离心液压泵叶轮切割后效率分析

对65Y60型离心液压泵进行了一系列输送不同粘度液体的叶轮切割性能试验，发现了叶轮切割以后泵效率升高现象，并借助于滑移系数比、水力效率比、容积效率比和机械损失随直径和粘度的变化曲线，分析了效率升高的原因。     

输送粘油时离心油泵不同出口角叶轮切割性能试验

本文选取定型产品比转速为47的65Y60型离心油泵为研究对象,对叶片出口角分别为15°、25°、45°和60°的4个叶轮进行切割,研究了输送水和粘油时泵性能随叶片出口角、叶轮直径的变化规律。结果表明,在各种叶轮直径和液体粘度条件下,叶片出口角对扬程、轴功率曲线的斜率和效率曲线的形状都有较大影响。叶轮切割到某一直径,例如205mm时,泵效率非但不降,反而升高,最多升高6％。滑移系数、水力效率、容积效率和机械效率都与叶轮直径和液体粘度有关。受液体粘度的影响,最优工况切割指数与现有理论值都不同,粘度越大,差别越大。叶片出口角越大,切割指数曲线的变动范围越窄,其最优工况参数因叶轮切割而受到的影响越小。     

离心油泵叶轮切割实验

本文选取65Y60型离心油泵为研究对象，利用著者自主开发的离心泵准三元叶片设计程序，设计了直径为φ223mm的三元轮。在不同粘度进行了叶轮切割实验。研究表明：对本文的比转速47的离心油泵，叶轮经切割后，泵效率反而经切割前提高。切割指数与被输送液体粘度有关，与选择的换算工况关系不大。显示离心油泵叶轮切割定律与普通肖水离心泵不同，需要进行深入研究。     

出口角对离心油泵性能影响的理论研究

利用流体力学基本理论，研究了不同粘度下出口角对65Y60型离心油泵性能的影响。结果表明，液体粘度增加使离心油泵性能下降的根本原因是泵水力效率和机械效率随粘度增大而大幅度下降造成的。当液体粘度较低时，叶轮对离心油泵性能的影响是主要的；当液体粘度较高时，蜗壳对离心油泵性能的影响是主要的。当液体粘度较高时，叶轮扩散损失、叶轮摩擦损失、蜗壳水力损失和叶轮圆盘摩擦损失是离心油泵的主要能量损失。计算得出的不同粘度下出口角对泵性能影响的规律与实验得出的变化规律基本一致。     

输送水时离心油泵不同出口角叶轮切割性能实验

选取常用的65Y60型离心油泵为研究对象,对叶片出口角分别为15°、25°、45°和60°的4个叶轮进行切割试验,研究了泵性能随叶片出口角和叶轮直径的变化规律。研究表明,扬程曲线和轴功率曲线随叶轮直径的减小而下移。当叶轮直径切割到205mm时,泵效率出现不降反而升高现象;以后,随直径的减小而迅速下降。最优工况流量、扬程和轴功率随叶轮直径的减小而下降。叶片出口角对滑移系数、水力效率和机械效率的影响较大,对容积效率的影响较小。叶轮直径对水力效率和机械效率的影响较大,对滑移系数和容积效率的影响较小。切割指数同时受叶轮直径和叶片出口角的影响。对小出口角叶轮,流量切割指数、扬程切割指数和轴功率切割指数随叶轮直径的减小而下降;对大出口角叶轮,流量切割指数、扬程切割指数和轴功率切割指数随叶轮直径的减小而升高。效率切割指数随叶轮直径的减小而升高,并趋向某个值。由实验结果得到的4个切割指数都与现有的理论值不同。     

低比转速离心油泵叶轮出口直径的优化

本文考虑粘度对离心泵基本公式中滑移系数、理论扬程的影响,对低比转速离心油泵叶轮出口直径进行了优化计算。研究表明,粘度对低比转速离心油泵的叶轮出口直径和机械效率影响很大。     

输送粘油时离心油泵叶轮切割实验

对65Y60型离心油泵进行了4次切剖。在8种输油粘度下对性能进行了试验研究。得到了最优工况和小流量工况的切剖指数以及最优工况的切剖曲线。将得到的切剖指数和现有切剖定律的切剖指数作了对比。研究表明，液体粘度和叶轮切剖直径对切剖指数有很大影响。不同切剖直径所对应的切剖指数随液体粘度的变化规律互不相同。在最优工况。现有切割定律的理论切割指数与试验得到的切剖指数有很大差别。泵的容积效率基本与液体粘度和叶轮直径无关。叶轮直径对滑移系数和水力效率影响很大。它们随叶轮切剖量的增大而下降。叶轮圆盘摩擦损失随叶轮直径变化的机理是复杂的。需要进一步研究。     

离心油泵叶轮口环间隙对性能的影响

口环间隙对离心油泵性能影响目前尚是研究的空白。首先，分别采用仅增加前口环间隙，仅增加后口环间隙和同时增加前后口环间隙等三种方式扩大口环间隙，然后测量此比转速为47的离心油泵分别输水和油时的性能，最后，分析性能曲线、最优工况参数和其相对变化率、水力效率、容积效率、机械效率等参数随间隙和粘度的变化情况。研究表明，口环间隙由0．25mm增加到0．85mm时，最优工况流量相对变化率为-6％～ 5％，扬程为-10％～ 6％，轴功率为 2％～ 8％，效率为-19％～ 2％。前口环间隙对离心油泵性能的影响比后口环大。口环间隙对性能的影响随粘度的增加而逐渐减弱。口环间隙增加引起的水力效率下降很小、容积效率下降较大和机械效率升高较大。若后者不足以补偿前两者的下降，则泵效率下降；反之，泵效率升高。     

叶片出口角对离心油泵性能的影响

对65Y60型离心油泵输送粘油和清水时叶片出口角对泵性能的影响进行了实验研究。研究表明，出口角对扬程的影响与被输送液体的粘度纱大，改变出口角是调整离心油泵扬程的有效方法。输送粘度较低的液体时，出口角对泵效率的影响较小；输送粘度较高的液体时，出口角对泵效率的影响较大。出口角主要是通过减小理论扬的倾斜来提高扬程的。     

输送清水时离心油泵叶轮切割实验

在输送清水条件下对65Y60型离心油泵的原配叶轮进行了切割实验研究，与现有理论结果进行了对比，得出了新的叶轮切割定律，研究表明，叶轮切割后流量，扬程，轴功率和效率下降，最优工况向小流量方向转动，切割指数本身随叶轮直径切割量而发生变化，最优工况的切割指数与关死工况不同。     

离心油泵叶片型线对性能影响的实验研究

以65Y60型离心油泵为研究对象，研究了不同液体粘度下叶片型线对泵性能的影响。首先，利用本课题组独立开发的准三元叶片设计程序以反问题方式设计了两种型线，这两种型线叶片的前半部分与原来一元叶轮叶片的型线不同，后半部分与一元叶轮相同。然后在不同粘度下将三个叶轮进行性能对比实验，研究表明，叶片进口附近的型线的改变对泵性能有一定影响，适当增大叶轮后盖板流面上的叶片流体动力负荷有助提高离心油泵输送粘油时的水力性能。     

65Y60型离心油泵叶轮切割定律的试验研究

试验研究了65Y60型离心油泵在输送水和输送粘油时的叶轮切割定律，发现泵输送水时的切割定律与输送粘油时的有所不同。输送水时，叶轮切割后，泵的扬程、轴功率、效率都下降。但是输送粘油时，扬程、轴功率下降，而效率在切割量不大的情况下却有所提高。另外，切割量比较大时，各切割指数趋于某一定值。     

叶片数对离心油泵性能影响的实验研究

本文以油田和炼油厂常用的低比转速离心油泵65Y60为模型泵,通过装入不同叶片数的叶轮进行输送清水和粘油的实验,研究了叶片数对离心油泵性能的影响。发现当输送低粘油时油泵仍可采用清水泵的设计方法;而高粘油时宜采用较少的叶片数;并且得出了离心油泵最优效率与雷诺数的关系式,可以用它来指导离心油泵的选型和设计。     

离心油泵叶轮出口角的选取

以理论扬程为目标函数，考虑粘度对离心油泵基本公式中滑移系数、理论流量的影响进行离心油泵叶轮最佳出口角的选取。研究表明，粘度使离心油泵的最佳出口角和理论扬程加大，因此离心油泵的优化设计中应考虑粘度的影响。     

圆柱形叶片潜油离心泵流场的三维数值分析

采用CFD方法研究了潜油离心泵的内部流场，讨论分析了3种不同工况下叶轮和导轮的数值计算结果。数值模拟捕捉到了离心泵内部许多不良流动现象，探讨了影响离心泵效率的原因。泵在设计工况有着良好的流动性能，在非设计工况出现了不良流动现象，影响了泵的效率。计算结果还显示：潜油泵叶轮有较好的水力性能，而潜油泵导轮的水力性能是不完善的，效率较低。     

涡旋式油泵的试验分析

本文通过所建立的涡旋式油泵试验台，对涡旋式油泵的样机性能进行了检测，并测试了涡旋腔内压力在工作过程中的变化规律，着重分析了油泵的转速，工作介质的粘度，工作压力对泵的效率，容积效率的影响获得油泵的合适运行条件范围，对增加油泵的轴端间隙来减缓油泵腔内工作压力波动的方法，进一步提高油泵工作转速，进行了详细的分析和研究。     

反击系数在低比转速叶轮几何参数优化中的应用

低比转速叶轮为产生较高的给定扬程,叶轮直径都相对较大。叶轮圆盘摩擦损失大约正比于叶轮直径的5次方．圆盘摩擦损失成为低比转速泵内损失的主要形式,也是这类泵效率甚低的基本原因。为改善这类泵的效率指标,曾提出了一以降低叶轮直径和圆盘摩擦损失为主要目标的优化模型。针对对这一数学模型的质疑,从叶轮的反击系数这一概念入手,论证了不可能通过叶轮几何尺寸优化同时把叶轮圆盘摩擦损失和叶轮出口冲击损失降低到最小值,由于在低比转速泵中前者占优势,因而降低这类泵的圆盘摩擦损失是提高这类泵效率的主要途径,从而在理论上论证了所讨论优化模型的正确性．     

离心油泵三元节能叶轮设计

介绍了基于S2m流面（涡面）的离心油泵叶片准三元反问题设计方法的流动控制方程、设计方法与过程。以正问题方式计算了LDV（激光多普勒测速计）测量过的离心泵叶轮内部流动，比较发现该方法的计算精度为15％。以IS80－65－160叶轮为对象说明了本文反问题算法是收敛的，并且收敛速度较快。对65Y60型离心油泵叶轮进行了重新设计，试验结果表明，新设计的三元叶轮效率比原型一元设计叶轮提高效率2％－4％。准三元叶片设计理论与方法可以用于离心清水泵和离心油泵叶片设计。     

提高离心泵效率的探讨

离心泵的基本理论认为,泵能量损失分为机械损失、容积损失和水力损失三大部分.离心泵的总效率是考虑到容积损失、机械损失和水力损失后的效率,是容积、机械和水力三种效率的乘积.文中从实际工作出发,结合离心泵本身的结构特点,通过对离心泵的机械效率、容积效率和水力效率进行理论分析,提出提高离心泵工作效率的途径尽可能提高离心泵转速,取较大的出口安放角和叶片出口宽度,以减小叶轮外径;将密封环设计成锯齿形或迷宫形,增加密封环间隙阻力;设计合适的压出室与叶轮匹配使用;尽量提高液体流道表面的光洁度,保证流道畅通.     

旋涡泵内部流动分析及水力设计

依据摩擦力和离心力双重做功效应原理,阐述了旋涡泵的工作过程及泵内能量损失的原因。在分析5个代表性旋涡泵优秀水力模型主要技术参数基础上,拟合出叶片数Z、叶轮外径D、叶片宽度b、流道面积A及直径系数ε、宽度系数β和流速系数λ经验计算公式。通过分析比较提出旋涡泵机械效率ηm、容积效率ηv和流动效率ηh计算公式。25WZB1.5-25-0.75自吸旋涡泵开发的案例验证了本文设计方法具有较高的准确性。