对于某既定离心泵,其总损失是一定的。如果某一项损失的计算不正确,那么其它一项或两项损失的计算也不正确。文献已对离心泵圆盘摩擦损失进行讨论,并得出:实际运行时的离心泵圆盘摩擦损失小于能量平衡试验所得的数值,也小于按现行估算式的估算值。因此,离心泵容积损失(容积效率)的现行估算值与实际值可能存在差距,本文继而对离心泵容积效率(容积损失)进行讨论。
由于低比速离心泵(一般为较小进口口径离心泵)的总效率较低、总损失较大,因此,低比速离心泵更能明显反映出问题。本文尤其对低比速离心泵的容积效率(容积损失)进行讨论,并结合圆盘摩擦损失加以分析,力求对于低比速离心栗容积损失与圆盘摩擦损失两方面得出的结论相互验证,在一定程度上对低比速离心泵的容积效率(容积损失)、圆盘摩擦损失等有较全面认识。
一、提出质疑点
根据广一离心泵结构(包括口环半径间隙b、口环半径及口环两端压差等,可计算出泵内的泄漏q的实际值,再由容积效率定义式,可计算出容积效率的实际值。一般离心泵口环结构见图1。
通过计算某联合设计三例、某高校两例的低比速离心泵口环泄漏量实际值,并得出其容积效率的实际值,再对比该五例泵设计计算时的容积效率估算值(并推算出栗内泄漏的估算值),详见表1。
经比较,低比速离心泵容积效率的现行估算值明显高于实际值(口环泄漏量现行估算值明显小于实际值)。由此可知,现行容积效率估算式存在疑点。
二、广一水泵进行分析与讨论
1、现行容积效率估算式推导存在不合理性
文献在推导容积效率估算式的过程中,将某些关键尺寸要素(如口环间隙等)设定为“一般常见”的情况,这必然导致现行容积效率估算式的推导存在不合理性。
众所周知,离心泵口环间隙大小对容积效率(或口环泄漏量)有明显影响。而文献在推导估算式过程中,引用了口环相对间隙b'(即口环半径间隙b与口环半径、的比值),并将口环相对间隙b'按“一般常见”的离心泵处理,且不论泵的进口口径大小及泵的类型,均将b'设定为3x10-3。
由于泵结构及材料方面的要求,与较大进口口径离心泵相比,较小进口口径离心泵的b并非与成正比。因此,较小进口口径离心泵的口环相对间隙b'必然高于较大进口口径的,见表2。而且,文献指出,由于化工泵材料为不锈钢,易咬合,其口环间隙比清水泵的大,一般为清水泵1.67倍。由表2可知,低比速离心泵(多为较小进口口径泵)b'实际值明显大于容积效率估算式推导过程中的设定值。这样必然导致:低比速离心泵容积效率的现行估算值高于实际值(口环泄漏的估算值低于实际值)。因此,现行离心泵容积效率估算式不适用于低比速离心泵。
2、相关讨论
对于某既定泵,其总效率是一定的,即容积效率、机械效率及水力效率之积是一定的。表3列举了某高校两例低比速广一离心泵的容积效率、机械效率的实际值,及该泵设计计算时的估算值(可以认为离心泵的水力效率偏差较小)。表3反映出:本文得出的容积效率现行估算值高于实际值(容积损失现行估算值低于实际值)这一结论,与文献得出的机械效率现行估算值低于实际值(圆盘摩擦损失现行估算值大于实际值)这一观点相互吻合、相互验证。
现行理论认为低比速离心泵总效率较低的主要原因是圆盘摩擦损失大。其实,低比速离心泵总效率较低的另一主要原因是,容积效率低(低比速离心泵容积效率实际值低于现行估算值)。
在现行设计中,提高低比速离心泵总效率的措施大多是降低圆盘摩擦损失。其实,低比速离心泵容积效率也有很大的提升余地,提高其容积效率也是提高泵总效率的主要措施之一。这对于低比速离心泵设计有一定的指导意义。
四、结束语
(1)现行广一泵的离心泵容积效率估算式不适用于低比速离心泵。
(2)低比速离心泵容积效率的现行估算值高于实际值(容积损失估算值小于实际值),而且,该结论与机械效率的现行估算值低于实际值(圆盘摩擦损失的估算值大于实际值)这一观点相互吻合、相互验证。
(3)低比速离心泵总效率低的另一主要原因是,低比速离心栗容积效率较低,且其实际值低于现行估算值。
(4)提高低比速离心栗总效率的另一重要措施是提高其容积效率,低比速离心泵容积效率也有很大的提升余地。
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