混流泵是介于离心泵和轴流泵之间的一种水泵。
一、工作原理
混流泵叶轮旋转时,对液体的作用既有离心力又有轴向推力,使液体斜向流出叶轮。离心力让液体获得向外的速度,轴向推力则推动液体沿轴向流动,这种复合的作用方式使得混流泵兼具了离心泵和轴流泵的部分特点。
1.叶轮旋转产生的作用力
当原动机带动混流泵的叶轮旋转时,叶轮对液体产生两种力的作用。
(1)离心力
叶轮的旋转使液体获得离心力,就像在离心泵中一样,液体被甩向叶轮的外周。离心力使液体具有向外的速度分量,促使液体向泵壳的四周流动。
(2)轴向推力
由于混流泵叶轮的形状和安装角度特殊,在旋转过程中还会给液体一个轴向的推力,使液体沿着泵轴的方向流动。
2.液体斜向流出叶轮
在离心力和轴向推力的共同作用下,液体以与泵轴成一定角度的方向斜向流出叶轮。既不是像离心泵那样完全沿径向流出,也不是像轴流泵那样近乎沿轴向流出。
3.压力的形成与液体运输
(1)压力回收
液体从叶轮流出后进入泵壳或导叶等部件。泵壳的形状类似于蜗壳,可将液体的速度能转化为压力能,导叶也能起到引导液体流动、回收压力的作用,从而使液体的压力进一步提高。
(2)液体排出
经过压力提升后的液体,最终通过泵的出口被排出泵体,实现液体的输送。
二、结构组成
(1)外壳
具有耐压结构,用于容纳由叶轮和轴组成的旋转体,并能有效排出液体。
(2)叶轮
通过多个叶片旋转来排出流体,叶片的流体出口角度与轴向呈对角,是实现液体输送的关键部件。
(3)主轴
是叶轮附着并旋转的部件,负责向叶轮传递动力。
(4)轴承
支撑主轴和叶轮,保证泵的稳定运行,承受泵运行时的推力。
(5)轴封
防止轴与壳体之间通道漏水的密封装置。
三、性能特点
1.流量与扬程
混流泵的比转速高于离心泵,低于轴流泵,一般在300-500之间。其扬程比轴流泵高,但流量比轴流泵小,比离心泵大。例如,一些中、小型混流泵的流量范围在130-17000cm3/h,扬程为3.5-30m。
2.效率
混流泵的效率略低于离心泵,但高于轴流泵,并且高效区较宽广,在较大的流量范围内都能保持较高的效率。
3.轴功率
流量变化时,混流泵的轴功率变化较小,动力机可经常处于满载运行;而轴流式泵的截止轴功率是额定值的两倍以上。
4.抗汽浊性能
相对较好,运行平稳,所需的吸入压力约为轴流泵的1/2。
5.噪音
在整个工作范围内噪音较低。
6.应用范围
广泛应用于农业灌溉、城市给排水、工业用水、火电厂冷却水、海水取水等领域。例如,可用于农田排灌、城市的雨水排放和供水、工厂的循环水系统等。
四、优缺点
(1)优点
1.具有大的流量:由于混流泵的流路设计较为简单,不会出现狭口情况,所以其流量大,适合输送大量介质。
2.能耗低:混流泵工作时,由于叶轮设计使之流动情况比较稳定,少一些能量损失,使得电机所需的能量小。
3.噪音小:叶轮设计合理,流动稳定,不会出现气蚀现象,自然而然的减少了泵的噪声。同时,混流泵的液体流动速度相对较低,因此流体冲击噪声较小。
4.适合长时间工作:混流泵的轴向叶轮流量线接近电机功率,使得泵的效率和稳定性都比较高,因此适合长时间工作。
(2)缺点
1.泵的压力比较低:混流泵的流道直径较大,不适合输送高压介质。
2.不适合输送高粘度液体:由于混流泵流道直径较大,只适合输送粘度较低、液体较清澈的介质。
3.泵的抗堵性较差:由于混流泵的叶轮与流道之间的间隙较小,机械杂质容易附着在叶片上,导致堵塞。