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旋涡泵的结构特征和水力特性详解

时间:2014-03-26 10:12:53

  旋涡泵由叶轮、泵壳和轴封等组成。

  工作时,液体一般从径向进入旋涡泵内,并充满泵壳的环形流道,旋转的叶轮将原动机的能量传递给被送液体,压力增高后再由径向排出管排至泵的输出管路。在吸入管和排出管之间,有“隔壁"以间隙密封,阻止被送液体由排出(高压)区回流到吸入(低压)区。如图4-2 5所示,被送液体在旋涡泵中通过两个环流获得能量,当叶轮内与叶轮一起旋转的液体的圆周线速度大于叶轮两侧流道内随叶轮旋转的液体的圆周线速度时,在这两部分液体之间离心力差的作用下产生纵向环流;同时,叶轮旋转时,叶轮叶片的工作面和背面的压力差又产生另一方向的环流。这两种环流的合成使被送液体在从吸入口进入泵后,随叶轮转动到排出口的过程中,多次进入和流出化工泵叶轮,每进、出一次叶轮便获得一次能量,液体最终获得的能量为多次得到能量的叠加。因此,旋涡泵有较高的扬程。

  当离心泵的流量较小时,流道内的流体流速较低,被送液体从吸人到排出泵内存留的时间较长,进、出叶轮的次数较多,泵的扬程较高;当泵的流量较大时情况相反,泵的扬程较低。

  旋涡泵为叶片泵的一种,适用于小流量、高扬程工况。在叶轮直径和转速相同时,单级扬程可达250 m,比离心泵高2~4倍,流量qv=0.18~45 m3/h,比转速ns=6~50。泵运行时,被送液体进出叶轮进行混合和能量交换时产生的液体撞击损失较大,故旋涡泵的效率较低,η=0.25~0.5。旋涡泵的功率不宜太大,一般驱动功率在4 0 kW以下,常用为20 kW以下。因此也限制了旋涡泵的流量和扬程范围。实际应用时ns=10~4 范围内适于应用旋涡泵。其流量为0.5~25 m3/h,单级扬程为15~150 m。

  旋涡泵适用于输送黏度较低(≤0.11 5 Pa·s)和不含颗粒的清洁液体。在化工生产中,适用于中小型化工生产装置及配套用于罐车输送酸、碱等腐蚀性介质和油品、酒精等易挥发的液体。

  旋涡泵水力特性

  (1)特性曲线

  旋涡泵的特性曲线如图4-38所示。图中,qv-H曲线为稍向内凹的陡降曲线,表示旋涡泵的流量变化时扬程变化很大,当流量为零时可能出现很高的排出压力,因此,在使用中应力求保持流量稳定,避免泵的压力波动,并应配置安全阀等压力保护措施。

  旋涡泵的qv-p曲线,表明旋涡泵流量越小,功率越大,当流量接近零时功率最大,故旋涡泵不能在远低于额定流量的工况下运行,并应在排出阀全开的状态下启动,以避免电动机过载(离心泵与其相反,操作时应特别注意)。

  (2)吸入性能

  闭式旋涡化工泵的叶轮为径向叶片,入口处液体的流动方向不能与之适应,液体流经泵入口后的动压降较大,故泵吸人性能较差。为改善旋涡泵的吸人性能,又能保持其扬程较高的特点,可应用离心旋涡泵,如图4-39所示。液体由轴向进入离心叶轮,减小了吸人压力损失。一般在扬程超过100 m时应采用离心旋涡泵,以避免汽蚀。离心旋涡泵中,离心泵的扬程一般为离心旋涡泵总扬程的1/5。

  (3)调节性能

  旋涡泵的调节性能较差,在操作中由于g弋i—H曲线陡降又内凹,不宜应用改变排出管路的特性进行调节,故只能应用旁路调节。在改变泵本身参数的调节方法中,旋涡泵只能应用改变转速调节性能,但旋涡泵的功率都不大(一般小于等于20 kW),应用可调原动机将增加泵装置及泵操作的复杂性,并增大投资,故也很少应用。实际生产中一般只应用旁路调节。

  (4)相似性能

  旋涡泵属叶片式离心泵,在比转速相同的条件下,同样存在着相似关系。也可通过相似换算进行泵的设计计算,且同样是最实用、可靠的设计计算方法,但对旋涡泵只能用于设计新泵。