CN103994096A - 一种无堵塞旋流泵的水力设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种无堵塞旋流泵的水力设计方法，所述旋流泵的叶轮选用半开式叶轮，所述叶轮的叶片包括数个长度不一的长叶片、短叶片，通过优化旋流泵的叶轮出口直径、叶轮出口宽度、叶轮长短叶片比值范围，通过控制F₈断面面积选取和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，提高输送固体介质的通过率，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，在生产实践中有很好的经济效益。

Description

一种无堵塞旋流泵的水力设计方法

技术领域

本发明涉及一种旋流泵水力设计方法，特别涉及一种无堵塞旋流泵的水力设计方法。

背景技术

旋流泵是离心泵的一种，因其内部流体存在旋转的旋涡运动而得名。旋流泵多用于抽送复杂介质或含杂质流体，如含垃圾、短纤维物质的两相流体。旋流泵内部流动十分复杂，叶片缩回到泵体的叶腔内旋转，当叶轮旋转时介质受离心力的作用能量增加，进入叶片间的介质受叶片的推动与叶轮一起运动。在叶轮出口顶部附近的介质因离心力较大形成了贯通流，在叶轮中部的介质形成了循环流，正是由于循环流的存在，使泵的水力损失较大，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，本发明提供了一种无堵塞旋流泵的水力设计方法，通过改善叶轮几个重要参数和加大蜗壳喉部面积，采用2个长叶片和2个短叶片的结构，来提高旋流泵的水力性能和可靠性。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种无堵塞旋流泵的水力设计方法，其特征在于，所述旋流泵的叶轮选用半开式叶轮，所述叶轮的叶片包括数个长度不一的长叶片、短叶片，所述旋流泵的叶轮的结构参数：叶轮外径D₂、叶轮出口宽度b₂、叶轮进口直径D_j，根据所述旋流泵额定点扬程H、流量Q、转速n来确定，其中，

叶轮出口直径

叶轮出口宽度 $b_2=0.66{\left(\frac{n_s}{100}\right)}^{5/6}{\left(\frac{Q}{n}\right)}^{1/3}$

叶轮进口直径 $D_j=\sqrt{{K_0}^2{\left(\frac{Q}{n}\right)}^{2/3}+D_h^2}$

式中：

D₂—叶轮出口直径，m；

b₂—叶轮出口宽度，m；

D_j—叶轮进口直径，m；

H—泵的设计扬程，m；

g—重力加速度，m/s²；

n—转速，r/min；

β₂—叶轮出口安放角，取值范围为20°～90°；

—扬程系数，取值范围为0.65～0.85；

Q—设计流量，m³/s；

n_s—设计工况的比转速，取值范围80～180；

K₀—叶轮进口速度系数，取值范围3.6～4.85；

D_h—轮毂直径，m。

优选地，所述长叶片的长度L₁与短叶片的长度L₂的比值为

优选地，所述叶轮进口速度系数K₀取值3.95。

优选地，所述叶轮进口速度系数K₀取值4.85。

优选地，所述短叶片的厚比长叶片的厚度大，且长叶片与短叶片的重量相等。

优选地，所述长叶片、短叶片的数量均为2，所述2个长叶片与2个短叶片相间排列且均匀分布。

优选地，所述旋流泵的蜗壳喉部面积F、F₈断面面积有以下公式确定：

蜗壳喉部面积 $F=(1.35~1.65)\frac{Q}{K_{v_t}\sqrt{2\mathrm{gH}}}$

F₈断面面积 $A_8=\frac{Q}{k_3\sqrt{2\mathrm{gH}}}$

式中：

—速度系数；

k₃—速度系数，根据斯捷潘诺夫曲线选取；

面积比取值范围为1.15～1.25。

本发明所述的无堵塞旋流泵的水力设计方法，能够有效改善所述旋流泵贯通流，使输送介质更易通过，具有良好的水力性能，同时长叶片、短叶片的结合使用的结构形式，在保障旋流泵正常工作的前提下，有效减少泵腔内循环流的能量损失，提高了所述旋流泵的效率。通过F₈断面面积选取和加大蜗壳喉部面积的设计，提高输送固体介质的通过率，提升旋流泵的效率，在生产实践中有很好的经济效益。

附图说明

图1为本发明所述旋流泵的叶轮的叶片结构图。

图2为所述叶轮轴面投影图。

附图标记说明如下：

1-长叶片，2-短叶片，3-轮毂，4-叶轮后盖板。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。

本发明所述的无堵塞旋流泵的水力设计方法，所述旋流泵的叶轮如图1、图2所示，选用半开式叶轮，包括叶片、轮毂3、叶轮后盖板4，所述叶片设置在叶轮后盖板4的一侧，所述轮毂3位于叶轮后盖板4的中心。所述叶片采用数个长度不一的长叶片、短叶片，以改善泵内部流动情况，提高旋流泵的水力性能和可靠性。具体的，所述长叶片的长度L₁与短叶片的长度L₂的比值为所述长叶片、短叶片的数量均为2，为了保持叶轮平衡，所述2个长叶片与2个短叶片相间排列且均匀分布。较佳的，使所述短叶片的厚比长叶片的厚度大，且长叶片与短叶片的重量相等。

所述旋流泵的叶轮的结构参数：叶轮外径D₂、叶轮出口宽度b₂、叶轮进口直径D_j，根据所述旋流泵额定点扬程H、流量Q、转速n来确定，具体如下：

$b_2=0.66{\left(\frac{n_s}{100}\right)}^{5/6}{\left(\frac{Q}{n}\right)}^{1/3};$

$D_j=\sqrt{{K_0}^2{\left(\frac{Q}{n}\right)}^{2/3}+D_h^2};$

式中：

H—泵的设计扬程，m；

g—重力加速度，m/s²；

n—转速，r/min；

β₂—叶轮出口安放角，取值范围为20°～90°；

—扬程系数，取值范围为0.65～0.85；

Q—设计流量，m³/s；

n_s—设计工况的比转速，取值范围80～180；

K₀—叶轮进口速度系数，取值范围3.6～4.85；

D_h—轮毂直径，m。

所述旋流泵的蜗壳喉部面积F、F₈断面面积有以下公式确定：

蜗壳喉部面积 $F=(1.35~1.65)\frac{Q}{K_{v_t}\sqrt{2\mathrm{gH}}}$

F₈断面面积 $A_8=\frac{Q}{k_3\sqrt{2\mathrm{gH}}}$

式中：

—速度系数；

k₃—速度系数，根据斯捷潘诺夫曲线选取；

面积比取值范围为1.15～1.25。

本发明通过控制叶轮几个重要参数来进行水力设计，同时配合F₈第八断面面积的选取及加大喉部面积，从而达到避免旋流泵堵塞，使泵的效率得到提高的目的。在生产实践中具有良好的经济效益。

所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种无堵塞旋流泵的水力设计方法，其特征在于，所述旋流泵的叶轮选用半开式叶轮，所述叶轮的叶片包括数个长度不一的长叶片(1)、短叶片(2)，所述旋流泵的叶轮的结构参数：叶轮外径D₂、叶轮出口宽度b₂、叶轮进口直径D_j，根据所述旋流泵额定点扬程H、流量Q、转速n来确定，其中，

叶轮出口直径

叶轮出口宽度 $b_2=0.66{\left(\frac{n_s}{100}\right)}^{5/6}{\left(\frac{Q}{n}\right)}^{1/3}$

叶轮进口直径 $D_j=\sqrt{{K_0}^2{\left(\frac{Q}{n}\right)}^{2/3}+D_h^2}$

式中：

D₂—叶轮出口直径，m；

b₂—叶轮出口宽度，m；

D_j—叶轮进口直径，m；

H—泵的设计扬程，m；

g—重力加速度，m/s²；

n—转速，r/min；

β₂—叶轮出口安放角，取值范围为20°～90°；

—扬程系数，取值范围为0.65～0.85；

Q—设计流量，m³/s；

n_s—设计工况的比转速，取值范围80～180；

K₀—叶轮进口速度系数，取值范围3.6～4.85；

D_h—轮毂(3)直径，m。

2.根据权利要求1所述的无堵塞旋流泵的水力设计方法，其特征在于，所述长叶片(1)的长度L₁与短叶片(2)的长度L₂的比值为

3.根据权利要求1所述的无堵塞旋流泵的水力设计方法，其特征在于，所述叶轮进口速度系数K₀取值3.95。

4.根据权利要求1所述的无堵塞旋流泵的水力设计方法，其特征在于，所述叶轮进口速度系数K₀取值4.85。

5.根据权利要求1所述的无堵塞旋流泵的水力设计方法，其特征在于，所述短叶片(2)的厚比长叶片(1)的厚度大，且长叶片(1)与短叶片(2)的重量相等。

6.根据权利要求5所述的无堵塞旋流泵的水力设计方法，其特征在于，所述长叶片(1)、短叶片(2)的数量均为2，所述2个长叶片(1)与2个短叶片(2)相间排列且均匀分布。

7.根据权利要求1-6任一项所述的无堵塞旋流泵的水力设计方法，其特征在于，所述旋流泵的蜗壳喉部面积F、F₈断面面积有以下公式确定：

蜗壳喉部面积 $F=(1.35~1.65)\frac{Q}{K_{v_t}\sqrt{2\mathrm{gH}}}$

F₈断面面积 $A_8=\frac{Q}{k_3\sqrt{2\mathrm{gH}}}$

式中：

—速度系数；

k₃—速度系数，根据斯捷潘诺夫曲线选取；

面积比取值范围为1.15～1.25。