水环真空泵叶轮佳圆周速度

　　1圆周速度表达式水环泵是水环真空泵及水环压缩机的统称。从工作原理讲，为回转式叶片容积泵。但从其能量转换过程分析，它属于冲击式机械，即它是将工作介质水的动能转换为压力能用于压缩被输送气体，从而达到抽送气体之目的。

　　它的能量传递过程可分解为：电动机带动叶轮转动，叶轮带动水形成水环。在前半周，埋在叶轮中的水被叶轮加速，其圆周速度随着半径增大而增大，当水从叶片端甩出时，达到叶轮的圆周速度（简称周速），使水具有足够的动能。在后半周，水重新进入叶轮，速度下降，动能转换为压力能，用于气体的压缩。从上述过程不难看出，叶轮圆周速度u2代表了叶轮传给水环的能量，确切地说，奶表征了叶轮传给单位质量水的能量大小，它是确定整个泵结构参数的基础。下面我们着重谈谈水环真空泵叶轮佳圆周速度的确立。

　　叶轮圆周速度to的大小决定了气体被压缩的程度，为获得需要的压缩比内/p所必需的叶轮小圆周速度为：P.??吸入压力，Pa小??叶轮压头修正系数，y工作介质重度，N/m3 102Pa，得：U2min=13.5~17.5m/s得出后，还需对其进行优化，此时应考虑多种因素，下面一一详述。

　　温效率is的影响泵等温效率可用下式表示：不一致引起的能量损失。

　　7??机械效率。衡量轴承、填料与轴的摩擦损失，随转速降低而略有升高。7/m=0.985~0.99 VV容积效率。衡量吸入气体的充满程度、泄漏损失及余隙损失。

　　为实际气量，由试验装置测得。

　　水泵技术2000.3（为理论气量，可由公式计算。

　　气体水力损失，7h=0500.70这里主要分析上述各个效率在高效区102Pa）随变化规律，并用下述试验验证。

　　试验验证为使试验结果有普遍意义，试验方案的设计原则为：确保泵周速覆盖真空泵正常工作范围，即可在13. 517.5m/s之间调节。改变周速可通过改变泵轴转速或叶轮外径达到。但改变叶轮外径难以达到调速范围要求，试验结果也掺杂了几何尺寸变化的影响，造成分析困难。而改变转速不存在上述问题，且容易实现，故采用改变转速之方案。同时，考虑到泵升速后功率增大引起原泵轴过载及气量增大引起原窗口的不适，决定采用周速在17.5m/s左右的泵进行降速试验。，三挡周速，试验结果见。

　　随变化很小，为分析简便起见，取=0.99，7=0.94，故仅分析rj，rj，及17h的变化即可，表1即是试验杲在A=450hPa时，三个效率变化情况。

　　表1 +随《2变化规律吸人气体的充满程度，表示了进入叶轮气体空间气量的多少，与吸气窗口速度、叶轮长径比及其圆周速度有关。对应确定的泵及工况，则只随变化，随着的的降低，叶轮转过相同角度所用时间变长，吸入气体的充满程度提高。

　　泄漏损失，是指泵内压缩腔的气体通过叶轮与分配板（器）之间的轴向（径向）间隙又重新回到吸人腔引起的气量损失，与压缩腔和吸人腔的压力差、间隙大小及叶轮周速有关。泵及工况确定后，只与周速有关。它可分为两项：沿方向，通过间隙从压缩腔回串到吸入腔，因此处压缩腔与吸人腔之间有水环补充水流人，所以此间隙内也充满水，封堵了气体回串的通路，故只要补充水正常，该处泄漏可以忽略。

　　与反方向，通过间隙从压缩腔回串到吸人腔。随着U2的降低，对泄漏的阻碍作用变弱了，泄漏损失随之增大。

　　余隙损失，是指排出腔内没被排出的残余气体推开与叶轮轮毂相接触的水环随叶轮又重新回到吸入腔引起的气量损失。它主要发生在高真空区（A<300hPa），对我们研究的高效区影响不大。

　　上述各项综合的结果，在较高to时，TJv随山降低急剧下降，奶较低时，变化不大，见表1 2.4随《2变化规律水环水力损失包括两部分：a）水环沿泵体、叶轮壁面流动时的沿程及局部损失，其大小可表示为，其中阻力系数，与过流壁面粗糙度、形状及尺寸有关。泵结构一定时，范ㄖ担柿随助降低而减小。

　　b）叶轮内外的水环在其外径处动量交换引起的损失。取决于叶轮之外水环速度大小及方向与叶轮出口处水环速度大小及方向的一致性，两者偏离越大，水环撞击损失越大。与叶轮出口角度和泵体的匹配程度有关，与叱大吸气量水泵技术2000.3小关系不大。

　　气体水力损失也包括两部分气体以一定的速度通过吸、排气窗口时引起局部损失，速度越高，损失越大。对确定的泵，吸、排气窗口面积一定，随着助的降低，气量减小，窗口速度变低，该损失变小。

　　过压缩和压缩不足引起的能量损失对一台泵而言，排气窗口始角是根据一种吸入压力设计的（见）。实际使用时，吸人压力是变化的。当实际吸入压力高于设计吸入压力（低真空）时，排出口处腔内气体压力/V大于外部压力ft，即产生过压缩，尸2通过膨胀降为ft，引起能量损失（见）。当实际吸入压力低于设计吸入压力（高真空）时，<朽，即压缩不足，外部气体流人工作空间，引起能量损失（见），随着奶的降低，压缩不足区域变窄，过压缩区域变宽，对应设计吸入压力（高效区）排出窗口始角变得不适应，损失增加。

　　上述各项中，水环水力损失和气体窗口损失起主要作用，所以，水力效率77-随奶降低压缩比朽/Pl不正常特性而升高，见表1.综合各个效率随助变化情况，泵的等温效率7U随叶轮周速U2的降低而升高，见和表1. 2对泵工作稳定性的影响本研究的实验泵和叶轮俱由兰州水栗总厂提供，谨对该厂表示诚挚感谢。