4.4 蜗壳的设计计算
蜗壳的主要作用是降低从复合叶轮流出的高速液流的速度，并将速度能转变成压力能。设计蜗壳时应尽量避免由于复合叶轮出口不均匀速度分布而与处于湍流状态的蜗壳联合工作时出现的二次流，并尽量降低蜗壳里的水力损失。

4.4.1 蜗壳的断面形状
蜗壳的断面形状主要有梯形、矩形和圆形三种。对高速离心泵而言，蜗壳里的液流速度很高，流动基本上处于阻力平方区的湍流状态，蜗壳流道的表面粗糙度对液流的水力损失的影响很大，因此必须提高流道表面的光洁度。由于梯形和圆形断面的加工工艺性能较差，因此高速离心泵宜采用铣加工后可以打磨的矩形断面。

4.4.2 蜗壳的主要参数
蜗壳设计的主要参数有基圆直径D3、蜗壳宽度b3、隔舌起始角q以及喉部面积F等。对低比转速高速离心泵，其蜗壳的隔舌起始角q一般取q=8～15°。

4.4.2.1 基圆直径D3
基圆直径D3应大于叶轮外径D2，且叶轮与隔舌之间要保持一定的间隙。间隙过大会影响高速离心泵的效率，但也不宜过小，文献17和18对转速为890r/min的离心泵透明蜗壳进行了用示踪粒子和压力传感器的试验研究和压力速度的流场分析研究，得出蜗壳里的压力脉动是造成泵不稳定流动的主要原因之一，增加隔舌与叶轮之间的间隙，减少隔舌附近的不均匀流动，可以减少蜗壳里的压力脉动及其引起的噪音。对低比转速高速离心泵，可取D3为：

 (4-40)

4.4.2.2 蜗壳宽度b3
蜗壳宽度b3的选择应考虑叶轮前、后盖板与蜗壳侧壁之间有足够的间隙以利于回收部分圆盘摩擦消耗功率，设计时可取：

(mm) (4-41)

 (4-42)

式中的B2是包括叶轮前、后盖板在内的总厚度，a3为蜗壳喉部高度（喉部外侧与基圆的间距）。

4.4.2.3 喉部面积F
喉部面积F是蜗壳的最主要参数。F的大小不仅影响整个蜗壳的大小，而且关系到蜗壳与复合叶轮的匹配。如图4-5所示，F值较大，使高速离心泵的扬程流量特性线H～Q变得平坦，最高效率点向大流量方向偏移，最高效率值增大。F值较小，特性线H～Q变陡，最高效率点向小流量方向偏移，最高效率值减小。喉部面积F可按平均速度恒等的原理计算，也可按动量矩守恒原理设计，这两种方法对高速离心泵的效率并无影响[19]，而用前一种方法则较为简单，即：

 (4-43)

上式中的θ和为蜗壳的隔舌角和喉部液流速度。因为低比转速高速复合叶轮离心泵的蜗壳喉部液流速度很大，且流动处于湍流状态，因此设计时应取较大的喉部面积以降低液流速度和水力损失，这样也有利于将蜗壳加工成螺旋形。因此可取喉部液流速度为：

 (4-44)

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