[发明专利]差速涡轮离心泵

说明书

本发明涉及一种流体机械中的离心泵。

离心泵是通用机械，广泛地应用于国民经济的各个领域。但是，现有离心泵存在两个突出的问题：一是其基础理论很不完善，起不到应有的理论指导作用。二是其基本结构不合理，导致效率低，扬程不可调节，由此造成的能源浪费相当可观。

1、现行离心泵基础理论及其存在问题

现行离心泵理论，在无限多无限薄叶片的假设前提下，以欧拉涡轮方程为基础（参见文献1），由此所得离心泵H＝f（Q）方程为（参见文献2）：

H = U 2 2 g - U 2 g - ctg β 2 F ( 1 ) ]]>

式中，H-离心泵单位重量流体能量（以下简称流体能量，俗称扬程）

μ2-叶轮圆周速度，

β-叶片角，

F-流道截面积，

Q-流量，

g-重力加速度，

脚注2-表示叶轮出口端。

但是（1）式与试验曲线的误差很大，各国学者们修正了百余年，至今仍然效果不大。

本发明人认为，欧拉涡轮方程缺一项二分之一科氏惯性力矩，因此做了修正（详见文献3）。相应的涡轮轴功方程为：

H= (V₁²-V₂²)/(2g) + (W₂²-W₁²)/(2g) （2）

式中，H-单位重量流体涡轮轴功，

ν、ω-流体的绝对和相对速度，

g-重力加速度，

脚注1-表示叶轮进口端。

又认为，欧拉方程是涡轮方程，既或修正之后也完全不适用于泵，并推导出涡壳式离心泵实用H＝f（Q）方程（详见文献4）。将该方程适当简化后变为

H = V 2 τ 2 g - K Q 2 2 g F 2 2 ( 3 ) ]]>

式中，K-涡壳式压出室形状系数

脚注τ-流体速度的切向（圆周）分量。

2、现有泵基本结构不合理

离心泵的全功能应为将机械能转化为流体能，并将此能量有效利用。在现有离心泵中，叶轮可将机械能转化为流体能，但如何有效利用叶轮功，由于基础理论不完善，采用了不合理的涡壳式压出室（或导叶）结构，由此造成了一系列的、长期以来难以克服的弊端，主要有：

1）、效率不高，突出表现在压出室内流体速度过高，能量损失过大。低比转数时圆盘摩擦损失很大，高压时容积损失相当可观。

2）、扬程不能调节，确定的泵在一定的转速下，额定工况扬程是不变量。实际上，泵经常偏离额定工况工作，由此造成的能源浪费也是很大的。

此外还有轴向力大，轴封要求高，型号繁多，离不开水力模型，提高转速时，汽蚀性能变坏。由于转速不宜过高，使得泵体笨重，费工费料等等。