离心泵圆盘摩擦损失的实验研究.pdf

一 离心泵圆盘摩擦损失的实验研究 李 巍 陆逢升 王彤 交 TJ／J／／,o／ 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 ’— P — 一 _ _ 。 — — — 一 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