CN104533828B - 一种双向轴流泵水力设计方法 - Google Patents

一种双向轴流泵水力设计方法 Download PDF

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/18—Rotors
    • F04D29/181—Axial flow rotors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2250/00—Geometry

Abstract

本发明提供了一种双向轴流泵叶轮的水力设计方法。通过改变旋流泵叶轮几个重要设计参数叶栅稠密度、叶片进口角、翼型厚度的确定方法并采用“S”型翼型，从而改善轴流泵内部流动状况，提高轴流泵反向工作时的效率、扬程以及兼顾正反向运行时的性能要求。

Description

一种双向轴流泵水力设计方法
技术领域
本发明涉及一种轴流泵水力设计方法，特别是涉及一种双向轴流泵叶轮的水力设计方法。
背景技术
轴流泵因其流量较大、结构简单，在一些沿海、沿江区域的水泵站内用于调水灌溉，但沿海、沿江的特殊气候，其部分时间需用于排涝，要求能正反向运行工作。普通轴流泵在正向运行时具有较高的效率，但在逆向运行时，效率很低，不仅不能满足要求，且与国家节能的大政策明显偏离，因此双向轴流泵的设计与研究具有重大的意义。而叶轮是影响轴流泵性能的核心部件，因此，设计双向轴流泵叶轮的时候，应尽量改善泵内流动状况，提高轴流泵反向工作时的效率、扬程以及兼顾正反向运行时的性能要求。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种双向轴流泵叶轮的水力设计方法。通过改变轴流泵叶轮几个重要设计参数的确定方法并采用“S”型翼型，从而改善轴流泵内部流动状况，提高轴流泵反向工作时的效率、扬程以及兼顾正反向运行时的性能要求。
实现上述目的所采用的设计方法：
1.叶栅稠密度
叶栅稠密度的计算公式
ns＝1000～2000；
(l/t)h＝(1.25～1.45)(l/t)0，高比转速取较大值；
式中，(l/t)0—轮缘叶栅稠密度；
(l/t)h—轮毂叶栅稠密度；
k—叶栅稠密度修正系数，k＝0.40～0.50；
ns—比转速；
2.叶片进口角
叶片进口角计算公式
β1＝β1'+Δβ；
Δβ＝0°～6°,从轮缘到轮毂逐渐增大；
式中，β1—叶片进口角,°；
β1'—叶片进口液流角，°；
Δβ—叶片冲角，°；
D—叶轮直径，mm；
dh—轮毂直径，mm；
t—节距，mm；
Q—轴流泵流量，m3/h；
n—转速，rpm；
Z—叶片数；
δmax—翼型最大厚度，mm；
β—预选叶片进口液流角，°；
ηv—轴流泵容积效率，％，一般ηv＝0.96～0.99；
3.翼型厚度
翼型厚度计算公式
x/l 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9
δ/δmax 0.489 0.778 0.92 0.978 1.000 0.978 0.92 0.778 0.489
式中，R—翼型两端圆弧半径，mm；
x—翼型上某一位置距出口位置长度，mm；
l—弦长，mm；
δ—上述位置处所对应的翼型厚度，mm；
δmax—翼型最大厚度，mm；
γ—型线曲率角,°；
本发明的有益效果是：根据本设计方法所设计的轴流泵叶轮能够改善泵内流动状况，提高轴流泵反向工作时的效率、扬程以及兼顾正反向运行时的性能要求。
附图说明
图1是本发明一个实施例的叶轮平面图
图2是同一个实施例的叶轮型线图
图3是同一个实施例的叶轮展开图
图4是同一个实施例的进口速度三角形
图中：1.翼型两端圆弧半径，2.叶片冲角，3.叶片进口液流角4.叶片进口角，5.节距，6.弦长，7.型线曲率角，8.翼型上某一位置距出口位置长度，9翼型相对厚度，10.叶轮直径，11.轮毂直径。
具体实施方式
图1和图2共同确定了轴流泵的叶轮的形状。它能够改善泵内流动状况，提高轴流泵反向工作时的效率、扬程以及兼顾正反向运行时的性能要求。本发明通过以下几个关系式来确定叶栅稠密度、翼型两端圆弧半径1、叶片进口角3、翼型厚度9。
计算叶栅稠密度
ns＝1000～2000；
(l/t)h＝(1.25～1.45)(l/t)0；
计算叶片进口角β1＝β1'+Δβ；
Δβ＝0°～6°,从轮缘到轮毂逐渐增大；
计算翼型两端圆弧半径并确定翼型厚度
x/l 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9
δ/δmax 0.489 0.778 0.92 0.978 1.000 0.978 0.92 0.778 0.489
通过采用本发明设计的双向轴流泵叶轮能够改善泵内流动状况，提高轴流泵反向工作时的效率、扬程以及兼顾正反向运行时的性能要求。
以上，为本发明专利参照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 (6)

1.一种双向轴流泵叶轮的水力设计方法，其特征在于：轴流泵结构的几何参数叶栅稠密度满足以下关系：
ns＝1000～2000；
(l/t)h＝(1.25～1.45)(l/t)0，高比转速取较大值；
式中，(l/t)0—轮缘叶栅稠密度；
(l/t)h—轮毂叶栅稠密度；
k—轴流泵结构的几何参数，k＝0.40～0.50；
ns—比转速。
2.如权利要求1所述的一种双向轴流泵叶轮的水力设计方法，其特征在于：轴流泵结构的几何参数满足以下关系：
k＝0.40～0.45，主要考虑效率；
k＝0.45，兼顾效率与气蚀性能；
k＝0.45～0.50，主要考虑气蚀性能；
式中，k—轴流泵结构的几何参数。
3.如权利要求1所述的一种双向轴流泵叶轮的水力设计方法，其特征在于：轴流泵结构的几何参数叶片进口角满足以下关系：
β1＝β1'+Δβ；
Δβ＝0°～6°,从轮缘到轮毂逐渐增大；
式中，β1—叶片进口角,°；
β1'—叶片进口液流角，°；
Δβ—叶片冲角，°；
D—叶轮直径，mm；
dh—轮毂直径，mm；
t—节距，mm；
Q—轴流泵流量，m3/h；
n—转速，rpm；
Z—叶片数；
δmax—翼型最大厚度，mm；
β—预选叶片进口液流角，°；
ηv—轴流泵容积效率，％，一般ηv＝0.96～0.99。
4.如权利要求1所述的一种双向轴流泵叶轮的水力设计方法，其特征在于：轴流泵翼型采用骨线中心对称的“S”型叶片，两端修圆。
5.如权利要求1所述的一种双向轴流泵叶轮的水力设计方法，其特征在于：轴流泵结构的几何参数翼型厚度满足以下关系：
x/l 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 δ/δmax 0.489 0.778 0.92 0.978 1.000 0.978 0.92 0.778 0.489
式中，x—翼型上某一位置距出口位置长度，mm；
l—弦长，mm；
δ—上述位置处所对应的翼型厚度，mm；
δmax—翼型最大厚度，mm。
6.如权利要求1所述的一种双向轴流泵叶轮的水力设计方法，其特征在于：轴流泵结构的几何参数翼型两端圆弧半径满足以下关系：
式中，R—翼型两端圆弧半径，mm；
γ—型线曲率角,°；
l—弦长，mm。
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