水泵容积损失分析与计算

泵内存在着许多间隙，而目间隙两端的压力不同，因此，液体通过间隙从高压侧向低压侧泄漏。于是，从泵内获得一定能量的液体，并没有完全输送出去，而以节流损失的形式将能量损失掉。

泵内的泄漏部位，因泵的结构不同而异，一般发生在下列地方:叶轮密封环、级间密封环、平衡轴向力装置等。

叶轮密封环的泄漏量q₁(图20-16)

图20一16 密封环处的压力差

式中Fm——密封环间隙的过流断面面积，

Hm——间隙两端的压力降;

b——密封环间隙;

u——流量系数。

(1)确定密封环间隙的压力降hm

假定泵腔内的液体以w/2旋转，其压力按抛物线规律分布。

由液体平衡微分方程

因质量力为离心力，则

由轴向力计算部分已知

则密封环间隙处水头h₁

另外.斯捷潘诺夫建议hm按下式计算

hm也可以近似按ns:的范围选取，当 其中H是叶轮的扬程。

(2)确定密封环间隙b对于大型泵（Q＞0.5m3/s)

对于小型泵

(3)确定流量系数u

1)平直密封环的阻力系数由进口阻力系数5₁附面层，沿程阻力系数λL/2b和出口损失系数(通常为1)组成，即

式中η密封环间隙进口圆角系数，一般取0.5~0.9,即51=0. 25~0. 45，大泵取大值，小泵取小值。

由此

λ和间隙中流动的雷诺数及表面粗糙度有关。缝隙中的流动，一般位于阻力平方区，λ值和雷诺数无关，可取λ=0.04~0.06.

λ值也可以根据雷诺数Re和相对粗糙度，借用圆管摩擦系数图表查得。

相对粗糙度为

式中b——密封环间隙;

k_s——绝对粗糙度，对光滑表面，k_s=0. 005 mm

雷诺数

式中u一泄漏速度;

um——密封环处的圆周速度;

,U'vZ+} 2

——间隙中液体相对速度;

v ——运动赫性系数。

速度需求出q才能确定，因此计算Re时，可先假定(即假定几值求q，进而求u),进行逐次逼近计算。

密封间隙长度L

2)齿形密封环的流量系数计算方法与上述相同，在结构每增加一个小齿，则增加一个进口阻力系数0.56₁η，和出口阻力系数a₁即

式中L——间隙为b的密封间隙长度。

a₁ ,  b₁，由表20-2选取。

表20-2 齿形密封的a₁和b₁