浅谈叶型对离心泵性能的影响

熊小刚

摘要：离心泵是靠叶轮的旋转来抽送水的，那么叶轮的结构形式对水流在叶轮中获得的能量、外加轴功率等性能之间存在着什么样的关系呢？本文将对这些方面作简要介绍。

关键词：离心泵;叶型;性能;影响

一、叶轮的叶型

根据叶片出口安装角度[β2]的不同，可将叶轮的形式分为以下3种。

（1）前向葉片的叶轮

叶片出口安装角[β2]>90°，如图1a、b所示，其中，图1a所示为薄板前向叶轮，图1b所示为多叶前向叶轮。这类叶轮流道短而出口宽度较宽。

（2）径向叶片的叶轮

[β2]=90°，如图1c、d所示，其中，图1c所示为曲线型径向叶轮，图1d所示为直线型径向叶轮。前者制作复杂，但损失小，后者则相反。

（3）后向叶片的叶轮

[β2]<90°，如图1e、f所示。其中，图1e所示为薄板后向叶轮，图1f所示为机翼形后向叶轮。这类叶型的叶轮能量损失小，整机效率高，运转时噪声小，但压力较低。

二、叶型对离心泵性能的影响

从欧拉方程可以看出，叶轮类型不同，离心泵理论特性曲线斜率值也不同。前向叶型的叶轮，[β2]>90°，[HT]将随着[QT]的增加而增加;后向叶型的叶轮，[β2]<90°，[HT]将随着[QT]的增加而减少;径向叶型的叶轮，[β2]=90°，[HT]与[QT]的变化无关。

3种叶型的理论流量与理论功率的[QT-PT]特性曲线如图2所示。从图2中可以看出，前向叶型的泵所需要的轴功率随流量的增加而增加得很快。因此，这类泵在运行中增加流量时，原动机超载的可能性比径向叶型的泵大得多，而后向叶型的叶轮一般不会发生原动机的超载现象。这也是后向式叶型被离心泵广泛采用的原因之一。

理论扬程[HT]与出口安装角[β2]之间的关系可由式（1）表示。如图3所示，在叶轮直径固定不变且转速相同的条件下，对于[β2]<90°的后向叶型的叶轮（见图3a），[cotβ2]>0，则[HT90°前向叶型（见图3c），[cotβ2<0]，则[HT>U22g]。

[HT=1g（u22-u2F2QTcotβ2）]                                              （1）

可见，具有前向叶型的叶轮所获得的理论扬程最大，其次为径向叶型，而后向叶型的叶轮的理论扬程最小。前向叶型的泵虽然能提供较大的理论扬程，但由于流体在前向叶型的叶轮中流动时流速较大，在扩压器中流体进行动、静压转换时的损失也较大，因而总效率比较低。所以，离心式泵全部采用后向叶型的叶轮，这样一来还可以避免发生电动机的超载现象。