新型井泵导流壳水力设计

　　导流壳作用原理

　　导流壳与叶轮一起构成泵的过流部件，因此对水泵性能也有很大的影响，是除叶轮之外对水泵性能影响最大的一个零件。

　　但它与叶轮的水力设计有本质的不同，叶轮是旋转件，是给液体增加能量的零件，是流量和扬程的决定性零件，同时也是对水泵效率影响最大的零件，而导流壳是静止的，它不能给液体增加能量，而只能损失液体能量，导流壳的水力设计就是通过减小液体的能量损失来减小扬程和效率的降低。

　　导流壳与叶轮在水力设计中依据的设计理论也不同，它依据的不是叶片泵基本方程而是伯努利方程和速度矩保持性定理。

　　伯努利方程

　　z1 + p1 /γ+ v12 /2g = z2 + p2 /γ+ v22 /2g+Δh

　　式中

　　z1—流线起点的位能，也叫位置水头，m;

　　p1 /γ—流线起点的压力能，也叫压力水头，m;

　　v12 /2g—流线起点的速度能，也叫速度水头，m;

　　z2—流线终点的位能，也叫位置水头，m;

　　p2 /γ—流线终点的压力能，也叫压力水头，m;

　　v22 /2g—流线终点的速度能，也叫速度水头，m;

　　Δh—从流线起点到流线终点的能量损失，也叫损失水头，m;

　　1—脚标，代表计算流线起点的位置，比如前一级叶轮的出口;

　　2—脚标，代表计算流线终点的位置，比如后一级叶轮的进口。

　　导流壳的作用就是改变叶轮出口流出液体的流动方向，输送到下一级叶轮进口或泵的出口。流出叶轮的液体，其速度很大，在改变方向的输送过程中会造成较大的能量损失，叶轮进口或泵的出口要求液体速度比较低，我们设计导流壳的任务就是要改变液流方向和降低液体流速，并尽量减小其能量损失。

　　速度矩保持性定理

　　vuR=C 常数

　　速度矩保持性定理用在叶轮出口到导流壳进口及导流壳出口到叶轮进口之间的没有外力也没有叶片的自由空间，在这个空间，可以把液流的速度分解成圆周速度分量vu和轴面速度分量vm，vm=Q/ Fm，Fm是轴面的过流面积。在知道了导叶进口前的vu和vm之后，就可以计算出导叶进口安放角，在知道了叶轮叶片进口前的vu和vm之后，就可以计算出叶轮叶片的进口安放角。

　　在设计上，空间导叶导流壳与节段式导流壳的相同点是多叶片多流道以及都采用vuR等于常数的理论来计算导叶片的进口安放角，不同点是节段式导流壳的导叶是圆柱形叶片，各流线的进口安放角相等，而空间导叶导流壳的叶片都是三维扭曲叶片，各流线的进口安放角不相等。

　　实践上已经证明空间导叶导流壳是一种很理想的导流壳，国外很多深井离心泵效率都高于蜗壳式单级离心泵的效率，但是不知道什么原因，我们自己设计的深井离心泵往往效率很低，所以我对我们目前采用的vuR等于常数的理论来计算空间导叶的进口安放角的理论产生了怀疑，需要进行一些研究，欢迎大家参与。

　　关于空间导叶的详细设计方法，请大家自己看《现代泵技术手册》，有什么问题都提出来，大家一起在论坛讨论。

　　多级泵的导流壳有很多种，而且还可以创造出很多种来，不同的导流壳会有不同的设计方法，但其作用原理和设计理论是基本相同的。为了让大家更快的学会多级泵导流壳设计方法，先介绍一种最简单的圆柱形叶片的反导叶设计方法。