道平滑, 从泵的进口到压力最低点相对流速变化不 大, w k 和 w 0 比较接近, Κ值较小。 因此由式 ( 8 ) 可 知, 在流量和转速相同的情况下, 螺旋离心泵具有较 小的必须汽蚀余量。 115高效性 与普通污水泵相比, 螺旋离心泵具有较高的效 率。 泵的效率表达式为 Γ= Θ gQ H N , Q 、 H 为泵输 出的流量和扬程。 在泵的机械损失相同的情况下, 泵 效率的高低取决于容积损失和水力损失的大小。 螺 旋离心泵叶轮的前半段延伸至泵的进口, 和吸入锥 管段形成紧密的配合, 减少了泵的容积损失。 螺旋离 心泵的叶轮较长, 包角较大, 流道较一般污水泵长, 这虽增加了流道内的沿程损失, 但流道对液流的约 束力增加, 流体在叶轮内流动平稳, 速度趋于均匀, 整个流道内没有剧烈的漩涡和冲击损失, 总的来说, 螺旋离心泵的水力损失要较其他污水泵小。 所以, 螺 旋离心泵的水力效率和容积效率比普通污水泵高, 总效率也较高。 另外, 螺旋离心泵在非设计工况下运 行时各种损失增加较慢, 这又使得螺旋离心泵具有 较宽的高效区。

  逐步传递的, 叶片上承受的压力较小。 另外, 叶片的 曲率较大, 叶片包角很大[ 2 ] , 单叶片螺旋离心泵的叶 片包角一般为 540° 左右, 有些甚至达到 700° 以上, 双叶片螺旋离心叶轮叶片包角在 340° ～ 450° 之间。

  ——叶片进口绕流压降系数 Κ 当进口无预旋时, 由式 ( 5) 和叶轮进口速度三角 形 ( 见图 3) 得 (N PSH ) r =

  泵的汽蚀性能是由泵的必须汽蚀余量体现的。 泵的汽蚀余量分为必须汽蚀余量和装置汽蚀余量, 分别用 (N PSH ) r 和 (N PSH ) a 来表示。 装置汽蚀余量 由泵的吸入装置决定, 和泵本身无关。 必须汽蚀余量 由泵本身特别是泵进口的几何参数决定。

  引言 螺旋离心泵是将螺旋泵与离心泵融合为一体的 一种新型杂质泵, 它的叶轮的前半部分为螺旋叶片, 后半部分类似混流叶片, 由于其独特的结构, 螺旋离 心泵融合了螺旋泵和离心泵的双重优点, 将螺旋推 进作用与离心力作功合成螺旋离心泵结构如图 1 所 示。 液体能量的传递主要是依靠离心力。 螺旋离心泵常用于输送含固体物质的粘性液体 或含有较大固体物和纤维状物质的两相流, 适合输 送各种用其他泵无法输送的介质, 比如活鱼、 水果、 泥浆及纸浆等。 目前螺旋离心泵已大范围的应用于造纸、 渔业、 糖业、 食品、 冶金、 环保、 化工及城市污水处理 [1] 等各个行业 。

  从式 ( 4) 能够准确的看出, 理论上讲, 只要泵叶轮出口 ( 对螺旋离心泵 Β2 = ( 15° ) 90° ), 角小于 90° ～ 25° 就能获得有极大值的N 但事实上, 泵是 Q 曲线。 否具有无过载性和很多因素相关, 螺旋离心泵只有 ) , 出口角 1 ～ 2 个叶片, 包角很大 ( 最大可接近 800° 比一般污水泵小, 这一些因素都有利于得到陡降的扬 程 流量曲线和无过载的功率曲线。

  本文对此进行研究。 111无堵塞性 螺旋离心泵采用螺旋离心叶轮, 这种叶轮前半 部分为螺旋叶片, 出口部分类似于混流叶片, 从叶轮 吸入口到泵的出口, 所有过流断面面积均大于泵吸 入口面积; 在叶轮进口, 叶片形成 “镰刀” 形状, 这种 独特的结构使叶轮能主动地拧进堆积在泵进口的固 体物, 并在螺旋部分的螺旋推进作用下迫使其通过 叶轮。 实验证明, 通过螺旋离心泵的物料直径可以达 到泵进口直径的 85% 。 112无损性 螺旋离心泵的叶轮长度是单流道泵叶轮长度的

  收稿日期: 2003 12 22 3 甘肃省自然科学基金资助项目 ( 项目编号: ZS011 A 25 021 G ) 和兰州理工大学学术梯队及特色研究方向重点资助计划项目 李仁年兰州理工大学流体动力与控制学院教授博士生导师, 730050兰州市 李兵兰州理工大学流体动力与控制学院硕士生 韩伟兰州理工大学流体动力与控制学院讲师

  1. 进口法兰2. 螺旋离心叶轮3. 出口法兰4. 泵体 5. 泵轴6. 吸入锥管7. 螺旋段8. 离心段

  很小, 故在给定泵和转速条件下, 可以认为 N 常数 。 泵的水力功率为

  叶片对介质的约束力较大, 流线在整个叶轮内平整 光滑, 叶轮内每个部分介质的流速变化不大, 输送介 质和叶片壁面及泵进出口的撞击机会较之于普通离 心泵大为减小, 能够保证输送介质 ( 比如活鱼、 水果) 无损、 顺利地通过流道。

  变化较大, 反映在特性曲线上就是一条陡降的直线。 螺旋离心泵叶片数较小, 但其包角非常大, 比普通污 水泵对液流的约束力还要强, 所以叶片数对特性曲 线的影响较小。 这就是说, 在流量变化不大的情况 下, 螺旋离心泵能够获得较大的扬程变化, 这个特点 适合污水处理场合对泵调节性能的要求。 螺旋离心泵的功率 流量特殊性质曲线为一条有极 值的二次曲线月

  【摘要】 螺旋离心泵具有独特的螺旋离心叶轮, 这种叶轮使得螺旋离心泵较之于普通污水泵具有一系列的优 点, 从流体力学和泵的基本理论出发分析了螺旋离心泵的无堵塞性、 调节性、 能量性能、 汽蚀性能等工作特性及其 机理, 为进一步研究其内部流动机理和新的设计方法提供借鉴。 关键词: 螺旋离心泵污水泵叶轮工作特性 中图分类号: TH 38 文献标识码: A

  螺旋离心泵作为一种新型杂质泵, 采用一种独 特的结构, 融合了其他种类污水泵的优点, 本文从理 论上分析了螺旋离心泵的这些独特的工作特性。 但 螺旋离心泵也有一些不足之处, 螺旋吸入段加大了 进口液流的旋转速度, 增加了能量损耗, 在输送清水 时效率比一般离心泵低; 另外, 由于其叶轮较长, 在 旋转过程中产生扭矩, 增加了泵的振动和噪声。 所以 在设计螺旋离心泵时应考虑泵的各种各样的性能, 选 取适当的叶轮几何参数。

  从式 ( 8) 能够准确的看出, 泵的必须汽蚀余量是流量、 转速、 轮毂比、 叶片进口绕流压降系数 Κ和叶尖流量 系数 的函数, 对于一个给定的泵, 流量和转速与泵 的工况有关, 轮毂比 Λ= D h 1 D 1 (D h 1 和 D 1 分别为进 口轮毂直径和轮缘直径) 、 叶尖流量系数 和叶片进 口绕流压降系数 Κ取决于泵进口几何参数。 从图 4 能够准确的看出, 螺旋离心泵的轮毂成锥形, 在进口部分轮 毂直径很小。 另外, 从图 3 能够准确的看出螺旋离心泵进口 ) , 同时螺旋离心泵流 安放角 Β1 很小 ( 一般为 6° ～ 9°

  w 0 ——叶片进口相对平均速度 w k ——叶轮内压力最低点的相对速度

  对于一台给定的泵, 在一定的转速下, u 2、 Β2、 F2 是固定不变的。 对于螺 H t 和 Q t 是一次方程的关系。 旋离心泵来说, 叶轮各个断面的过流断面面积均大 于叶轮进口面积, 故 F 2 较同规格的其他污水泵大。 螺旋离心泵的出口角一般取 15° ～ 25° , 比离心泵的 出口角要小。 所以对螺旋离心泵来说, B 要比其他类 型泵大, 从式 ( 2 ) 能够准确的看出, B 值大, 则 H t 随 Q t 的