)算。

密封間隙長(zhǎng)度L

2)齒形密封環(huán)的流量系數(shù)計(jì)算方法與上述相同，在結(jié)構(gòu)每增加一個(gè)小齒，則增加一個(gè)進(jìn)口阻力系數(shù)0.56₁η，和出口阻力系數(shù)a₁即

式中L——間隙為b的密封間隙長(zhǎng)度。

a₁ ,  b₁，由表20-2選取。

表20-2 齒形密封的a₁和b₁