CN106989063A - 一种离心泵用准螺旋型压水室设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种离心泵用准螺旋型压水室设计方法，给出了压水室的主要几何尺寸参数压水室基圆直径，隔舌安放角，扩散管进口直径，扩散管出口直径，压水室过流断面A宽度b，压水室过流断面A高度h和压水室过流断面A倾斜角的设计公式。用本发明设计的准螺旋型压水室可以改善含固体颗粒的两相流介质在离心泵内部的流动状态，提高离心泵的水力效率，降低固体颗粒对压水室内部壁面的冲击和磨损，延长离心泵的使用时间。本发明的压水室适用于石化、冶炼、煤化工和矿山等工业领域。

Description

一种离心泵用准螺旋型压水室设计方法

技术领域

本发明专利涉及一种离心泵用准螺旋型压水室设计方法，具体的说，涉及一种适用于含固体颗粒的两相流介质输送的离心泵用准螺旋型压水室设计方法。

背景技术

准螺旋型压水室是一种介于螺旋型和环形压水室之间的压水室型式，其具有过流性能好和效率高的特点，在石油化工、冶炼、煤化工和矿山等工业领域获得广泛应用。在输送含有淤泥、矿砂和渣块等固体颗粒的两相流介质时，常规的螺旋型压水室存在通过性能差和容易磨损等缺点，很容易发生堵塞和过度磨损等现象，使得离心泵的流量和扬程下降明显，泵体服役寿命较短；环形压水室则存在水力损失大和效率低等缺点，使得叶轮的输送能力和离心泵的机组效率较低，不符合节能增效的行业发展要求。准螺旋型压水室兼具了螺旋型和环形压水室的结构特征，适用于含固体颗粒的两相流介质的大流量输送和增压，具有良好的通过性能和较高的水力效率。

发明内容

本发明提供一种离心泵用准螺旋型压水室设计方法为准螺旋型压水室几何尺寸参数提供设计方法，以减少离心泵内部磨损，延长离心泵的使用时间。

为了解决以上技术问题，本发明提供了准螺旋型压水室的主要几何尺寸参数压水室基圆直径D₀，隔舌安放角α，扩散管进口直径D₁，扩散管出口直径D₂，压水室过流断面A宽度b，压水室过流断面A高度h和压水室过流断面A倾斜角β的设计公式：

1、压水室基圆直径

其计算公式：

式中：D₀——压水室基圆直径，米；

Ns——叶轮比转速；

H——叶轮设计工况点扬程，米；

g——重力加速度，米/平方秒；

n——叶轮转速，转/分钟。

2、隔舌安放角

隔舌倾斜角α＝28°～55°。

3、扩散管进口直径

其计算公式：

式中：D₁——扩散管进口直径，米；

Q——叶轮设计工况点流量，立方米/秒；

v₁——扩散管进口直径设计流速，v₁＝1.2～2.0米/秒。

4、扩散管出口直径

其计算公式：D₂＝k₁D₁

式中：D₂——扩散管出口直径，米；

k₁——修正系数，k₁＝1.1～1.2；

D₁——扩散管进口直径，米。

5、压水室过流断面A宽度

其计算公式：

式中：b——压水室过流断面A宽度，米；

Ns——叶轮比转速；

H——叶轮设计工况点扬程，米；

g——重力加速度，米/平方秒；

n——叶轮转速，转/分钟。

6、压水室过流断面A高度

其计算公式：

式中：h——压水室过流断面A高度，米；

k₂是修正系数，k₂＝1.3～1.9；

Q——叶轮设计工况点流量，立方米/秒；

b——压水室过流断面A宽度，米；

H——叶轮设计工况点扬程，米；

g——重力加速度，米/平方秒。

7、压水室过流断面A倾斜角

压水室过流断面A倾斜角β＝3°～8°。

本发明的有益效果是：本发明设计的准螺旋型压水室具有顺畅的过流通道型线和较大的过流断面面积，可以有效改善离心泵叶轮出口的流动状态，提高叶轮出口的压力和速度场分布均匀性，减少压水室的水力损失和固体颗粒的流动速度，降低介质中的固体颗粒对压水室内部壁面的冲击和磨损速率，延长离心泵的使用时间，增加离心泵的运行稳定性。总之，采用本发明设计的离心泵用准螺旋型压水室具有磨损、水力效率高和不易堵塞的特点，适用于大流量条件下含有固体颗粒的两相流介质的输送和增压，叶轮运行更为稳定。

本发明经用户试用，产品使用效果良好，泵体的磨损速度明显降低，使用时间延长，减少了离心泵的维护和更换费用。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明：

图1是本发明一个实施例的压水室轴向图；

图2是是同一个实施例压水室过流断面A的截面图。

图中：1.压水室壳体，2.压水室基圆，3.压水室基圆直径D₀，4.隔舌安放角α，5.扩散管进口直径D₁，6.隔舌，7.压水室扩散管，8.扩散管出口直径D₂，9.压水室过流断面A宽度b，10.压水室过流断面A高度h，11.压水室过流断面A倾斜角β。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案做进一步详细说明。

图1和图2共同确定了这个实施例的压水室形状和几何尺寸。这是一种介乎于螺旋型和环形压水室之间的准螺旋型压水室，适用于输送含固体颗粒的两相流介质，整个准螺旋型压水室由压水室壳体1和压水室扩散管7组成，隔舌6位于压水室壳体1和压水室扩散管7之间，压水室基圆2与压水室壳体1相交于隔舌6处，压水室过流断面A位于压水室基圆2的中心点水平位置，隔舌6与压水室过流断面A之间的夹角为隔舌安放角α4，从隔舌6到压水室扩散管7，沿着压水室基圆2的圆周方向，压水室内部过流通道的过流断面面积逐渐增大，压水室壳体1和压水室扩散管7的内部壁面之间光滑联结。本发明通过以下几个关系式来确定压水室基圆直径D₀3，隔舌安放角α4，扩散管进口直径D₁5，扩散管出口直径D₂8，压水室过流断面A宽度b9，压水室过流断面A高度h10和压水室过流断面A倾斜角β11。

α＝28°～55°

D₂＝k₁D₁

β＝3°～8°。

图中，隔舌安放角α4、扩散管进口直径设计流速v₁、修正系数k₁、修正系数k₂和压水室过流断面A倾斜角β11的大小都与叶轮比转速Ns的大小有关，叶轮比转速越大，隔舌安放角α4和扩散管进口直径设计流速v₁选择较大值，其选择区间分别在28°～55°和1.2～2.0米/秒之间，修正系数k₁和修正系数k₂则选择较小值，其选择区间分别在1.1～1.2和1.3～1.9之间，压水室过流断面A倾斜角β11选择较大值，其选择区间在3°～8°之间。

Claims (1)

1.一种离心泵用准螺旋型压水室设计方法，提供了压水室的主要几何尺寸参数压水室基圆直径D₀，隔舌安放角α，扩散管进口直径D₁，扩散管出口直径D₂，压水室过流断面A宽度b，压水室过流断面A高度h和压水室过流断面A倾斜角β的设计公式；其特征在于：压水室的几何尺寸参数与其设计工况点的性能参数之间适合以下关系：

$D_0=(0.021Ns+18.88)\frac{\sqrt{2gH}}{n}$

α＝28°～55°

$D_1=1.185\sqrt{\frac{Q}{v_1}}$

D₂＝k₁D₁

$b=\[4.58ln\left(Ns\right)+0.03Ns-8.19\]\frac{\sqrt{2gH}}{n}$

$h=k_2\frac{Q}{b\sqrt{gH}}$

β＝3°～8°

D₀是压水室基圆直径，单位：米；Ns是叶轮比转速；

H是叶轮设计工况点扬程，单位：米；g是重力加速度，单位：米/平方秒；

n是叶轮转速，单位：转/分钟；α是隔舌安放角，单位：度；

D₁是扩散管进口直径，单位：米；Q是叶轮设计工况点流量，单位：立方米/秒；

v₁是扩散管进口直径设计流速，v₁＝1.2～2.0米/秒；

D₂是扩散管出口直径，单位：米；k₁是修正系数，k₁＝1.1～1.2；

b是压水室过流断面A宽度，单位：米；h是压水室过流断面A高度，单位：米；

k₂是修正系数，k₂＝1.3～1.9；β是压水室过流断面A倾斜角，单位：度。