CN103557180A - 一种带有长短叶片的旋流泵叶轮设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种带有长短叶片的旋流泵叶轮的设计方法，通过确定旋流泵叶轮主要几何参数的公式，如进口直径、叶轮长叶片数、叶轮出口宽度、叶轮长短叶片比值范围等，来进行叶轮设计。所设计的叶轮为半开式叶轮，长短叶片相间排列，3个长叶片与3个短叶片均匀分布，本发明同时通过加大蜗壳喉部面积进行水力设计，使输送的固体介质更易通过，防止堵塞现象，同时使旋流泵内部循环流损失减少，从而提高旋流泵的效率，经实践应用，具有良好的经济效益。

Description

一种带有长短叶片的旋流泵叶轮设计方法

技术领域

本发明涉及一种带长短叶片的旋流泵叶轮设计方法，特别涉及一种带有3长叶片+3短叶片的旋流泵叶轮设计方法。

背景技术

随着工农业日益迅猛的发展，产生大量需要输送固液两相的场所，旋流泵的叶轮退缩至泵壳后腔，在输送一些含固量高的介质时，不但可以大大提高固体颗粒的通过性，而且结构简单、运行更加稳定，因此被人们日益重视起来。旋流泵内部流动十分复杂，叶片缩回到泵体的叶腔内旋转，把输送的介质一部分变成内腔旋转运动，旋转液体带动外腔流体旋转，从泵出口流出，这部分流动介质称为贯通流，还有一部分没有从出口流出的流体继续在内腔旋转，称为循环流，由叶腔内的旋转液带动无叶腔的流体旋转，不是叶片直接推动无叶腔流体旋转，而是靠传递动能，从而降低了流体的扬程，由于循环流的存在，降低了泵效率。旋流泵的效率基本在60%以下，造成能源的严重浪费。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种带有3长叶片+3短叶片的旋流泵叶轮设计方法。通过改善叶轮几个重要设计参数，采用长短叶片的结构，来提高旋流泵的水力性能和可靠性。

实现上述目的所采用的技术方案是:

旋流泵叶轮的主要结构参数由以下计算方法得到：

（1）叶轮外径D₂的确定

$D_2=9.4(1.05+\frac{100-n_s}{1500}){\left(\frac{n_s}{100}\right)}^{-1/2}{\left(\frac{Q}{n}\right)}^{1/3}$

式中：

D₂—叶轮出口直径，m；

H—泵的设计扬程，m；

n—泵的转速，r/min；

n_s—设计工况的比转速，一般取80～160；

Q—设计流量，m³/s；

（2）叶轮出口宽度b₂

$b_2=\frac{{3.125n}_s^{1.25}}{{10}^4}{D}_2$

式中：

D₂—叶轮出口直径，m；

n_s—设计工况的比转速，一般取80～160；

（3）叶轮进口直径D1

$D_1=K_0\left(\frac{1}{1-d^2}\right){\left(\frac{Q}{n}\right)}^{1/3}$

$d=\frac{D_h}{D_1}$

式中:

D₁—叶轮进口直径，m；

K₀—叶轮进口系数，一般取1.02～1.18；

Q—设计流量，m³/s；

n—叶轮转速，r/min；

d—轮毂比，一般取0.2～0.45；

D_h—轮毂直径，m；

（4）长叶片长度L₁与短叶片长度L₂的比值的选取

$0.6\≤\frac{L_2}{L_1}\≤0.8;$

（5）蜗壳喉部面积F

$F=(1.35~1.65)\frac{Q}{K_{V_t}\sqrt{2\mathrm{gH}}}$

式中:

—速度系数；

H—泵的设计扬程，m；

根据以上步骤，我们可以得到一种带有长短叶片的旋流泵叶轮设计方法。

通过上述计算方法确定叶轮主要几何参数包括叶轮外径D₂、叶轮出口宽度b₂、叶轮进口直径D₁等，同时配合加大蜗壳喉部面积的选取及3长叶片+3短叶片形式，可以有效改善旋流泵贯通流，使输送介质更易通过，同时使旋流泵循环流损失减少，因而可以提高泵的效率。

本发明的有益效果是：通过以上设计方法设计出的叶轮，具有良好的水力性能，同时3长+3短叶片的形式，在保障旋流泵正常工作的前提下，可以有效减少泵腔内循环流的能量损失，加大蜗壳喉部面积可以提高输送固体介质的通过率，提升旋流泵的效率，在实践中产生良好的经济效益。

附图说明

图1是实施例的叶轮叶片图

图2是本发明一个实施例的叶轮轴面投影图

图中：1.长叶片，2.短叶片，3.轮毂，4.叶轮外径D₂，5.叶轮后盖板，6.叶轮出口宽度b₂。

具体实施方式

图1和图2共同确定了这个实施例的叶轮形状。它具有叶轮后盖板（5），是一种半开式叶轮，且叶片为3长叶片+3短叶片，长短叶片相间均匀分布，本实施例在实践中能够有效改善泵内部流动情况，提高旋流泵的水力性能和可靠性。本发明利用以下几个关系式来确定叶轮的主要几何参数，主要包括：（4）叶轮外径D₂，（6）叶轮出口宽度b₂，叶轮进口直径D₁，长叶片长度L₁与短叶片长度L₂的比值。同时配合加大蜗壳喉部面积，使输送的固体介质更易通过，防止堵塞现象，同时使旋流泵内部循环流损失减少，从而提高旋流泵的效率。

关系式如下：

$D_2=9.4(1.05+\frac{100-n_s}{1500}){\left(\frac{n_s}{100}\right)}^{-1/2}{\left(\frac{Q}{n}\right)}^{1/3};$

$b_2=\frac{{3.125n}_s^{1.25}}{{10}^4}{D}_2;$

$D_1=K_0\left(\frac{1}{1-d^2}\right){\left(\frac{Q}{n}\right)}^{1/3},d=\frac{D_h}{D_1};$

$0.6\≤\frac{L_2}{L_1}\≤0.8;$

$F=(1.35~1.65)\frac{Q}{K_{V_t}\sqrt{2\mathrm{gH}}};$

本发明通过控制叶轮几个重要参数来进行水力设计，3长叶片+3短叶片相间分布的结构可以有效增加贯通流流动，减少泵壳内的循环流损失，同时配合加大喉部面积，避免旋流泵堵塞，使泵的效率得到提高，具有良好的经济效益。

以上，为本发明专利参照的实施例做出的具体说明，但是本发明并不限于上述实施例，也包含本发明构思范围内的其他实施例或变形例。

Claims (4)

1.一种带有长短叶片的旋流泵叶轮设计方法，它根据旋流泵额定点扬程H、流量Q、转速n来设计旋流泵叶轮叶片的几何参数，其特征在于：叶轮结构包括3个长叶片、3个短叶片、轮毂、后盖板，通过确定旋流泵叶轮几个重要参数公式进行叶轮水力设计，旋流泵主要的叶轮几何参数，包括叶轮外径D₂、叶轮出口宽度b₂、叶轮进口直径D₁等，与泵设计工况点性能参数之间适合以下关系：

$D_2=9.4(1.05+\frac{100-n_s}{1500}){\left(\frac{n_s}{100}\right)}^{-1/2}{\left(\frac{Q}{n}\right)}^{1/3};---\left(1\right)$

$b_2=\frac{{3.125n}_s^{1.25}}{{10}^4}{D}_2;---\left(2\right)$

$D_1=K_0\left(\frac{1}{1-d^2}\right){\left(\frac{Q}{n}\right)}^{1/3},d=\frac{D_h}{D_1};---\left(3\right)$

式中：

D₂—叶轮出口直径，m；

H—泵的设计扬程，m；

Q—设计流量，m³/s；

n—泵的转速，r/min；

n_s—设计工况的比转速，一般取80～160之间；

D₁—叶轮进口直径，m；

K₀—叶轮进口系数，一般取1.02～1.18；

b₂—叶轮出口宽度，m；

d—轮毂比，一般取0.2～0.45；

D_h—轮毂直径，m。

2.如权利要求1所述的一种带有长短叶片的旋流泵叶轮设计方法，其特征在于：叶轮为半开式叶轮，3个长叶片与3个短叶片相间排列且均匀分布在叶轮后盖板上。

3.如权利要求1所述的一种带有长短叶片的旋流泵叶轮设计方法，其特征在于：短叶片长度L₂与长叶片长度L₁比值为

4.如权利要求1所述的一种带有长短叶片的旋流泵叶轮设计方法，其特征在于：采用加大蜗壳喉部面积设计法，使输送介质更易通过，避免堵塞出口，提高旋流泵效率和可靠性，喉部面积满足以下要求：

$F=(1.35~1.65)\frac{Q}{K_{V_t}\sqrt{2\mathrm{gH}}}---\left(4\right)$ 式中:

—速度系数；

H—泵的设计扬程，m。