旋流泵氣液混輸特性試驗研究

1、小 番被 采 2 0 0 9 年 第3 期 旋流泵氣液混輸特性試驗研究 劉祥松 沙 毅 許世鐸 侯麗艷 ( 江蘇大學(xué)能源與動力工程學(xué)院，鎮(zhèn)江；2 1 2 0 1 3 )摘要 ：通過旋流式模型泵 的型式試驗 ，對無葉腔 中心線上設(shè)定點進(jìn)行 流動參 數(shù)測量 ，得 到測點 靜壓 p ． 、絕對速度 、 絕對速度的圓周分速度 、徑向速度 和軸向速度 隨流量增大變化規(guī)律。證明泵進(jìn) 口 軸向運動為主流， 且旋渦 中心靜壓為負(fù)值 ，闡明了旋流泵的抽

2、吸原理。在此基礎(chǔ)上，對泵的氣液混輸特性進(jìn)行試驗研究 ， 證明旋流泵具有氣液 混輸功能 ，得到了含氣量對泵流量 、揚程及效率影響的變化規(guī)律 ，為旋 流泵工程應(yīng)用提供科學(xué) 實踐依據(jù) 。關(guān)鍵詞 ：無堵塞泵 旋流泵 氣液混輸特性 汽蝕余量 試驗研究 1 前 言 旋流泵是一種無堵塞泵 ，葉輪完全退縮于無葉 泵腔后面的葉輪室，其獨特的結(jié)構(gòu)可使介質(zhì)中的固體物順利通過泵而不會產(chǎn)生堵塞 ， 并能輸送含有一 定比例氣體的多相介質(zhì) ，且結(jié)構(gòu)簡單 ，過流件不易

3、 磨損 ，廣泛應(yīng)用于污水處理 、固體物的水力輸送等 方面。農(nóng)村輸送沼氣池內(nèi)的流體及釀酒過程輸送的 介質(zhì)均含有一定量的氣體，可以使用旋流泵。 目 前 對旋流泵混輸氣液方面的研究 尚未見到報道。針對 這一情況 ，本文采用改變輸送介質(zhì)中的含氣量對旋 流泵進(jìn)行了試驗研究 ，獲得了輸送不同含氣量的介 質(zhì)的一些特性。- 0 -廣— 、 ． ．＼， ＼ 、 2 模型泵參數(shù) 旋流泵的設(shè)計還未能提出一套嚴(yán)格的基于理論 的設(shè)計方法。本文參考相關(guān)研究報道及

4、現(xiàn)有的優(yōu)秀 水力模型 ，并考慮有機玻璃渦室加工工藝來確 定旋流泵幾何參數(shù)。本研究泵的設(shè)計參數(shù)及主要幾 何尺寸參數(shù)如表 1 所示。圖 1 為葉輪水 力尺寸圖 ，圖 2 為渦室水力尺寸及探針測點和氣體混輸布置 圖。3 模型泵型式試驗 3 ． 1 試驗臺及試驗方法 圖 1葉輪水力尺寸及零 件圖圖 2 渦室水力尺寸及探針和氣液混輸布置圖 · 1 4 ·小 番柱 木 2 0 0 9 年 第3 期?！?。；( m 3 ／ h

5、) ~ 。圖 5 測點速度分布 功率曲線上升較快 ，在大流量時易發(fā)生電機過載。汽蝕曲線比較集中 ，小流量時抗汽蝕性能較差 ，隨 著流量的增大臨界汽蝕余量減小 ，抗汽蝕性 能提 高，與離心泵汽蝕性能相反 ，故旋流泵用與離心泵 相 同的標(biāo)準(zhǔn)考核汽蝕性能值得進(jìn)一步研究和探討 。將實驗數(shù)據(jù)與試驗觀察結(jié)果進(jìn)行對 比分析發(fā)現(xiàn) ，旋 流泵汽蝕點一般發(fā)生在葉輪螺母軸線上，因為渦室 流道寬敞，少量汽泡并不堵塞流道 ， 也不影響渦室 內(nèi)的流動 ，故汽蝕一般

6、對旋流泵 葉片不造成破壞 ，對泵揚程影響不大。4 無葉腔 內(nèi)部流場測試 保持在額定轉(zhuǎn)速下 ，流量從小到大不同工況下 對測點進(jìn)行壓頭測量。以被測點 即五孔探針球形探 頭 中心為原點 ，根據(jù)所測得角度 及所計算 出角 度 0 對所測速度矢量進(jìn)行分解 嘲 ，計算出測點的絕 對速度圓周分速度 、徑 向速度 、軸向速度 、蕾 圖 7 空氣流量 — 揚程 曲線 ‘a(chǎn) q． 【 m) ’ 。測點靜壓分 布 靜壓 P 。 。絕對 速度 圓周 分速度 V

7、以逆時針 方 向( 葉輪旋轉(zhuǎn)方 向)為正值 ，反之為負(fù) ；徑 向速度 為由輪轂指 向葉輪外緣 ( 離心)為正 ，反之 ( 向 心)為負(fù) ；軸 向速度 為逆流方向 ( 由葉輪指向 泵進(jìn) E 1 )為正 ，反之為負(fù)。圖 5 和圖 6 分別展示了 測點各項速度和靜壓隨流量的變化規(guī)律?？梢钥?出 ，絕對速 度隨流量增 大近似直線上 升 ，絕對速度圓周分速度及徑向速度較小 ，該處速 度以軸向速度為主，流動主要為由進(jìn) 口流入葉輪的 運動 ；絕對速度