脉冲液体射流泵能量平衡的研究

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1、第3O卷第5期水力发电学报V01．3ONO．52011年10月JOURNALOFHYDROELECTRICENGINEERING0ct．．2011脉冲液体射流泵能量平衡的研究高传昌，张晋华，刘新阳，赵礼(华北水利水电学院，郑州450011)摘要：运用能量平衡原理，导出了脉冲液体射流泵内脉冲液体能量损失的时均压力比表达式，分析了影响泵内能量转换与耗损的主要因素，研究了主要流动部件的能量损失变化对射流泵性能的影响，并进行了相应的试验研究。结果表明：理论分析与试验结果基本一致，验证了脉冲射流是提高射流泵效率的有效途径。关键词

2、：水力机械；脉冲液体；射流泵；能量平衡；时均性能中图分类号：TVI36文献标识码：AStudyonenergybalanceofpulsedliquidjetpumpGAOChuanchang，ZHANGJinhua，LIUXinyang，ZHAOLi(NorthChina[nstituteofWaterConservancyandHydroelectricPower，Zhengzhou45001l，China)Abstract：Bytheenergybalancetheorem，aformulaoftime-aver

3、agepressureratioofenergylossforpulsedliquidinpulsed—liquidjetpumpwasderived，andthemainfactorswhichinfluencedtheenergyconversionandenergylossinthepumpwasanalyzed．Theinfluenceofenergylossesintheflowpassageonthepump’Sperformancewasstudied，andanexperimentaltestwasco

4、nducted．Resultsshowthatthetheoreticalcalculationsagreewiththemeasurements，andthatpulsedjetisaneffectivewaytoenhancethejetpump’Seficiency．Keywords：hydraulicmachinery；pulsedliquid；jetpump；energybalance；time—averageperformance0引言由于射流泵内两股不同压力的流体混合时产生较大的能量损失，因此射流泵的效率

5、低于叶片类型泵。提高射流泵的传能传质效率，一直是国内外学者所关注的课题。20世纪70年代以来，国内外学者主要从两种途径来提高射流泵的效率。一种途径是研制新型结构的射流泵，如采用多股射流、多级射，在提高射流泵效率方面取得了一定的进展；另一种途径是在相同的射流泵装置上，采用脉冲射流来提高射流泵的效率，这一研究受到各国学者的高度重视，并进行了大量的试验研究，研究结果表明，采用脉冲射流确实可提高射流泵的效率，并已应用于不同的实际工程，取得了显著的经济效益和社会效益。脉冲液体射流泵与恒定液体射流泵的内部流动结构不同“，造成二者内

6、部流体的能量传递、转换与耗损也不同，不能将恒定液体射流泵能量平衡的研究成果用于脉冲液体射流泵¨“。为此，本文运用能量平衡分析法，对脉冲液体射流泵内主要流动部件的能量转换与耗损进行研究，深入分析射流泵传能传质的机理和主要影响因素，阐明主要流动部件的能量变化及其对脉冲液体射流泵性能的影响。1脉冲液体射流泵能量损失的时均压力比1．1一维脉冲液体的时均动量方程和时均能量方程时均动量方程÷g(G2u2一GIU1)+P],1-2=∑一F(1)收稿日期：2010-11-30基金项目：水利部公益性行业科研专项经费资助项目(200801

7、011)；国家自然科学基金资助项目(50379013)作者简介：高传昌(1957一)，男，教授，博士．E—mail：gcc@ncwu．edu．ca200水力发电学报=÷fI_：dG(2)式中G，“为1—1断面上的重量流量和流速；G：，“：为2-2断面上的重量流量和流速，k。，k为1—1与2-2断面上的动量修正系数；p一：为1与2断面问液体的惯性力；G为重量流量。时均能量方程U1U2P1+PPlggzzL+—p1=p2+PP22ggzZ22-．I-2+P2ghns+p2ghnjl一2(j3)，l一2m1-2dG(4)hj

8、i-2=,式中，为1与2断面间的水头损失；h¨为1与2断面间惯性水头。1．2能量损失的时均压力比从能量平衡观点来看，脉冲液体射流泵时均值基本方程可写成，h(()=Olt(h一hl，1一h一hl，]一h，4一h)(5)式中h。为理想时均压力比；n为混合损失时均压力比；h，2为喉管沿程水力损失时均压力比；h为扩散管内的水力损失时均压力