切线泵与离心泵的结构和性能比较分析.doc

切线泵与离心泵的结构和性能比较分析摘要：从切线泵和离心泵的原理和结构以及表现出来的特性上分析了两种泵的共性和差异性。分析了切线泵作为消防用泵的可行性。关键词：切线泵离心泵 消防泵一、前言自从切线泵用于消防系统取代原来的一部分单级或多级离心消防泵以后，已经被许多用户接受和使用。但由于它在结构和性能的体现上均与离心泵有一定的差异性，一部分人不能完全接受或理解。本文从切线泵和离心泵的原理和结构以及表现出来的特性上分析了两者的共性和差异性，并表明了切线泵作为消防用泵的合理性。二 结构与性能的差异性1叶轮(1) 叶轮结构和性能的差异 离心泵的叶轮为有前后盖板的扭曲叶片结构，切线泵的叶轮为全开式直叶片结构，如图1所示。叶轮在水力机械中作为核心部件对外特性起决定性的作用，由于两种泵的叶轮结构差别很大，由此而表现出的 (a) (b)图I 离心泵与切线泵叶轮结构图(a)离心泵 (b)切线泵扬程流量曲线的形状也不同，如图2所示。离心泵的扬程曲线陡降，切线泵的扬程曲线比较平坦。两种叶轮的差异主要表现在出口角2的不同，普通离心泵的一般2 90采用后弯叶片，叶片的包图2 离心泵与切线泵的流量扬程曲线图(a)离心泵 (b)切线泵角较大；而切线泵的出口角2 =90直叶片，叶片的包角为零度，因此流道扩散严重，这一方面使它具有恒扬程特性，另一方面，它的效率比一般离心泵低。但这里需指出的是，切线泵适用于低比转数范围,一般小于80，这时，低比转数离心泵的效率也比较低。在消防标准中对消防泵的效率没有要求，只是要求消防泵的出口压力随流量变化的性能曲线较为平坦，随着流量的增大，泵出口压力下降较缓，以适应变量恒压的要求。由此看出，切线泵是比较适合用于消防泵的。切线泵的叶轮的结构相比离心泵简单是显而易见的，易于铸造和加工，容易保证尺寸精度。只要设计合理，水力性能就能得到保证。(2) 叶轮外径的差异 离心泵叶轮出口圆周速度式中 圆周速度系数。切线泵的扬程计算公式式中 扬程系数。由式(1)和式(2)可得关系式 ： 当比转数为80时，由速度系数法图表查得离心泵的KU =1，因此计算出离心泵的扬程系数 =05，切线泵的扬程系数 通常取0607，而叶轮的外径与扬程系数的大小成反比，因此在相同的设计流量扬程的情况下，切线泵的叶轮外径比离心泵小，即达到同样的性能参数，切线泵的外形体积比离心泵小，这在一定程度上降低了生产制造成本。(3)叶轮口环结构的差异 离心泵因叶轮的闭式结构，在进口处为了防止出口处的高压流体经过间隙流入叶轮吸入口处，造成流量的泄漏，一般需放置口环。为了减小叶轮口环处的间隙损失，尽量采用小的间隙，减小泄漏量，提高容积效率 (q为泄漏量)。切线泵的叶轮开式结构，没有口环结构，只有叶片的前后端面与泵体内腔形成间隙，试验表明，间隙的大小对切线泵的性能影响不大。这种结构使切线泵作为消防泵的又一优点，消防泵一般长期备用，应急时起动，在任何情况下都不应产生锈蚀卡死现象。切线泵的无口环结构，保证了它能及时起动。(4)叶轮上轴向力的差异 离心泵因叶轮轴向力的闭式结构，叶轮前后盖板上承受的压力是不同的，由此不可避免地引起轴向力；切线泵的叶轮是全开式结构，没有前后盖板，几乎不产生轴向力。2泵体(1)泵体压出室的差异 泵体压出室的作用是收集液体，液流自叶轮流入压出室时要求不产生撞击损失。离心泵一般采用螺旋形压水室，通过铸造的方法保证。切线泵一般采用环形压水室，可用机加工保证尺寸精度和表面粗糙度。在常规转速的情况下，发现压水室的形状对泵的扬程曲线的平坦形状影响不大，对效率的影响很小。(2)泵体喉部的差异 切线泵的喉部面积一般远小于叶轮出口过流面积，因此又称部分流泵。通过流量系数的合理取值来控制喉部的面积。流量系数式中 喉部出口流速； 出口圆周速度。由式(3)得喉部的面积一般把切线泵的喉部做成圆形，有利于通过加工来保证精度。离心泵的第断面的面积 式中 V 3 第断面出口流速。式中 K3 出口流速系数。若把两者的关系统一则得式中 扬程系数。q若取切线泵的扬程系数 =07则得= K3， 由此看出，切线泵中所用的流量系数 和离心泵速度系数法中所用的速度系数K3 实际上是几乎相等的。离心泵中用图表法查取在ns 3080之间时，K3=057045，而切线泵的流量系数 取值一般在0608之间，大于离心泵的速度系数K3 的值，由式4和5可知在相同的设计流量和扬程下，切线泵的喉部面积小于相同比转数的离心泵的第断面的面积F三 结构与性能的共性尽管切线泵和离心泵两种泵存在着许多差异，但也有一些共同的特性，主要表现为：(1)从作用原理来看，都属于叶片式泵，符合动量矩原理，有别于容积式泵。(2)在用叶轮切割法改变扬程