2　不同出口安放角对离心叶轮气液输送特性的影响

叶片的出口安放角β2是叶轮的关键结构参数之一，对泵的性能参数有非常重要的影响。对于低比转速泵，增大β2可以提高扬程，减小圆盘摩擦损失，从而可以提高泵效率。水泵一般推荐的出口安放角范围[7]是22°～30°。谢鹏等[8]给出的气液离心叶轮出口安放角范围是32°～45°。本文取20°、25°、30°、40°、50°五组。在保持叶轮其他几何参数不变的条件下，只改变出口安放角β2，研究出口安放角β2对离心泵气液输送特性的影响。图1为蜗壳及离心叶轮区域示意图。

（1）纯液相工况。在纯液相工况下，不同出口安放角下的性能预测曲线如图2和图3所示。

从图2和图3中可知，不同出口安放角的离心泵外特性曲线走势类似，随着流量的增加，增压短暂上升之后逐渐降低，而效率先逐渐升高，达到峰值后逐渐下降，但变化越来越平缓。该结果与理论分析结果相同。在体积流量为100m3/h工况下，出口安放角从20°增加到50°时，增压由0.775MPa增加到0.801MPa，效率由84.8%降低到83.4%。由图2和图3可知，纯液相下出口安放角对离心泵的效率、增压等性能参数有一定的影响，但不太明显。

（2）气液两相工况。在气液两相工况下，不同出口安放角下的性能预测曲线如图4和图5所示。

由图4和图5可知，不同出口安放角的叶片增压随含气率的总体变化趋势基本相同，即随含气率的升高增压逐渐降低；在含气率低于5%时，出口安放角较大的叶片增压能力更强；随着含气率的不断升高，到7.5%以上时，增压能力明显下降，但大的叶片出口安放角（40°、50°）下降比小的叶片出口安放角（20°、25°、30°）下降幅度要小。随着出口安放角的增大，叶片弯曲程度减小，流道相对变短，叶片受力增加，叶片对流体做功增加，反映在外特性上就是泵增压升高。随着含气率从2.5%增加到12.5%，叶片出口安放角为30°的离心泵效率下降了不到10个百分点，其他角度的离心泵效率平均下降了15个百分点。这是因为出口安放角过大会使得叶片间流道弯曲严重，流道变短，水力损失增大比较明显；而出口安放角过小会使得叶轮出口速度圆周分量减小，另外出口安放角过小也不利于气液两相充分混合。