第五章
喷 射 泵
?第一节
?水 射 水 泵
5-1 喷射泵
?靠高压工作流体经喷嘴后产生的高速射流
来引射被吸流体，与之进行动量交换，以
使被引射流体的能量增加，从而实现吸排
作用
? 常用的工作流体有水、水蒸气、空气
? 被引射流体则可以是气体、液体或有流动性的
固、液混合物
?喷射泵 -工作流体和被引射流体皆为非弹性
介质
?喷射器 -有一种为弹性介质 (气体 )
5-1 水射水泵的结构和工作原理
?以水为工作流体和为引射流体的水射水泵
?水射水泵主要由 喷嘴 1,吸人室 2,混合室 3
和 扩压室 4等几部分组成，如图 5— 1所示。
5-1-1 水射水泵的结构和工作原理
? 1．工作液体经喷嘴形成高速射流 。
? 喷嘴由收缩的圆锥形或流线形的管加上出口处一小段
圆柱形管道所构成
? 一般采用螺纹与泵体相连接，以便拆换
? 由离心泵供应 P为 0.3～ 1.5MPa的工作水流，经喷嘴射
人吸人室，压力降到吸人压力 Ps,从而将压力能转换
为动能，在喷嘴出口形成流速 v1可达 25 ～ 50m／ s的
射流。
? 工作水体积 Q,取决于 (pp-ps)和喷嘴出口孔径 d
? 喷嘴引起的水力损失称为喷嘴损失。
5-1-1 水射水泵的结构和工作原理
? 2．高速射流卷带被引射流体并与之在混合室进行动量交换
? 工作流体自喷嘴喷出
? 由于射流质点的横向紊动和扩散作用，与周围的介质进行动量交换并将
其带走，使吸人室形成低压，从而将被引射流体吸人
? 喷嘴射流流束由于其外围部分逐渐与周围介质掺混，使保持 v1流速的流
核区逐渐缩小，以至最终消失，形同收缩的圆锥体
? 喷嘴射流流束的边界层在射流方向逐渐扩大，形成扩张的圆锥体
? 边界层的流束，在内表面处与流核区的流速相同，并沿径向递减，在其
外表面处则与周围介质的流速相等
? 当这圆锥体状的流束与混合室的壁面相遇后，流束的横截面积就不再
扩大
? 这时，横截面上的流束分布很不均匀, 而混合室的作用就在于使流体充分
的进行动量交换，以使其出口外的液流速度尽可能趋于均匀
? 实验表明，进入扩压室时的液流速度越均匀，扩压室中的能量损失就
越小。
5-1-1 水射水泵的结构和工作原理
? 混合室又称喉管
? 常做成圆柱形
? 中、低扬程泵也可将混合室做成圆锥形与圆柱形相组
合，以减少混合时的能量损失
? 如流束与混合室的壁面相交于圆锥形部分，则流
束在随后锥形段的流动中压力还会下降，于是泵
内的最低压力将出现在混合室圆柱段进口截面 B
一 B处
? 随着动量交换的继续进行，流束渐趋均匀，压力
也逐渐升高，直至速度完全均匀后，压力的升高
也就停止；
5-1-1 水射水泵的结构和工作原理
? 混合室圆柱段的截面积／，与喷嘴出口的截面积
八之比称为喉嘴面积比 (简称面积比 )，
? 用 m表示。喉嘴面积比是决定喷射泵性能的最重要
尺寸参数。实际应用的水射水泵 m约在
? 0,5～ 25范围内。喷嘴出口至混合室进口截面的
距离／，叫喉嘴距，它对水射水泵的工作性能也
? 有较大影响。／，太大时，由于与壁面相交前的
流束太长，被引射进入混合室的流量就太多，以
致
? 不能将其增压到足够的排出压力，混合室外周就
会出现倒流现象，使能量损失增加；而／，太
5-1-1 水射水泵的结构和工作原理
? 小，又会使混合室的有效长度缩短，不能充分进
行动量交换，以使流束的流速更趋均匀，也同样
? 会使能量损失增加。最佳喉嘴距 J,大致可按 0,5
／阴选取，一般多在 (o,5～ 2)dl范围内，必要
? 时可通过试验来确定。混合室的长度通常为其圆
柱段直径 d,的 6斗 7倍；太短会使出口速度不
? 均，使扩压室的水力损失增大；太长则不仅没必
要，而且还会使混合室摩擦损失增大。此外，喷
? 嘴与混合室的同心度对喷射泵的性能也有重大影
响，必须予以保证。
5-1-1 水射水泵的结构和工作原理
? 混合室的水力损失除混合室进口损失、混合室摩擦损失外，
最主要的是混合损失。它是速
? 度相差很大的工作流体和被引射流体在混合过程中进行动
量交换而引起的能量损失，是喷射
? 泵的主要能量损失之一。
5-1-1 水射水泵的结构和工作原理
? 3．液流经扩压室将速度能转变为压力能
? 扩压室是一段扩张的锥管。它可使液流在其中降低流速，增加压
力，从而将动能转换为压力能。实验证明，扩压室的扩张角做成
8?～ 10 ?时，扩压过程的能量损失最小。
5-1-2 水射水泵的性能
? l,水射水泵的特性曲线,
? 水射水泵的特性通常用无因次特性曲线来表示，它是流
量比／／ (亦称引射系数 )与扬程比
? 九和效率 V的关系曲线。流量比卢为
? 卢
? 式中,Q‘—— 被引射流体的体积流量,m’／ s；
? Q,—— 工作流体的体积流量,m’／ s。
? Qs／ Qf
? 当流量改以质量流量表示时，相应的质量流量比用尚表
示，即／＼‘ C‘／ G，。 若工作流体和
? 被引射流体是同一种介质，则蜘’卢。喷射泵的扬程
比,，，
5-1-2 水射水泵的性能
? 武中； H—— 被引射流体经过泵后所增加的水头,m；
? Hp -'~作流体与被引射流体进泵时的水头之差,m。
? 由于流体的位置头和速度头与压力头相比可忽略不计，当工作流体与
被引射流体是同一介质
? 时，扬程比即为相对压差,
? A,气云女／气云 A； (Pa— Ps)／ (户,— Ps)· (5— 4)
? 图 5— 2表示几种面积比 m值不同的水射水泵的无因次特性曲线。它给
出了扬程比 (相对压差 )
? A,效率 V与流量比 (引射系数 )卢的关系。
? 对喷射泵来说，泵的效率吁是指同一时间内被引射流体所能得到的
能量 (有效功率 )与工
? 作流体所失去的能量 (输入功率 )之比。即 ·
?,’一‘ 卢 g
5-1-2 水射水泵的性能
? 由图 5— 2可以得出以下结论：
? (1)m值较小时，泵的引射系数 (流量
? 比 )较小，但所能达到的相对压差较高，故
? 特性曲线比较陡峭；而 m值较大时，泵的
? 引射系数较大，但其所能达到的相对压差
? 较小，故特性曲线比较平坦。通常认为 m
? <3属高扬程水喷射泵,m>7属低扬程
? 水喷射泵,m＝ 3～ 7属中扬程水喷射泵。
? 造成上述情况的原因是：泵的 m值
? 越小，喉管截面积的相对值越小，被引射
? 的流量也就相对较少 (流量比小 )，所以每
? 单位量的被引射流体所能得到的能量也
? 就越多，即相对压差就越大。
5-1-2 水射水泵的性能
? 图 5— 2中虚线所画出的包络线即表
? 示不同 m值的水射水泵所能达到的最大
? 相对乐差和最高效率。
? (2)喷射泵的效率很低。喷射泵虽不
? 存在机械损失和容积损失，但其水力损失
? (包括喷嘴损失、混合室进口损失、混合室
? 摩擦损失、混合损失和扩压室损失 )很大。
? 圈 5-2 水射水泵的综合无因次特性曲线
5-1-2 水射水泵的性能
? m值不同的喷射泵，其最佳工况的效率及各部分损失所占
的比例也不同。 m值小的泵，因
? 其引射的流体流量较小，混合损失也就相对较小，但流体
在混合室和扩压室中的流速较大，故
? 混合室摩擦损失、扩压室损失要大一些，其效率曲线比较
陡峭，高效区较窄。而 ol值较大的泵，
? 由于被引射的流体流量较大，混合损失较大，但其它损失
相对小些，效率曲线比较平坦。对应不
? 同的引射系数，存在不同的最佳 nt值，采用最佳 m值的泵
效率,y最高，能达到的相对压差也最
? 大。在图 5— 2下部由虚线所画出的包络线，即表示水射水
泵在不同引射系数下采用最佳 m值
5-1-2 水射水泵的性能
? 时所能达到的最高效率。 m,3～ 5的水射水泵可达到的效
率较高，其中以 m＝ 4的水射水泵在
? ／，,1时的效率最高。表 5— 1给出几种 m值不同的泵的
最高效率及各项功率损失在总输 ^功
? 率中所占的百分比。,
? 襄 5— 1 m值不同的水射水泵的功率损失
5-1-2 水射水泵的性能
? 图 5— 3给出一水射水泵的实测无因次特性曲线。泵的 m值为 6,25。
从图中可以看出，当泵
? 所造成的扬程比 ^降低到一定程度后，泵的流量比卢就不再增加，同
时效率也急剧下降，这时
? 泵的流量比称为临界流量比 (或临界喷射系数 )，用仆。表示。相应的
扬程比称临界扬程比，用 Acr
? 表示。上述现象表明尺寸既定的喷射泵存在相应的极限过流能力。实
践表明，水射水泵即使长
? 期在临界扬程比下工作，仍很平稳，并无汽蚀破坏产生
? 2．工作参数变化对水射水泵流量的影响
? (1)当其它条件不变时，如果泵的排出压力加增加，由式 (5— 4)可知，
泵的扬程比入即增大，由性能曲线可见，泵的流量比卢相应减小，即
泵的吸人流量 Q‘就会减小。反之，若加减小，则 Qs增大；但如卢增大
? 到达到了临界流量比从，，则 Qs将不会再增加。所以，在管理水喷射
泵时应防止排出管路阻塞和单向阀卡死，避免排出压力过高而导致流
量减小。
? (2)当其它条件不变时，如工作压力户 f降低，则扬程比 A增大，流量
比卢减小；而且由式 (5— 1)可知，这时工作水流量 Q。 也减小，故吸
人流量 Q‘就会迅速减小。反之，如工作压力户，增大，则 Qs增大。但
当 QJ增大到一定程度时，会达到极限过流能力。这时工作压力如若进
一步增大，虽会使工作水流量 Q,增加，但从，却会减小，也就是说，
一台泵所能达到的极凸／／ d／ 厶久
? 图 5-3 水射水泵的实测无因次特性曲线限流量 Q，＝ Q,·从。基本不
变。
5-1-2 水射水泵的性能
? (3)当其它条件不变时，如吸人压力加降低，则扬程比 A
增大，这时流量比卢减小，即吸人
? 流量 Q5减小。反之，／ J增大，则 Q‘也增大。
? 02值较大的泵，压力参数变化对泵流量的影响较大。
5-1-2 喷射泵的特点
?具有以下特点：
(1)效率较低。
(2)结构简单，体积小，价格低廉。
(3)没有运动部件，工作可靠，噪声很小，
使用寿命长。只有当喷嘴因口径长期使用
后，过分磨损导致性能降低，才需更换备
件。
5-1-2 喷射泵的特点
(4)吸人性能好。不仅有很高的自吸能力，而
且抽送液体时的允许吸上真空度也很高。
(5)可输送含固体杂质的污浊液体，即使被水
浸没也能工作。
?由于以上特点，水喷射泵在船上被用作应
急舱底水泵或工作时间较短的货舱疏水泵。
喷 射 泵
?第一节
?水 射 水 泵
5-1 喷射泵
?靠高压工作流体经喷嘴后产生的高速射流
来引射被吸流体，与之进行动量交换，以
使被引射流体的能量增加，从而实现吸排
作用
? 常用的工作流体有水、水蒸气、空气
? 被引射流体则可以是气体、液体或有流动性的
固、液混合物
?喷射泵 -工作流体和被引射流体皆为非弹性
介质
?喷射器 -有一种为弹性介质 (气体 )
5-1 水射水泵的结构和工作原理
?以水为工作流体和为引射流体的水射水泵
?水射水泵主要由 喷嘴 1,吸人室 2,混合室 3
和 扩压室 4等几部分组成，如图 5— 1所示。
5-1-1 水射水泵的结构和工作原理
? 1．工作液体经喷嘴形成高速射流 。
? 喷嘴由收缩的圆锥形或流线形的管加上出口处一小段
圆柱形管道所构成
? 一般采用螺纹与泵体相连接，以便拆换
? 由离心泵供应 P为 0.3～ 1.5MPa的工作水流，经喷嘴射
人吸人室，压力降到吸人压力 Ps,从而将压力能转换
为动能，在喷嘴出口形成流速 v1可达 25 ～ 50m／ s的
射流。
? 工作水体积 Q,取决于 (pp-ps)和喷嘴出口孔径 d
? 喷嘴引起的水力损失称为喷嘴损失。
5-1-1 水射水泵的结构和工作原理
? 2．高速射流卷带被引射流体并与之在混合室进行动量交换
? 工作流体自喷嘴喷出
? 由于射流质点的横向紊动和扩散作用，与周围的介质进行动量交换并将
其带走，使吸人室形成低压，从而将被引射流体吸人
? 喷嘴射流流束由于其外围部分逐渐与周围介质掺混，使保持 v1流速的流
核区逐渐缩小，以至最终消失，形同收缩的圆锥体
? 喷嘴射流流束的边界层在射流方向逐渐扩大，形成扩张的圆锥体
? 边界层的流束，在内表面处与流核区的流速相同，并沿径向递减，在其
外表面处则与周围介质的流速相等
? 当这圆锥体状的流束与混合室的壁面相遇后，流束的横截面积就不再
扩大
? 这时，横截面上的流束分布很不均匀, 而混合室的作用就在于使流体充分
的进行动量交换，以使其出口外的液流速度尽可能趋于均匀
? 实验表明，进入扩压室时的液流速度越均匀，扩压室中的能量损失就
越小。
5-1-1 水射水泵的结构和工作原理
? 混合室又称喉管
? 常做成圆柱形
? 中、低扬程泵也可将混合室做成圆锥形与圆柱形相组
合，以减少混合时的能量损失
? 如流束与混合室的壁面相交于圆锥形部分，则流
束在随后锥形段的流动中压力还会下降，于是泵
内的最低压力将出现在混合室圆柱段进口截面 B
一 B处
? 随着动量交换的继续进行，流束渐趋均匀，压力
也逐渐升高，直至速度完全均匀后，压力的升高
也就停止；
5-1-1 水射水泵的结构和工作原理
? 混合室圆柱段的截面积／，与喷嘴出口的截面积
八之比称为喉嘴面积比 (简称面积比 )，
? 用 m表示。喉嘴面积比是决定喷射泵性能的最重要
尺寸参数。实际应用的水射水泵 m约在
? 0,5～ 25范围内。喷嘴出口至混合室进口截面的
距离／，叫喉嘴距，它对水射水泵的工作性能也
? 有较大影响。／，太大时，由于与壁面相交前的
流束太长，被引射进入混合室的流量就太多，以
致
? 不能将其增压到足够的排出压力，混合室外周就
会出现倒流现象，使能量损失增加；而／，太
5-1-1 水射水泵的结构和工作原理
? 小，又会使混合室的有效长度缩短，不能充分进
行动量交换，以使流束的流速更趋均匀，也同样
? 会使能量损失增加。最佳喉嘴距 J,大致可按 0,5
／阴选取，一般多在 (o,5～ 2)dl范围内，必要
? 时可通过试验来确定。混合室的长度通常为其圆
柱段直径 d,的 6斗 7倍；太短会使出口速度不
? 均，使扩压室的水力损失增大；太长则不仅没必
要，而且还会使混合室摩擦损失增大。此外，喷
? 嘴与混合室的同心度对喷射泵的性能也有重大影
响，必须予以保证。
5-1-1 水射水泵的结构和工作原理
? 混合室的水力损失除混合室进口损失、混合室摩擦损失外，
最主要的是混合损失。它是速
? 度相差很大的工作流体和被引射流体在混合过程中进行动
量交换而引起的能量损失，是喷射
? 泵的主要能量损失之一。
5-1-1 水射水泵的结构和工作原理
? 3．液流经扩压室将速度能转变为压力能
? 扩压室是一段扩张的锥管。它可使液流在其中降低流速，增加压
力，从而将动能转换为压力能。实验证明，扩压室的扩张角做成
8?～ 10 ?时，扩压过程的能量损失最小。
5-1-2 水射水泵的性能
? l,水射水泵的特性曲线,
? 水射水泵的特性通常用无因次特性曲线来表示，它是流
量比／／ (亦称引射系数 )与扬程比
? 九和效率 V的关系曲线。流量比卢为
? 卢
? 式中,Q‘—— 被引射流体的体积流量,m’／ s；
? Q,—— 工作流体的体积流量,m’／ s。
? Qs／ Qf
? 当流量改以质量流量表示时，相应的质量流量比用尚表
示，即／＼‘ C‘／ G，。 若工作流体和
? 被引射流体是同一种介质，则蜘’卢。喷射泵的扬程
比,，，
5-1-2 水射水泵的性能
? 武中； H—— 被引射流体经过泵后所增加的水头,m；
? Hp -'~作流体与被引射流体进泵时的水头之差,m。
? 由于流体的位置头和速度头与压力头相比可忽略不计，当工作流体与
被引射流体是同一介质
? 时，扬程比即为相对压差,
? A,气云女／气云 A； (Pa— Ps)／ (户,— Ps)· (5— 4)
? 图 5— 2表示几种面积比 m值不同的水射水泵的无因次特性曲线。它给
出了扬程比 (相对压差 )
? A,效率 V与流量比 (引射系数 )卢的关系。
? 对喷射泵来说，泵的效率吁是指同一时间内被引射流体所能得到的
能量 (有效功率 )与工
? 作流体所失去的能量 (输入功率 )之比。即 ·
?,’一‘ 卢 g
5-1-2 水射水泵的性能
? 由图 5— 2可以得出以下结论：
? (1)m值较小时，泵的引射系数 (流量
? 比 )较小，但所能达到的相对压差较高，故
? 特性曲线比较陡峭；而 m值较大时，泵的
? 引射系数较大，但其所能达到的相对压差
? 较小，故特性曲线比较平坦。通常认为 m
? <3属高扬程水喷射泵,m>7属低扬程
? 水喷射泵,m＝ 3～ 7属中扬程水喷射泵。
? 造成上述情况的原因是：泵的 m值
? 越小，喉管截面积的相对值越小，被引射
? 的流量也就相对较少 (流量比小 )，所以每
? 单位量的被引射流体所能得到的能量也
? 就越多，即相对压差就越大。
5-1-2 水射水泵的性能
? 图 5— 2中虚线所画出的包络线即表
? 示不同 m值的水射水泵所能达到的最大
? 相对乐差和最高效率。
? (2)喷射泵的效率很低。喷射泵虽不
? 存在机械损失和容积损失，但其水力损失
? (包括喷嘴损失、混合室进口损失、混合室
? 摩擦损失、混合损失和扩压室损失 )很大。
? 圈 5-2 水射水泵的综合无因次特性曲线
5-1-2 水射水泵的性能
? m值不同的喷射泵，其最佳工况的效率及各部分损失所占
的比例也不同。 m值小的泵，因
? 其引射的流体流量较小，混合损失也就相对较小，但流体
在混合室和扩压室中的流速较大，故
? 混合室摩擦损失、扩压室损失要大一些，其效率曲线比较
陡峭，高效区较窄。而 ol值较大的泵，
? 由于被引射的流体流量较大，混合损失较大，但其它损失
相对小些，效率曲线比较平坦。对应不
? 同的引射系数，存在不同的最佳 nt值，采用最佳 m值的泵
效率,y最高，能达到的相对压差也最
? 大。在图 5— 2下部由虚线所画出的包络线，即表示水射水
泵在不同引射系数下采用最佳 m值
5-1-2 水射水泵的性能
? 时所能达到的最高效率。 m,3～ 5的水射水泵可达到的效
率较高，其中以 m＝ 4的水射水泵在
? ／，,1时的效率最高。表 5— 1给出几种 m值不同的泵的
最高效率及各项功率损失在总输 ^功
? 率中所占的百分比。,
? 襄 5— 1 m值不同的水射水泵的功率损失
5-1-2 水射水泵的性能
? 图 5— 3给出一水射水泵的实测无因次特性曲线。泵的 m值为 6,25。
从图中可以看出，当泵
? 所造成的扬程比 ^降低到一定程度后，泵的流量比卢就不再增加，同
时效率也急剧下降，这时
? 泵的流量比称为临界流量比 (或临界喷射系数 )，用仆。表示。相应的
扬程比称临界扬程比，用 Acr
? 表示。上述现象表明尺寸既定的喷射泵存在相应的极限过流能力。实
践表明，水射水泵即使长
? 期在临界扬程比下工作，仍很平稳，并无汽蚀破坏产生
? 2．工作参数变化对水射水泵流量的影响
? (1)当其它条件不变时，如果泵的排出压力加增加，由式 (5— 4)可知，
泵的扬程比入即增大，由性能曲线可见，泵的流量比卢相应减小，即
泵的吸人流量 Q‘就会减小。反之，若加减小，则 Qs增大；但如卢增大
? 到达到了临界流量比从，，则 Qs将不会再增加。所以，在管理水喷射
泵时应防止排出管路阻塞和单向阀卡死，避免排出压力过高而导致流
量减小。
? (2)当其它条件不变时，如工作压力户 f降低，则扬程比 A增大，流量
比卢减小；而且由式 (5— 1)可知，这时工作水流量 Q。 也减小，故吸
人流量 Q‘就会迅速减小。反之，如工作压力户，增大，则 Qs增大。但
当 QJ增大到一定程度时，会达到极限过流能力。这时工作压力如若进
一步增大，虽会使工作水流量 Q,增加，但从，却会减小，也就是说，
一台泵所能达到的极凸／／ d／ 厶久
? 图 5-3 水射水泵的实测无因次特性曲线限流量 Q，＝ Q,·从。基本不
变。
5-1-2 水射水泵的性能
? (3)当其它条件不变时，如吸人压力加降低，则扬程比 A
增大，这时流量比卢减小，即吸人
? 流量 Q5减小。反之，／ J增大，则 Q‘也增大。
? 02值较大的泵，压力参数变化对泵流量的影响较大。
5-1-2 喷射泵的特点
?具有以下特点：
(1)效率较低。
(2)结构简单，体积小，价格低廉。
(3)没有运动部件，工作可靠，噪声很小，
使用寿命长。只有当喷嘴因口径长期使用
后，过分磨损导致性能降低，才需更换备
件。
5-1-2 喷射泵的特点
(4)吸人性能好。不仅有很高的自吸能力，而
且抽送液体时的允许吸上真空度也很高。
(5)可输送含固体杂质的污浊液体，即使被水
浸没也能工作。
?由于以上特点，水喷射泵在船上被用作应
急舱底水泵或工作时间较短的货舱疏水泵。
