船舶辅机-(哈工程出版社)漩涡泵、喷射泵

第三章旋涡泵、喷射泵第一节旋涡泵

一、主要结构、工作原理和分类1主要结构叶轮、泵壳、盖板和泵轴等2工作原理

液体在叶轮的带动下高速旋转，在离心力的作用下，进入流道，与流道中的液体进行动量交换，并将部分动能变为压力能。液体从入口至出口，多次进入和流出叶片，多次获得能量和转换能量。

液体质点在泵中的运动轨迹是圆周运动和纵向旋涡叠加形成的复合运动。对固定的泵壳而言，质点的运动是前进的螺旋线旋涡泵能量的传递主要是通过以下三个途径实现的：1)叶轮的引导作用

叶轮带动流道中的液体一起转动。一般认为流道中液体转动的方向与叶轮转动的方向一致，转速约为叶轮转速的一半。2)纵向旋涡的作用

叶轮旋转时，由于叶轮叶片间液体的离心力大于流道中运动液体的离心力，这样产生一个旋涡，其轴线沿流道纵长方向，称为纵向旋涡。

3)径向旋涡的作用

在高速运动的叶轮叶片后面，因液体分离而形成旋涡，这种旋涡的轴线与叶片的进口边是平行的，故称为径向旋涡。（占主要部分）3分类（1）按叶轮形式分开式叶轮：叶片较长，叶片左右两侧相通。闭式叶轮：叶片较短，叶片左右两侧互不相通。（2）按流道形式分开式流道：吸入口和排出口沿径向布置，直接与流道相通。闭式流道：吸入口和排出口位于叶轮一侧，流道位于另一侧。图1.2-9闭式旋涡泵和开式旋涡泵（a）闭式旋涡泵；（b）开式旋涡泵。1-泵壳；2-叶轮；3-流道；4-叶片。闭式旋涡泵：闭式旋涡泵如图所示。它采用的是闭式叶轮和开式流道。闭式旋涡泵的效率相对较高，一般约为30～50%，但抗汽蚀性能差，没有自吸能力。开式旋涡泵：开式旋涡泵采用的是开式叶轮和闭式流道。如图所示。开式旋涡泵的抗汽蚀性能较好，并且有自吸能力，但效率较低，约为20～40%。二、旋涡泵的性能1

性能参数旋涡泵的压头表3－1压头系数K与比转数ns的关系旋涡泵的流量

Q=vA

式中：

v——液体在流道中的平均圆周速度，

A——流道面积。在最佳工况时，液体在流道中的平均圆周速度约为流道重心处圆周速度的一半左右。（3.1—1）式中：K——压头系数(如表3—1表示)；

u——流道截面重心处的圆周速度。（3.1—2）

2

性能曲线图1.2—11所示为旋涡泵的性能曲线，从图中可以看出：

H—Q曲线：曲线较为陡降且上凹，流量对压头不敏感。在相同转速下，闭式旋涡泵的压头要比开式旋涡泵高0.5～2倍。

η—Q曲线：曲线也较尖陡，调节范围不大，效率一般较低。

Nb—Q曲线：当流量减小时，功率将增大，并且曲线上凹，流量为零时，轴功率最大。因此，旋涡泵启动时应打开排出阀，并且不宜采用节流调节的方法来调节流量，应采用旁通调节的方法来调节流量，同时应设置安全阀。图1.2—12所示为这种调节方法的管路系统图。通过调节阀将排出管内的部分液体送回吸入管来调节排出管内的流量。管路中的安全阀限制了泵的最高工作压力，以防止电动机过载。旋涡泵启动时．排出管路上的排出阀应完全打开。3特点（1）结构简单，紧凑、体积小，重量轻，制造容易，造价低。（2）在流量较小的范围内具有较高的压头。在相同的叶轮直径和转速下，旋涡泵的压头比离心泵高2～4倍。（3）要求输送液体的液体应清洁．不含有固体颗粒。要求输送液体的粘度不大于114cm2／s。液体粘度过大，旋涡泵的压头和效率则下降较多。（4）效率较低。旋涡泵因其小流量、高压头、体积小、结构简单并具有一定的自吸能力，在船舶上常用作辅锅炉的给水泵、压力水柜给水泵和卫生水泵等。三、离心旋涡泵

离心旋涡泵由离心泵和闭式旋涡泵组合而成。即第一级为离心泵，第二级为闭式旋涡泵，如图所示。离心旋涡泵改善了闭式旋涡泵的吸入性能，提高了泵的压头。同时，除了初次启动须灌水外，以后不需再进行灌水。第二节喷射泵一、基本组成、工作原理和分类1基本组成：喷嘴、吸入室、混合室和扩压室2工作原理

利用高能量的工作流体（vp、pp）抽送低能量的被引射流体（vs、ps）。主要由三个过程组成：喷射过程、引射过程和扩压过程。喷射泵的工作原理：(1)、喷射过程在渐缩形的喷嘴中，工作流体的压力由Pa降到喷嘴出口处的P1，同时流速由Va急增至V1。将压力能转化为动能，并在喷嘴出口周围形成低压区。(2)、引射混合过程由于喷嘴出口周围形成低压区，被引射流体在压差作用下被吸入，与高速工作流体一起进入混合室，在混合室中两种不同速度的流体互相碰撞、混合，进行动量交换。工作流体的速度由V1降至V2；而被引射流体的速度由V1增大到V2。最后在混合室出口处形成一混合流体，达到速度上的一致。(3)、扩压过程流体从混合室出来进入扩压室，扩压室是一段渐扩的锥形管。在扩压室中流体速度逐渐由V2降至Vc，将流体的速度能转化为压力能。3分类工作流体被引射流体气体液体液体液体喷射泵

气体气体液体气体喷射器

工作流体可以是，如：水、油、水蒸气、空气、烟道气、空气和水蒸气的混合物。船上常以水或气作为工作流体，水或气体作为被引射流体。二、喷射泵的性能1性能参数（1）流量比（又称为容积喷射系数)u0：被引射液体的体积流量Qs与工作液体的体积流量Qp之比(3.1—3)喷射系数u：抽吸液体的质量流量Mi。与工作液体的质量流量Mp之比。(3.1—4)（2）扬程比（又称为相对压力差）h：喷射泵所形成的压力差Δpd与工作液体的压力降Δpp的比值。

（3）效率

输出功率Ne：被引射流体得到的能量。输入功率Nb：工作流体输入的能量。

（4）面积比m：喷射泵的主要结构参数

m=

混合室圆柱体截面积/喷嘴出口截面积实际喷射泵的面积比m<252特性曲线（无因次特性）（1）～h曲线（面积比m为参数）

(3.1—5)(3.1—6)面积比m较小时，～h曲线较陡倾；面积比m较大时，～h曲线较平缓；

m<3：高扬程水喷射泵；m>7：低扬程水喷射泵；3<m<7:中扬程水喷射泵.包络线表示了不同m值的水喷射泵对应不同流量比u所能达到的最大扬程比h。

（2）～曲线（面积比m为参数）水喷射泵不存在v和m，但h很大。水力损失有喷嘴损失、混合室进口损失、混合室摩擦损失、混合损失、扩压室损失。图中包络线表示了不同值下，采用m值时所能达到的最高值。（3）面积比m为定值时的特性曲线从图中可以看出：

，但当达到一定值后急剧下降，扬程比h也急剧下降。这时为临界状态，这时的流量比称为临界流量比cr

。

对于一定面积比的水喷射泵存在相应的极限过流能力。实际上，即使水喷射泵在临界状态下，工作仍然很平稳。水射水泵的综合无因次特性曲线3压力对被引射液体的体积流量Qs的影响（1）排出压力pd的影响由式(1.3—4)可知排出压力pdh

，由～h曲线可知，h，即Qs；反之pdQs。因此，在水喷射泵运行时应避免排出管堵塞。（2）工作压力pp的影响由式(1.3—4)可知工作压力pph，由～h曲线可知，h，即Qs

；反之ppQs。当增加到一定程度时，将达到临界状态，这时pp，Qs。这说明水喷射泵存在极限流量Qcr。（3）吸入压力ps的影响由式(1.3—4)可知工作压力psh，由～h曲线可知，h，即Qs

；反之psQs。m值较大的泵，ps对Qs的影响也较大。4特点（1）结构简单，体积小，工作可靠，检修方便（没有运动部件，不易损坏）；（2）启动