2.2 泵内的各种损失及泵的效率
泵在把机械能转化为液体能量过程中,伴有各种损失,这些损失用相应的效率来表示。为了提高泵的效率,必须分析泵功率的平衡情况,弄清其来龙去脉,为减少损失提高效率指明方向。
下面按能量在泵内的传递过程,逐一介绍泵内能量输人和输出情况。
一、机械损失和机械效率(图2-5)
原动机传到泵轴上的功率(轴功率)首先要花费一部分去克服轴承和密封装置的摩擦损失,剩下来的轴功率用来带动叶轮旋转。但是叶轮旋转的机械能并没有全部传给通过叶级轮的液体,其中一部分消耗于克服叶轮前、后盖板表面与壳体间(泵腔)液体的摩擦, 这部分损失功率称为圆盘摩擦损失。
称为机械损失Pm'其大小用机械效率ηm来表示。 轴功率去掉机械损失功率的剩余功率用来对通过叶轮的液体作功,称为输入水力功率,用表示。机械效率为输人水力功率和轴功率之比,即
单级泵的泄漏量主要发生在密封环处,多级泵除此之外,还有级间泄漏。另外,泵平衡轴向力装置、密封装置等的泄漏量也应算在泵的容积损失之中。
上述轴承损失功率(Pm1)、密封损失功率(Pm2)和圆盘摩擦损失功率(Pm3)之和
二、容积损失和容积效率
输入水力功率用来对通过叶轮的液体作功,因而叶轮出口处液体的压力高于进口压力。出口和进口的压差,使得通过叶轮的一部分液体从泵腔经叶轮密封环(口环)间隙向叶轮进口逆流。这样,通过叶轮的流量Q1(也称泵的理论流量)并没有完全输送到泵的出口,其中泄漏量q这部分液体把从叶轮中获得的能量消耗于泄漏的流动过程中,即从高压(出口压力)液体变为低压(进口压力)液体。所以容积损失的实质也是能量损失、容积损失的大小用容积效率ηv来计算。容积效率为通过叶轮除掉泄漏之后的液体(实际的流量Q)的功率和通过叶轮液体(理论流量Q1)功率(输入水力功率)之比。
三、水力损失和水力效率
通过叶轮的有效液体(除掉泄漏)从叶轮中接收的能量(Ht)也没有完全输送出
去,因为液体在泵过流部分(从泵进口到出口的通道)的流动中伴有水力摩擦损失(沿程阻力)和冲击、脱流。速度方向及大小变化等引起的水力损失(局部阻力)。从而要消耗掉一部分能量。单位重量液体在泵过流部分流动中损失的能量称为泵的水力损失, 用h来表示。由于存在水力损失,单位重量液体经过菜增加的能量(H),要小于叶轮传 给单位重量液体的能量(Ht),即H=Ht-h。泵的水力损失其大小用泵的水力效率ηh
来计量。水力效率为去掉水力损失液体的功率和未经水力损失液体功率之比,即
泵内各种损失总和用总效率(简称泵效率)来表示,总效率为有效输出功率Pe和输