水环泵-喷射泵

§2- 4 水环泵 水环泵也称液环泵 ( 属于容积式泵 ) : 利用叶轮与 壳体的偏心布置，叶轮旋转时壳体中的水在离心力 的作用下形成水环，使叶片间容积作周期变化以产 生吸排作用的泵。

一.水环泵的种类1.按作用数分：单作用和双作用。 2.按流体进入叶轮的流向分：轴向单作用、轴向 双作用和径向双作用。 3.按叶轮的结构形式分：开式和闭式、径向叶片 和前弯叶片。 图示

二.水环泵的结构原理

1.基本组成：由叶轮(转子)、泵壳(定子)、端盖等组成。

2.装配关系：端盖上开有两半月牙形吸、排口。叶轮有若干径向叶片或前弯叶片(叶片不象叶片泵 的叶片能滑动),当叶轮旋转时，积存在偏心泵壳 里的液体受离心力作用，在泵壳内形成水环(以 水环作为定子)。水环、叶轮轮毂和叶片之间被 围成封闭空间。

3.吸排原理：水环泵的工作原理(以单作用为例)当叶

轮回转时，泵壳内的工作水被带动回转，形成一个紧 贴泵壳内壁的水环。水环内表面与叶轮轮毂表面及两 侧盖之间形成一个月牙形的工作腔室，并由叶片分隔 成若干个互不相通的工作小腔。由于叶轮和泵壳是偏 心布臵，这些封闭空间的容积在回转一周中经历着由 小到大，又由大到小的变化，遂从端盖上的吸、排液 口进行吸入和排出。图示 除上述单作用水环泵外，如将泵腔做成椭圆，并将 叶轮同心地安装在椭圆形泵壳中，则叶轮每转一周就 会产生两次吸、排作用，这就构成了一 双作用水环泵。 初次起动前，应先打开引水漏斗上的旋塞，向水环泵 内灌水。

4.水环泵的应用场合：水环泵属容积型泵，它主要 用来排送气体或气液混合物，因具有抽真空的能 力，故常用为自吸离心泵的引水装置。

三、水环泵的工作(性能)特点 图示1. 理论流量主要取决于叶轮的尺寸和转速。 2. 抽 吸 能 力 强 。 单 级 泵 可 达 最 高 极 限 真 空 压 力 为 30mmHg。 3. 效率低。抽送气体时约 30%~ 50%,若抽送液体不大 于20%,故一般不用来输送液体。 当 x (压力比) = xr (临界压力比)时，效率最高。 4. 水环真空泵的流量和所能产生的真空度随工作水温增 加而减小。原因是工作水温度高水易汽化，反之则相反。

5. 所能达到的压力比 x(排出与吸入绝对压力 之比)取决于叶轮的尺寸和转速。工作时: 当 x≤xr(临界压力比)时，理论流量不变，实际 流量随x增加而减少； 当 x > xr 时，流量迅速减少； 当x =xmax (极限压力比)时，流量为0。见图 ∴无需设安全阀

6. 结构简单，维护方便，工作平稳，噪声小， 工作过程接近等温压缩，无直接摩擦的零部件， 宜输送易燃易爆与高温下

易分解的气体，以及 气液混合物，但不宜输送含颗粒杂质的混合液。

⑷ 转速相同，比转数不一定相同，ns大，n不一定高， ns小，n不一定就 低。 ⑸ 比转数相同的泵，可能具有不同的效率。 ⑹ 相似的泵在相似工况下，比转数相等，但同一台泵 在不同的工况下(转速不同)工作时比转数并不相等。

第四节 离心泵的自吸引水方法：⑴ 充水启动，船用泵一般不采用； ⑵ 采用泵本身结构上的设计有特殊形状的流道和气水 分离空间来达到自动引水； ⑶ 采用机械引水装置，即设置真空泵(附设在离心泵 上或设置集中式真空系统)

一、自吸式离心泵具有汽水分离器的自吸离心泵 内混式(循环回流量是从叶轮的进口流入);见下图 外混式(循环回流的气液混合过程，大部分在叶轮外 圆周处进行);见下第2、3图 带导叶的自吸离心泵，原理同外混式。

二、带真空引水泵的自吸式离心泵1. 附设引水泵(带离合装置)见下第6图 2.喷射引水泵 见下第7图

喷射泵种 类：按工作流体的种类，可分为液体射流泵和气体射流泵(喷射泵)两种。 用 途以水为工作流体的称水喷射泵，以蒸汽为工作流 体的称蒸汽喷射泵。常用做冷凝器和海水淡化装臵等的 真空泵及锅炉给水泵、扫舱泵、舱底水泵等。

第一节 水射水泵 1. 结构组成：喷嘴、吸入室、混合室和扩压室见下2图 2. 工作原理：当具有一定压力的工作流体通过喷嘴以

一定速度喷出时，在喷嘴出口周围形成低压，将被输送 介质吸入。然后和工作流体混合，这时工作流体的速度 减小，被输送介质的速度增加，两股流体在喉管内混合 并进行能量交换，从而获得其动能和热能(工作介质为蒸

汽的情况),并在截面逐渐增大的扩压器中大部分动能转 换为压力能，使压力进一步提高，最后经排出管排出。

喷 嘴：喷嘴采用收缩圆锥形、流线形和孔板等形式，出口处有一圆柱段长度为喷孔直径的0.25倍，使射流从喷嘴 喷出时保持一定的方向。喷嘴的作用是把工作水流的压力 能转变为动能。喷嘴引起的水力损失称为喷嘴损失。 通常，由离心泵供应工作压力Pp为 0.3~1.5 MPa的工 作水流，经喷嘴射入吸入室，压力降到吸入压力ps,从而 将压力能转换为动能，在喷嘴出口形成流速v1可达 25~ 50 m/s的射流。工作水体积流量QP主要取决于工作压降 (PP-PS)和喷嘴出口孔径d1,即：

式中：φ 喷嘴的速度系数，通常取 0.97。

吸入室： 喷嘴后的射流流束由于其外围部分逐渐与周围介质掺混，使保持V1流速的流核区逐渐缩小，以 至最终消失，形同收缩的圆锥体；与此同时，流束的 边界层在射流方向则逐渐扩大

,使流束形成扩张的圆 锥体。边界层的流束在内表面处与流核区的流速相同， 并沿径向递减，在其外表面处则与周围介质的流速相 等。当这圆锥体状的流束与混合室的壁面相遇后，流 束的横截面积就不再扩大。这时，横截面上的流束分 布很不均匀。

混合室 又称喉管：混合室的作用就在于使流体充分的进行动量交换，以使其出口外的液流速度尽可能趋 于均匀。实验表明，进入扩压室时的液流速度越均匀， 扩压室中的能量损失就越小。

混合室通常做成圆柱形或者是圆锥形与圆柱形 的组合形式。当混合室进口部分做成圆锥形时，其 进口能量损失最小。混合室长度过短，会使出口速 度不均，这样，扩压室中的流动损失就会增大；而 混合室长度过长，不仅没有必要，还会使摩擦损失 增加。混合室的长度通常为其圆柱段直径线的6~7 倍。混合室圆柱段的截面积f3与喷嘴出口的截面积f1 之比称为喉嘴面积比(简称面积比),用m表示。

m =圆柱段的截面积f3 /喷嘴出口的截面积f1喉嘴面积比是决定喷射泵性能的最重要尺寸参数。 实际应用的水射水泵m约在0.5~25范围内。

喷嘴出口至混合室进口截面的距离LC叫喉嘴距，它 对水射水泵的工作性能也有较大影响。 LC太大时，由于与壁面相交前的流来太长，被引 射进入混合室的流量就太多，以致不能将其增压到足 够的排出压力，混合室外周就会出现倒流现象，便能 量损失增加； LC大小时，又会使混合室的有效长度缩短，不能 充分进行动量交换，以使流束的流速更趋均匀，也同 样会使能量损失增加。最佳喉嘴距太大致可按0.5m1/2 选取，一般多在(0.5~2)d1范围内。

混合室的水力损失除混合室进口损失、混合室摩擦 损失外，最主要的是混合损失。它是速度相差很大的 工作流体和被引射流体在混合过程中进行动量交换而 引起的能量损失，是喷射泵的主要能量损失之一。

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