分析液下泵徑向力不平衡的原因
點(diǎn)擊次數(shù)：744 發(fā)布時(shí)間：2017/8/6 7:44:38
- 產(chǎn)生徑向力是因?yàn)樵诓捎寐菪蛪核业幕け弥?，如果水泵運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)工況離開(kāi)設(shè)計(jì)工況，則在葉輪上會(huì)受到徑向的液體壓力。這是由于當(dāng)離心泵在設(shè)計(jì)工況運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，葉輪出口處液體流出時(shí)的流速與壓水室中液體的流速相等，液體流進(jìn)壓水室不產(chǎn)生撞擊現(xiàn)象，壓水室中各處液體的壓強(qiáng)是一樣的，故作用于葉輪四周的液體壓強(qiáng)相等，在葉輪上不會(huì)作用徑向力；如果水泵運(yùn)轉(zhuǎn)的工況為非設(shè)計(jì)工況（例如流量小于設(shè)計(jì)工況的流量），則在壓水室中液體流速也應(yīng)比設(shè)計(jì)工況時(shí)的流速小，而從葉輪中流出的液體的流速就應(yīng)比設(shè)計(jì)工況時(shí)的流速大，可從出口速度三角形中看出。這樣，液體流入壓水室時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生撞擊現(xiàn)象，把液體的動(dòng)能變?yōu)閴耗?，壓水室中液體的壓強(qiáng)因沿途不斷受到撞擊提高壓強(qiáng)，故從壓水室隔舌開(kāi)始液體壓強(qiáng)逐漸增大，如圖 １ 所示。
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（１）如果不銹鋼液下泵運(yùn)轉(zhuǎn)的流量大于設(shè)計(jì)工況流量時(shí)，則情況相反：液體自葉輪中流出時(shí)的速度比設(shè)計(jì)工況的速度小，而壓水室中液體的速度則比設(shè)計(jì)工況的速度大；葉輪流出的速度較小的液體流入壓水室中產(chǎn)生撞擊，使速度增大，壓強(qiáng)降低。這樣，從壓水室隔舌開(kāi)始，液體壓強(qiáng)逐漸減小，如圖２所示。
（２）當(dāng)流量小于設(shè)計(jì)工況流量時(shí)，可從圖１看出，由于撞擊而產(chǎn)生的徑向力 P 的方向應(yīng)當(dāng)指向離隔舌，并向渦殼中液流的同方向轉(zhuǎn) ９０°的方向，這一點(diǎn)極易證明。圖１上沿圓周壓強(qiáng)分布線 ABC 是一條上升值與角度成正比的螺旋線。在離隔舌１８０°的地方開(kāi)始，做一條與之相同的螺旋線 A′B′，則把隔舌從 １８０°到 ３６０°之間的壓強(qiáng)分成兩段，即與AB 完全一樣的 A′B 部分和 A′BCB′ 部分。AB 部分引起的徑向力與 A′B′ 部分引起的徑向力正好抵消，而 A′BCB′的剩余壓強(qiáng)大小均相等。因此，徑向力 P 的方向應(yīng)當(dāng)向上，即指向離隔舌９０°的方向。同樣，當(dāng)流量大于設(shè)計(jì)流量時(shí)，這部分的徑向力 P 應(yīng)當(dāng)是指向下方，即指向從隔舌開(kāi)始 ２７０°的地方。這就是徑向力產(chǎn)生的主要原因。
當(dāng)液下泵流量小于設(shè)計(jì)流量時(shí)，圓周上的動(dòng)反力如果向反時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn) ９０°，則動(dòng)反力 R 的分布圖與圖２的形狀相像，其合力應(yīng)當(dāng)向下。再順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)９０°，則得到動(dòng)反力的合力方向，它是指向隔舌的。于是可知：當(dāng)水泵流量大于設(shè)計(jì)流量時(shí)，動(dòng)反力所形成的徑向力應(yīng)當(dāng)指向隔舌的反方向。把 P 及R 均畫(huà)在圖 １ 和圖 ２ 上，并求出其合力 F ， F 就是液體作用在葉輪上的徑向力?？梢钥闯觯寒?dāng)水泵流量小于設(shè)計(jì)工況時(shí)，徑向力指向離隔舌不到 ９０°的方向；當(dāng)水泵流量大于設(shè)計(jì)工況時(shí)，指向與上述相反，指向離隔舌不到 ２７０°的方向。 徑向力的大小可由 Ａ．Ａ 斯切潘諾夫的經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：
F = 0.172[1-Q /Qd]2 HB2D2ρg
式中：Qd 為設(shè)計(jì)工況的流量；B2為葉輪出口的寬度。
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