涡流泵原理是什么（旋涡泵的主要结构及工作原理）

01 旋涡泵的工作原理

旋涡泵(也称涡流泵)属于叶片式泵。

旋涡泵通过旋转的叶轮叶片对流道内液体进行三维流动的动量交换而输送液体。

泵内的液体可分为两部分：叶轮凹槽间的液体和泵与叶轮间流道内的液体。当叶轮旋转时，流道内液体圆周速度小于叶轮圆周速度，叶轮内的液体在离心力作用下从叶轮凹槽甩到流道中，然后在液体间剪切力作用下减速，将能量传递给流道中的液体。叶轮凹槽在甩出原有液体的同时，内部压力降低，从而将流道内的液体吸入凹槽。这样使得液体产生与叶轮转向相同的“纵向旋涡”，如图2。此纵向旋涡使流道中的液体多次返回叶轮内，再度受到离心力作用，而每经过一次离心力的作用，扬程就增加一次，因此旋涡泵具有其他叶片泵所不能达到的高扬程。需要注意的是，同一个液体质点并不是在纵向旋涡作用下通过每个叶轮凹槽，也不是所有液体质点都通过叶轮。随着流量的增加，液体产生纵向旋涡的次数减少，扬程降低。当流量为零时，液体产生纵向旋涡的次数最多，扬程最高。

涡流泵原理是什么（旋涡泵的主要结构及工作原理）

图2 旋涡泵结构示意图

旋涡泵叶轮具有开式和闭式两种，闭式叶轮叶片凹槽内设有中间隔板，如图2(a)所示。开式叶轮无中间隔板。

02 闭式旋涡泵

(1) 闭式旋涡泵结构

闭式旋涡泵结构如图3所示，主要由叶轮、泵体、隔舌组成。图中流道两端(或一端)与进口或出口相通，称为开式流道。叶轮上开有平衡孔，用于平衡轴向力。液流由入口进入，在叶轮带动下做纵向旋涡运动获得能量，由出口排出，靠近出口侧叶片间液体随叶轮回到泵入口。

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图3 闭式旋涡泵

1—叶轮；2—泵壳；3—隔舌；4—流道；5—平衡孔

(2) 闭式旋涡泵特点

① 闭式自吸泵没有自吸能力，不适用于气液混输。

入口气体随液体混入叶片凹槽，由于液体和气体密度不同，密度大的液体在离心力作用下甩到叶片凹槽外侧和流道中，气体留在叶片凹槽根部，在出口侧液体由出口流出，叶片凹槽根部的气体随叶轮回到入口，无法实现排气。闭式旋涡泵如要具备自吸能力，需在出口侧加设辅助装置，使得液流流向叶片凹槽根部将气体排出，并有气液分离和液体回流结构。

②闭式旋涡泵汽蚀性能较差。

入口液流由叶轮外缘流向叶片凹槽根部，流速分布不均，冲击较大，因此闭式旋涡泵汽蚀性能不如开式旋涡泵。

③闭式旋涡泵一般为单级或两级。

④闭式旋涡泵效率一般为35%~45%，高于开式旋涡泵。

03 开式旋涡泵

(1)开式旋涡泵结构

开式旋涡泵结构如图4所示。与闭式旋涡泵采用开式流道不同，开式旋涡泵通常采用闭式流道，吸入口和排出口开在叶片根部，与流道互不相通。除闭式流道结构外，开式旋涡泵还有一种采用向心开式流道的结构。两种结构均有自吸能力。

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图4 开式旋涡泵

1—吸入口；2—排出口；3—叶轮；4—流道；

(2)开式旋涡泵特点

①开式旋涡泵配闭式流道或向心开式流道具有自吸能力，可用于输送含气液体。

开式旋涡泵自吸过程由吸气、压缩、排气组成，与水环真空泵相似。当泵启动时，吸入口的叶片凹槽内的液体被甩入流道，叶片凹槽形成真空，将气体由吸入口吸入；随着叶轮回转，流体压力变大，气体密度小，被压缩在叶片根部，体积不断缩小；排出口开在流道尽头并靠近叶片的根部，当液体到流道尽头时，会急剧变为向心方向流入叶片凹槽，将气体从排出口挤出，液体则留在叶片凹槽内随叶轮旋转回到入口，如此循环实现吸排气。

②开式旋涡泵汽蚀性能较闭式旋涡泵好。

开式旋涡泵吸入口开在叶片凹槽根部侧面，液体侧向流入叶片凹槽根部，然后在离心力作用下甩向流道中，液流速度较均匀，冲击损失较少。

③开式旋涡泵效率较低，一般为20%~35%。

其中采用闭式流道的开式旋涡泵由于液流在排出口一侧由流道中急剧转向流入排出口，冲击损失较大，效率一般只有20%~27%。采用向心开式流道可以改善液流在排出口一侧的流动情况，效率提高到27%~35%。

④开式旋涡泵一般为单级或多级。