特殊泵讲稿12(对旋式轴流泵、旋喷泵)

1、主要内容：主要内容：对旋式轴流泵的结构及工作原理对旋式轴流泵的结构及工作原理一一对旋式轴流泵的工况及水力性能对旋式轴流泵的工况及水力性能第第9 章章 对旋式轴流泵对旋式轴流泵（Contra-Rotating Axial Flow Pump ） 背景背景共轴反转旋桨共轴反转旋桨涡轮螺旋桨涡轮螺旋桨 由两个轴流叶轮串联在一起，离泵进口较近的叶轮成为由两个轴流叶轮串联在一起，离泵进口较近的叶轮成为前置叶轮，另外一个叶轮则称为后置叶轮，两个叶轮的旋前置叶轮，另外一个叶轮则称为后置叶轮，两个叶轮的旋转方向相反。转方向相反。 一、对旋式轴流泵的结构及工作原理一、对旋式轴流泵的结构及工作原理一、对旋式轴流泵

2、的结构及工作原理一、对旋式轴流泵的结构及工作原理 对旋式轴流泵和一般的轴流泵相比还省去了导叶，对旋式轴流泵和一般的轴流泵相比还省去了导叶，无静叶栅。与普通的轴流泵相比，传统的轴流泵后置无静叶栅。与普通的轴流泵相比，传统的轴流泵后置导叶是静止的，其功能是将液体的部分动能转换成压导叶是静止的，其功能是将液体的部分动能转换成压能，对旋式轴流泵后置叶轮是旋转的，能，对旋式轴流泵后置叶轮是旋转的，不仅将液体的不仅将液体的动能转换成压能，同时还对液体做功，动能转换成压能，同时还对液体做功，将主轴的机械将主轴的机械能转换成液体能量，因此在相同的扬程时，可以降低能转换成液体能量，因此在相同的扬程时，可以降低转

3、速或减小流道尺寸。转速或减小流道尺寸。因此对旋式轴流泵具有较小的因此对旋式轴流泵具有较小的体积、较宽的运行高效区、较好的汽蚀性能、更大范体积、较宽的运行高效区、较好的汽蚀性能、更大范围的运行工况等。围的运行工况等。对旋式轴流泵可应用于各种气垫船、对旋式轴流泵可应用于各种气垫船、水翼艇、核潜艇、水陆坦克等的喷水推进器装置。目水翼艇、核潜艇、水陆坦克等的喷水推进器装置。目前关于对旋式泵对报道不多，但在对旋式压缩机、螺前关于对旋式泵对报道不多，但在对旋式压缩机、螺旋桨、风机等方面的应用研究非常活跃。旋桨、风机等方面的应用研究非常活跃。 一、对旋式轴流泵的结构及工作原理一、对旋式轴流泵的结构及工作原理

4、对旋式轴流泵的比转数对旋式轴流泵的比转数对前置叶轮有：对前置叶轮有： 0.753.65FdsFFnQnH0.753.65RdsRRnQnH0.753.65/ 2dsn QnH（）对后置叶轮有：对后置叶轮有：如果前置叶轮与后置叶轮的转速与扬程相等：如果前置叶轮与后置叶轮的转速与扬程相等：二、对旋式轴流泵工况及水力性能二、对旋式轴流泵工况及水力性能 进出口速度三角形：进出口速度三角形：1212FFRRuuuu1212m Fm Fm Rm RVVVV21a Fa RVV10au FV假定假定 圆周速度圆周速度轴面速度轴面速度 绝对速度绝对速度假定前置叶轮的进口环量为零假定前置叶轮的进口环量为零二、对

5、旋式轴流泵工况及水力性能二、对旋式轴流泵工况及水力性能 后置叶轮出口环量为零时的速度三角形后置叶轮出口环量为零时的速度三角形后置叶轮出口环量为负时的速度三角形后置叶轮出口环量为负时的速度三角形 HR=HFHRHF二、对旋式轴流泵工况及水力性能二、对旋式轴流泵工况及水力性能 非设计工况时的速度三角形及其水力性能非设计工况时的速度三角形及其水力性能设计工况点设计工况点HtR=HtF，流量增大流量增大HtR、HtF均减小，但均减小，但HtRHtF。小流量工况点时小流量工况点时HtRHtF。二、对旋式轴流泵工况及水力性能二、对旋式轴流泵工况及水力性能 1 1、对旋式轴流泵工作原理、对旋式轴流泵工作原理

6、? ?2 2、非设计工况下对旋式轴流泵速度三角、非设计工况下对旋式轴流泵速度三角形即性能分析？形即性能分析？第第1010章章 旋喷泵旋喷泵 特殊泵讲稿特殊泵讲稿主要内容：主要内容：10.110.1旋喷泵的结构及性能及特点旋喷泵的结构及性能及特点 10.2 10.2 旋喷泵的设计旋喷泵的设计10.110.1旋喷泵的结构及性能及特点旋喷泵的结构及性能及特点 10.110.1旋喷泵的结构及性能及特点旋喷泵的结构及性能及特点 旋喷泵是一种新型超低比转数离心泵，比转数旋喷泵是一种新型超低比转数离心泵，比转数nsns在在5-405-40范围内，范围内，具有小流量、高扬程具有小流量、高扬程、QHQH曲线平坦

7、、效率高、结曲线平坦、效率高、结构简单、维修方便等特点。叶轮在转子腔内高速旋转，而转构简单、维修方便等特点。叶轮在转子腔内高速旋转，而转子腔与叶轮做同步旋转，从而达到降低相对速度，降低圆盘子腔与叶轮做同步旋转，从而达到降低相对速度，降低圆盘摩擦损失，提高效率的目的。摩擦损失，提高效率的目的。 1.1.叶轮和转子腔的液体一起随着转子腔旋转，叶轮叶轮和转子腔的液体一起随着转子腔旋转，叶轮没有圆盘摩没有圆盘摩擦损失。擦损失。2.2.整个腔体在旋转，所以启动时整个腔体在旋转，所以启动时转动力矩大转动力矩大。3.3.改变叶轮直径、集流管长度、喷嘴直径等都可以改变泵的性改变叶轮直径、集流管长度、喷嘴直径等

8、都可以改变泵的性能，能，便于系列化便于系列化。4.4.集流管的特殊形状集流管的特殊形状由于泵腔内的液体随泵腔旋转，而集流管是静止的，所以集流由于泵腔内的液体随泵腔旋转，而集流管是静止的，所以集流管外有绕流，内有压出流体。为了降低绕流损失，集流管外形管外有绕流，内有压出流体。为了降低绕流损失，集流管外形一般做成图一般做成图3 3所示的所示的翼型翼型，以降低其绕流损失，但其内部一般由，以降低其绕流损失，但其内部一般由椭圆型过渡成圆形。椭圆型过渡成圆形。5.5.特殊的叶轮特殊的叶轮旋喷泵由于其比转数很低，其叶轮一般采用旋喷泵由于其比转数很低，其叶轮一般采用“S”S”形复合叶轮和形复合叶轮和矩形窄流道

9、叶轮两种形式。矩形窄流道叶轮两种形式。6.6.轴承侧没有密封介质进入，在叶轮进口和吸入管部位的机械轴承侧没有密封介质进入，在叶轮进口和吸入管部位的机械密封密封压力低，较容易解决。密封密封压力低，较容易解决。旋喷泵在结构上有如下特征：旋喷泵在结构上有如下特征：10.2 10.2 旋喷泵的设计旋喷泵的设计 10.2 10.2 旋喷泵的设计旋喷泵的设计 4. 4. 集流管内、外形状设计集流管内、外形状设计由集流管进口流进的液体具有较大的动能，集流管内流道必由集流管进口流进的液体具有较大的动能，集流管内流道必须设计为扩散流道，须设计为扩散流道，扩散锥角一般扩散锥角一般5 5-10-10，逐步将液体动，

10、逐步将液体动能转换成压能。另外集流管在泵腔内做绕流运动，所以一般能转换成压能。另外集流管在泵腔内做绕流运动，所以一般集流管集流管外部截面做成流线型外部截面做成流线型，有利于减小流动损失，其内流，有利于减小流动损失，其内流管截面也做成近似椭圆形状。液体对着喷嘴沿圆周方向进入管截面也做成近似椭圆形状。液体对着喷嘴沿圆周方向进入喷嘴，喷嘴中心处的半径稍大于叶轮外径。集流管出口直径喷嘴，喷嘴中心处的半径稍大于叶轮外径。集流管出口直径可按一般的泵设计，集流管各截面形状如下图。可按一般的泵设计，集流管各截面形状如下图。 10.2 10.2 旋喷泵的设计旋喷泵的设计 5. 5. 旋喷泵叶轮设计旋喷泵叶轮设计因为旋喷泵叶轮比转速很低，叶轮轴面流道形状窄长。流道扩因为旋喷泵叶轮比转速很低，叶轮轴面流道形状窄长。流道扩散严重，在叶轮流道间会产生严重的二次流，为了减弱流道内散严重，在叶轮流道间会产生严重的二次流，为了减弱流道内二次流，二次流， 10.2 10.2 旋喷泵的设计旋喷泵的设计 a a“S S”形复合叶轮形复合叶轮 b. b. 矩形流道叶轮矩形流道叶轮研究表明：在设计工况及小流量区，矩形流道断面叶片的旋研究表明：在设计工况及小流量区，矩形流道断面叶片的旋喷泵结构具有较高的扬程和效率，较小的轴功率，其效果明喷泵结构具