水力损失模型优化方案

离心泵内的水力损失主要由吸水室、叶轮和蜗壳（或导叶、环形压水室）等过流部件产生，其中吸水室内的损失非常小，通常可以忽略不计。

1.叶轮内的水力损失^［8-10］

（1）全工况下进口冲击损失

式中 k₁——损失系数，可取0.7～0.9。

（2）流道内的摩擦损失

式中 λ₁——水力摩擦阻力系数；

l_1a——叶轮流道长度；

v_1a——叶轮进出口轴面速度的平均值；

D_1a——流道水力当量直径，可取进出口水力当量直径的平均值。

λ₁=[1.74+2×lg（D_1a/2δ₁）]^-2

（3）扩散损失

式中 k₃——损失系数，可取0.1～0.2。

（4）进口液流由轴向变为径向产生的水力损失

式中 k₄——损失系数；

v_s——叶轮进口无冲击时的速度（m/s）；

D_e——叶轮进口有效直径（m）；

Q_s——无冲击损失时的流量（m³/s），计算公式如下：

（5）出口水力损失

式中 k₅——损失系数，

（6）叶轮内的总水力损失

2.蜗壳内的水力损失^［8］

（1）流道内的摩擦损失

式中 λ₂——水力摩擦阻力系数；

l_2a——流道长度（m）；

D_2a——蜗壳等效圆管直径。

（2）扩散损失

式中 k₇——损失系数，可取0.2～0.5。

（3）蜗壳内的总水力损失

Δh_vol=Δh₆+Δh₇ （2-22）

3.导叶内的水力损失^［9］

（1）进口冲击损失

式中 k₈——损失系数；

（2）流道内的摩擦损失

式中 λ₃——水力摩擦阻力系数，λ₃=［1.74+2lg（D_3a/2δ₃）］^-2；

δ₃——导叶表面粗糙度（m）；

v_3a——进、出口过流断面上的平均速度（m/s），即

D_3a——流道水力当量直径（m），可取进、出口水力当量直径的平均值；

l_3a——流道长度（m）；

F₄——导叶出口面积（m²）；

F₃——导叶进口面积（m²）；(www.xing528.com)

φ——扩散角。

（3）扩散损失

式中 k₁₀——损失系数；

w₃——导叶进口相对速度（m/s）；

w₄——导叶出口相对速度（m/s）。

（4）正反导叶间弯道的水力损失

式中 k₁₁——损失系数，对于方形截面

k₁₁=2［0.124+0.274（a/R）^3.5］

v_inf——反导叶进口速度（m/s）；

a——截面的平均边长（m）；

R——弯管中心线的曲率半径（m）。

（5）导叶内的总水力损失

若不带反导叶，则导叶内的总水力损失为

Δh_dif=Δh₈+Δh₉+Δh₁₀ （2-27）

若带反导叶，则导叶内的总水力损失为

Δh_dif=Δh₈+Δh₉+Δh₁₀+Δh₁₁ （2-28）

4.环形压水室内的水力损失

（1）流道内的摩擦损失 可根据等效圆管损失进行计算，即

式中 λ₄——水力摩擦阻力系数；

l_4a——流道长度（m）；

v_4a——螺旋流道过流断面上的平均速度（m/s）；

D_4a——流道水力当量直径（m），

式中 D₆——环形压水室基圆直径（m）；

F₆——过流断面面积（m²）；

δ₄——表面粗糙度（m）。

（2）局部损失

式中 k₁₃——损失系数；

v_d——环形压水室出口的平均速度（m/s）；

v₄——导叶出口的平均速度（m/s）。

（3）环形压水室内的总水力损失

Δh_ann=Δh₁₂+Δh₁₃ （2-31）

5.总水力损失

若离心泵由叶轮和蜗壳组成，则总水力损失为

Δh=Δh_imp+Δh_vol （2-32）

若离心泵由叶轮、径向导叶和环形压水室组成，则总水力损失为

Δh=Δh_imp+Δh_dif+Δh_ann （2-33）

6.实际扬程

离心泵的实际扬程等于理论扬程减去全部的水力损失，即

H=H_t-Δh （2-34）