液下泵徑向力不平衡原因分析
時(shí)間:2012-5-19 來源:揚(yáng)子江泵業(yè) 瀏覽數(shù):1055
產(chǎn)生徑向力是因?yàn)樵诓捎寐菪蛪核业?strong>化工泵中,如果水泵運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)工況離開設(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),故從壓水室隔舌開始液體壓強(qiáng)逐漸增大,如圖 1 所示。
(1)如果液下泵運(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)針方向旋轉(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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