水泵效率换算方法的比较

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1、http://www.paper.edu.cn水泵效率换算方法的比较胡大明河海大学现代农业工程学院，南京（210098）E-mail：hhu131420@163.com摘要：由于水泵内能量损失的复杂性以及对于损失原因存在争议，原型泵与模型泵效率换算至今未有一致确认的统一公式。本文分析了目前常用的水泵效率换算公式，并通过实际算例比较了各典型常用公式的原型泵效率换算结果，给出了选用常用水泵效率公式的建议以方便实际生产应用。关键词：水泵，效率换算中图分类号：TV2141．引言在泵站工程设计中，要预先知道水泵的各种特性，给泵站设计提供必要的依据。对于大中型泵站，通常要经过模型实验来确定这些特性

2、，由模型试验结果换算至原型,其中流量、扬程特性按水泵相似律进行换算,其换算结果和实际比较接近,而泵效率的换算目前一般是沿用泵行业中常用的Moody公式，但其换算结果与原型实测结果往往有较大的偏差。本文将分析泵效率换算中存在的问题，并提出一些建议，对其进行改进。2．效率换算的公式现将效率换算的公式的一般形式推导如下，以共深入研究的参考。泵内机械损失包括轴承、轴封对泵轴的摩擦损失和转轮圆盘损失。容积损失即泄漏损失。水力损包括过硫部分的摩擦损失和撞击损失。泵相对总损失δ可用下式表示：δ=δ＋δ＋δ＋δ＋δ摩轮漏撞阻δ正比于正压力及转速n，对于结构设计合理的泵，δ很小，相应的机械效率摩摩η>0

3、.95，如原型和模型的轴承、轴封等结构相同，则可以认为两者η相等。摩摩δ取决于转轮两侧的几何形状、尺寸、表面粗糙度、转轮室结构、液体的粘性、转速轮等因素。对于几何相似及工况相似的模型与原型水泵，可近似认为它们的轮盘损失相等。δ与减漏环及轴封的结构、转轮与泵壳的间隙大小、间隙表面情况、扬程、液体粘性漏及转速有关。对于结构合理的泵，泄漏损失通常很少，其相应的容积效率接近1。δ与流速平方成正比，与雷诺数无关，它由过流部分的几何形状和表面糙率有关设模撞型与原型撞击损失可用下二式表示：22VVmδ＝h/H=C或δ＝h/H＝C撞m撞mmm阻撞2gH2gHm式中h、C、H——分别为撞击损失绝对值、撞

4、击损失系数及平均流速。撞DmnmDn如模型与原型工况相似，就有：=。泵内所有速度都正比与D，而工况nHHm相似时，C＝C，则根据上二式，显然有δ=δ。m撞m撞关于摩阻损失δ，可用下二式表示：阻-1-http://www.paper.edu.cn22lmVmlVδ＝h/H=f()或δ＝h/H=f()阻m阻mmm阻阻R2gHR2gHmm式中h、f——为摩阻损失绝对值、摩阻损失系数；阻l、R——为流道长度及水力半径。δ阻fφ(Re)一般来说f为雷诺数的函数：f=φ(R)，故可得：==eδfφ(R)阻mmmem令：δ=δ=αδ.此处α=δ/δ，表示模型或原型的撞击损失在总损失中所撞mmm撞mm

5、占的比例，于是有：δ=δ−δ=δ−αδ=(1−α)δ代入得阻mm撞mmmmφ(R)φ(R)eeδ＝δ=(1−α)δ阻阻mmφ(R)φ(R)memmemH11泵的水力效率为：η＝==。于是得：水H+h1+h/H1+δδ1−η水η水mφ(Re)=⋅＝α＋(1−α)δ1−ηηφ(R)m水m水mem上式即为效率换算的一般形式，但必须注意这里是采用水力效率来推导的，现再进行简化如下。m设φ(R)=常数/(R)，指数m由所研究泵的具体结构决定，在相当宽阔的一段雷诺ee1−ηηR水水memm数范围内，可认为m为常数，于是可得：⋅＝α＋(1−α)()1−ηηR水m水eRemmRemnδ1−η水η水mR

6、emn再设α+(1−α)()≈(),则=⋅＝（)RRδ1−ηηReem水m水eδ1−η水Remn在上式中如设η/η=1，则==()。水m水δ1−ηRm水menδ1−η水η水mDmnHm2如模型与原型抽吸同一液体，υ=υ，则=⋅＝()()mδ1−ηηDHm水m水如试验时，模型与原型扬程相等，或H≥0.8H。则可写成：mδ1−η水η水mDmn=⋅＝()δ1−ηηDm水m水将以上各式中的水力效率η换算为总效率η，置换后的误差在式中的常数式指数中考水[1]虑，就得到常用的效率换算公式。目前国内广泛被人们用于原模型效率换算的公式有莫迪公式、Ackeret公式、Hutton公式、IEC995（19

7、91）公式，《泵站安装及验收规范》推荐公式等，它们有一定的相似性，有各有不同的特点，需要针对不同情况区别对待。基本分为适用最优工况(其它工况等值修正)和变工况条件两类.。例如,1942年美国工程师Moody提出的著名公式：DMη=1−(1−η)5和1948年瑞士Ackeret提出的适用于轴流式水轮机和水泵的公PMDP-2-http://www.paper.edu.cnReM式：η=1−(1−η)(0.5+0.55)式中Re为水流雷诺数。以及19