英皇娱乐-网址是多少？摘 要：效率是衡量水泵性能好坏的一项重要指标。本文通过对轴流泵进、出口速度三角形 的分析，分析说明了叶轮直径对效率的影响。通过对轴流泵进口速度三角形的分析，可计算 出使叶轮内水力损失最小时的叶轮直径；通过对出口速度三角形的分析，说明了叶轮直径的 变化会引起理论扬程的变化。因此，在设计叶轮直径时应考虑到其对水力损失和理论扬程的 影响，从而设计出能提高效率的最佳直径。本文通过一具体实例对此进行了说明。 关键词：轴流泵，效率，叶轮直径，速度三角形

　　水泵效率是衡量水泵工作效能高低的一项技术经济指标。它是指水泵的有效功率（即水 泵输出功率）和水泵轴功率（即水泵输入功率）之比。水泵在运行过程中不可避免的会产生 能量损失，因而使其效率总是小于 1。能量损失通常分为机械损失、容积损失和水力损失三 部分。要提高水泵的效率，就必须降低这些能量损失。影响水泵效率的因素很多，分别有引 起机械损失、容积损失和水力损失方面的原因。如何提高泵的效率，一直以来有大量的文献 对此作了研究，并提出一些有效的措施，如提高表面光洁度[1]、设计较好的叶片形状[2]、改 变叶片安放角和叶轮直径等。

　　叶轮直径是影响水泵效率的原因之一。通常在设计叶轮直径时，只是根据设计扬程和设 计流量进行设计，并未考虑到叶轮直径对水泵效率的影响。因此，在设计叶轮直径时还应考 虑到其对水泵效率的影响。本文以轴流泵为例，从提高效率的角度分析说明了应如何设计轴 流泵的叶轮直径。

　　水力损失是液体在泵内流动过程中产生的，其主要发生在三个过流部分：吸入室、叶轮、

　　压出室。叶轮内的水力损失所占比重大，是不可忽视的一部分损失。叶轮内有沿程损失、冲

　　击损失和扩散损失。当工作点偏移最优工况时，叶轮进口处发生冲击损失；当两相邻叶片组

　　⑴泵在设计工况下运行时，实际流量以设计流量进入叶轮，叶轮进口的水流相对速度

　　W1 与进口点叶片中线的切线方向一致，水流平滑进入叶轮不产生冲击损失。因此在设计工 况下时叶轮内的水力损失为主要沿程损失，其值可用下式近似估算[2]

　　⑵泵在非设计工况下运行时，实际流量偏离设计流量进入叶轮，叶轮进口的水流相对速

　　度 W1 与进口点叶片中线切线成一夹角。当实际流量大于设计流量时，叶轮进口处的绝对速 度 C1 增大，圆周分速度 U1 不变，所以相对流速 W1 偏离原来的相对流速且其值增大，将 会在叶片进口处的正面产生脱流形成冲击损失；当实际流量小于设计流量时，相反则会在叶

　　因此在非设计工况下时叶轮内的水力损失主要为冲击损失和沿程损失，沿程损失的值也

　　由以上分析可知，叶轮内的沿程损失与叶轮进口水流相对速度 W1 的二次方成正比 ， 冲击损失则主要与实际流量偏离设计流量的程度有关，偏离设计流量越远时产生的冲击损失

　　越大。由图 1 叶轮进口速度三角形可知：当实际流量大于设计流量进入叶轮时，若减小叶轮

　　进口处的相对速度为 W1 ，则绝对速度 C1 减小，C1 与 C1 的偏离程度就会减小，从而叶轮内

　　的冲击损失也减小；当实际流量小于设计流量进入叶轮时，相反则需要增大叶轮进口处的相

　　对速度 W1 ，减小 C1 与 C1 的偏离程度，从而减小叶轮内的冲击损失。但当实际流量小于设

　　计流量时，叶轮内的沿程损失是直接与相对速度 W1 的二次方成正比，冲击损失则是与绝对

　　速度 C1 与 C1 偏离程度的二次方正反比，即与相对速度 W1 与 W1 偏离程度的二次方正反比。

　　所以，实际流量小于设计流量时水流相对速度 W1 对沿程损失的影响比 W1 对冲击损失的影 响大。

　　对于大多数叶片泵，为了提高扬程和改善吸水性能，设计时通常使 Cu1=0。则叶轮进口

　　处的水流绝对速度即为轴面速度。由图 1 叶轮进口速度三角形，进口相对速度 W1 的表达式 为：

　　( ) 对于轴流泵而言， F = π r12 − rh2 ， r1 为叶轮进口半径， rh 为轮毂半径。则进口相对速

　　当流量 Q、转速 n 及比转速 ns 一定时，据《叶片泵设计手册》[4]中轮毂比（轮毂半径

　　与叶轮半径）的比值 rh/r 与比转速 ns 的关系曲线，可由比转速查出轮毂比。若叶轮进口速

　　度三角形为叶轮外缘处的速度三角形时，叶轮进口半径即为叶轮半径 r1=r，则轮毂比 rh/r1

　　为一常数 t。因此，进口相对速度只是叶轮进口半径（即叶轮半径）的函数，即：

　　扬程是指被输送的单位重量的液体从泵进口到出口所增加的能量，理论扬程则计入

　　了液体在输送过程中损失的能量。对于大多数叶片泵，为了提高扬程和改善吸水性能，设计

　　根据叶轮出口速度三角形图 3：若叶轮出口安放角 β 2 不变，当叶轮直径减小时，出

　　口圆周分速度 U2 减小，轴面分速度 Cm2 增大，则绝对速度的圆周分速度 Cu2 减小，因此

　　理论扬程 Ht= U2Cu2/g 减小；当叶轮直径增大时，相反理论扬程则增大。

　　以具体实例说明在设计轴流泵叶轮直径时，应如何考虑其对叶轮内水力损失和理论扬程 的影响，以求提高水泵效率。具体实例：某一轴流泵叶轮设计参数为：水头 H=4.1m、流量 Q=0.295m3 /s、转速 n=1450r/min。

　　根据《叶片泵设计手册》[3]中图 7-1 轮毂比 rh/r 与比转速 ns 的关系曲线，查出轮毂比 约为 rh/r=0.475

　　叶轮进口处的轴面速度 Cm 按《叶片泵设计手册》[3]中的公式 7-6 估算，即为：

　　根据轴面速度 Cm 按《叶片泵设计手册》[4]中的公式 7-7 估算叶轮直径，即为：

　　为使叶轮内水力损失最小，根据上面的分析可求出叶轮进口相对流速 W1 最小时的叶轮 半径：

　　按减小叶轮内水力损失为优化条件设计的叶轮直径小于按常规设计方法设计的叶轮直 径。由上分析可知，当叶轮直径减小时，会引起理论扬程的减小。对于水泵效率

　　减小叶轮内水力损失为优化条件设计叶轮直径时，减小了水泵的水力损失，但同时又减小了

　　水泵的理论扬程，从而可能导致水泵的效率反而降低。因此，设计叶轮直径时，应同时考虑

　　对于本文中的设计实例，根据前面推导的叶轮进口相对流速和叶轮半径的关系式：

　　由图可知当叶轮半径在 0.113m 时，叶轮进口相对流速可取得最小值，此时叶轮内的水 力损失可达到最小；叶轮半径在 0.1—0.15 米之间时，叶轮进口相对流速 W1 较小且变化范 围也较小。但因叶轮半径减小时会造成理论扬程的减小，因此，在设计叶轮半径时可以在 0.113—0.15m 之间适当选择一半径，使叶轮内的水力损失较少，且理论扬程也不会降低太大， 即能提高水泵效率的叶轮直径。

　　通常在设计叶轮直径时，只是根据设计扬程和设计流量进行设计，并未考虑到叶轮直径 对水泵效率的影响。效率是衡量水泵性能好坏的主要指标之一，水力损失和理论扬程是直接 影响水泵效率的两个方面。本文以轴流泵为例，分别分析说明了叶轮直径对叶轮内水力损失 和理论扬程的影响，提出了在设计轴流泵叶轮直径时，还应综合考虑这两方面的因素，以求 设计出能提高效率的最佳叶轮直径。

　　[1] 李龙、王泽. 粗糙度对轴流泵性能影响的数值模拟研究.水泵技术，2004，1 [2] 廖燕丽. 提高离心水泵效率、扬程和流量的一种方法. 矿山机械，1999，11 [3] 何希杰，劳学苏. 混流泵叶片角对角对性能的影响. 水泵技术，2005，6 [4] 《叶片泵设计手册》. 沈阳水泵研究所

　　作者简介：岑美，女，1982 年生，硕士研究生，主要研究方向流体机械及工程。