3　不同叶片数对离心叶轮气液输送特性的影响

对于比转速ns=60～180，离心叶片数Z建议取6～8[7]。对于较低比转速的泵，常用以下公式近似计算叶片数：

式中：β1s、β2s分别为叶片的进、出口安放角；r1、r2分别为叶片的进、出口圆半径。

代入数值由以上公式计算得Z=6，在不改变叶轮其他几何参数的条件下，研究叶片数对离心泵气液输送特性的影响，并另取一组叶片数为8进行对比。

（1）外特性。在气液两相工况下，不同叶片数的性能预测曲线如图6和图7所示。同一工况下，叶片数为8的离心泵增压和效率明显高于叶片数为6的离心泵。在含气率较低（5%以下）时，不同叶片数的离心泵增压曲线平缓，增压差别不大。在含气率高于5%工况下，不同叶片数的离心泵的增压随含气率的升高而下降，但叶片数少的下降更快。随着含气率的升高，不同叶片数的离心泵的效率下降，但叶片数为8的效率曲线斜率更小。离心泵气液输送过程中，性能降低主要是因为滞留在叶轮内的气泡积聚成气团并堵塞叶轮出口[6]。气液两相工况下，叶片数的增加使得叶片做功更多，流体获得的总功增加，液流中的气泡直径更小，气泡对流动的影响越小，液流的流动损失越小，因此叶片数大的增压和效率等水力性能也越好。

图6　不同叶片数下的入口含气率-增压曲线

图7　不同叶片数下的入口含气率-效率曲线

（2）内流场分析。不同叶片数的离心泵中截面静压力分布如图8所示。对于同一工况下，叶片数为8的离心泵比叶片数为6的离心泵同一截面压力要大。这与入口含气率-增压曲线一致。相比叶片数为6的叶轮，叶片数为8的叶轮进口存在明显的低压区。

图8　中截面静压分布云图

图9　中截面含气率分布云图

在不同含气率工况下，中截面含气率分布如图9所示。不同叶片数的离心泵中截面含气率分布情况随进口含气率的变化规律基本一致，即随着进口含气率的增大截面含气率也在提高。对于同一含气率工况，叶片数为8的离心泵要比叶片数为6的含气率要低，而且分布要均匀，这是因为越多的叶片数使得流体获得的能量越多，液流中的气泡直径越小，气泡分布越均匀。但叶片数为8的离心叶轮部分区域存在含气率骤升的现象。