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一
离心泵圆盘摩擦损失的实验研究
李 巍 陆逢升 王彤
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A~摘要:通过实验,研究影响离心泵泵内圆盘摩擦损失的主要因素,探讨了轴向阃隙.介质粘性、盖板表面
美谴词:离心泵 旋转圆盘 摩擦损失
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目前,国内、外研究工作者对圆盘摩擦损
1 引 言 失还未给予足够的重视,认为它是流体机械 中
由于流体粘性作用而产生的固有损失.对损失
当离心泵叶轮旋转时,其两倜盖板表面与 形威机理研究的仍很少,藏阻措施、效果很有
壳体 内流体 阃的摩擦损失.称为圆盘摩擦损失. 限;在水泵设计及改造 中主要采取经验 类推
它是机械损失中的主要部分。封闭在壳体 内的 方法,虽然可以保证泵体安全、经济运行,但
旋转圆盘绕 自身轴线 以角速度 ∞旋转时.由 不利于定量研究圆盘摩擦损失,也限制了效率
于粘性作甩,靠近圆盘的流体被依次带动而旋 提高。
转起来。在离心力的作用下.转动的流体沿径 叶轮盖板与壳体壁面所形威的空腔可看作
向向外抛开,这时周围流体会沿转轴 向圆盘中 是封闭空腔内圆盘流动系统. 自四十、五十年
心处补充过来,它们 同样会被圆盘带动起来. 代就开始对该类系统的内部流场及圆盘摩擦进
由于质量守恒关系,在外壳附近的流体则会沿 行研究。J.Daily&Ne~(1960)通过实验研究
径 向向内流动。这样封闭的空腔 内肜戚二次环 了圆盘在封 闭空腔 内作旋转运动时其表面所
痫 圆盘摩擦损失也正是维持环流簧损耗的功 受摩擦粘性力矩 研究结果表明:由于此娄流
率 动的主要动力是离心力与边界层之间的相互
依据理论分析结果,圆盘摩擦损失与菰体 作用,所 以其流动特性主要 由璧面边界层控制;
密度,叶轮转速及其外径有关 以离心泵为 依据旋转雷诺数和轴向间隙比为特征参数,将间
倒.圆盘摩擦损失与叶轮外径 的五次方威正 隙流场分为四种具有不同流动特性的区域,井
比:由于叶轮外径随比转数降低而增大,所以 分别提出四种不同的圆盘摩擦损失经验计算方
当比转敦 降低时,圆盘摩擦损失在轴功率 法。因为圆盘摩擦损失主要由边界屡内的湍流
中所 占的比例也会升 高.当圪转数且达到 流动控制.研究边界层湍流流动与圆盘摩擦损
20~ 3O时,圆盘摩擦损失 占轴功率的一半 以 失关系对提高效率具有重要意义。
上。离心泵耗电量 占总发电量的七分之一.
圆盘摩擦损失是导致低 比速泵效率低的主要原 2 实验研究
因。因此深入研究圆盘摩擦损失的形戚机理.
以采取有效措施 降低该项损失不仅可提高机械
2A 实验设备
效率,而且也有助于高速泵的发展。
水泵技术 1997.1 27
商 泵中叶轮盖板与壳体内壁面间的空腔流 机.所 以实验是在 同一旋转雷诺数 Re。下进
动可简化为封闭空间内的圆盘流动。设计实验台 行 。
时,用封闭圆柱空腔 中的圆盘旋转流动来代替 由于圆盘摩擦损失与流体介质密
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