CN107202034B - 一种单吸离心式叶轮设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种单吸离心式叶轮设计方法，特别涉及一种单吸双叶轮离心式叶轮水力设计方法。本发明通过公式确定了单吸离心式叶轮中开式叶轮进口直径D_j1、半开式叶轮进口直径D_j2、叶轮出口直径D₂、开式叶轮叶片出口宽度b₁、半开式叶轮叶片出口宽度b₂、叶片出口排挤系数ψ₂等叶轮的重要设计参数。经生产实践检验，本发明极大地提高了单吸双叶轮离心泵的设计效率和设计水准，降低了设计成本和风险，根据本发明设计生产的单吸双叶轮离心泵具有良好的使用性能和较高的经济效益。

Description

一种单吸离心式叶轮设计方法

技术领域

本发明涉及一种单吸离心式叶轮设计方法，特别涉及一种离心式单吸双叶轮水力设计方法。

背景技术

泵是一种应用非常广泛的通用机械，种类甚多，在国民经济的各个部门中应用极广，与人们的生活有着密不可分的关系，可以说凡是有液体流动之处，凡乎都有泵在工作。离心泵是各种泵中应用最为广泛的一种，广泛应用于农田灌溉、石油化工、城市给水、航空航天、船舶工业等社会生活和国民经济的各个部门中。随着离心泵技术的不断发展和完善，其应用范围将更加广泛、作用更大。

单吸离心式泵，因其具有扬程高、流量大的特点，被广泛应用于实际生产和工程中。叶轮作为水泵的核心部件，对泵的许多性能参数起决定作用。现有的单吸双叶轮离心泵存在振动较大，导流性能差，流动性不好的现象，不能达到很好输送介质的目的。针对上述存在的不足，本发明人发明了“一种单吸离心式叶轮设计方法”，不仅给出了单吸双叶轮离心泵叶轮参数系统的、精确的设计方法，而且解决了单吸双叶轮离心泵振动大、流动性差的问题，增强了单吸双叶轮泵的可靠性，提高了单吸双叶轮离心泵的水力效率，延长了泵的使用寿命。

发明内容

本发明提供了一种单吸离心式叶轮设计方法。通过改善叶轮的几个重要参数的设计方法，提高了单吸双叶轮离心泵的效率和可靠性。使设计的单吸双叶轮离心泵的叶轮振动变小，导流性能较好，输送介质的能力较好。实现上述目的所采用的技术方案是：

1.比转数n_s，其计算公式如下：

式中：

n_s—比转数；

H—设计工况的扬程，米；

Q—设计工况的流量，米³/秒；

n—转速，转/分；

2.开式叶轮进口直径D_j1，其计算公式如下：

式中：

D_j1—开式叶轮进口直径，米；

Mn—轴扭矩，牛顿·米；

Q—设计工况的流量，米³/秒；

[τ]—材料的许用切应力，帕；

n—转速，转/分；

K₁—开式叶轮速度系数；

3.开式叶轮速度系数K₁，设计公式如下：

(1)主要考虑效率

K₁＝0.001652n_s+3.511

(2)兼顾效率和汽蚀

(3)主要考虑汽蚀

K₁＝23.41sin(0.0001323n_s+0.191)

式中：

n_s—比转数；

K₁—开式叶轮速度系数；

4.半开式叶轮进口直径D_j2，其计算公式如下：

式中：

D_j2—半开式叶轮进口直径，米；

Mn—轴扭矩，牛顿·米；

Q—设计工况的流量，米³/秒；

[τ]—材料的许用切应力，帕；

n—转速，转/分；

K₂—半开式叶轮速度系数；

5.半开式叶轮速度系数K₂，设计公式如下：

(1)主要考虑效率

K₂＝0.002383n_s+5.064

(2)兼顾效率和汽蚀

(3)主要考虑汽蚀

K₂＝33.76sin(0.0001323n_s+0.191)

式中：

n_s—比转数；

K₂—半开式叶轮速度系数；

6.叶轮出口直径D₂，其计算公式如下：

式中：

D₂—叶轮出口直径，米；

Q—设计工况的流量，米³/秒；

n—转速，转/分；

K_D2—叶轮出口直径系数；

7.叶轮出口直径系数K_D2，其计算公式如下：

式中：

K_D2—叶轮出口直径系数；

n_s—比转数；

8.开式叶轮叶片出口宽度b₁，其计算公式如下：

式中：

b₁—开式叶轮叶片出口宽度，米；

K_b2—叶片出口宽度系数；

n—转速，转/分；

K_b1—内叶片出口宽度系数；

η_v—容积效率；

η_h—水力效率；

H—设计工况的扬程，米；

g—重力加速度，米/秒²；

9.内叶片出口宽度系数K_b1，其计算公式如下：

式中：

K_b1—叶片出口宽度系数；

β₂—叶片出口安放角，度；

n_s—比转数；

ψ₂—叶片出口排挤系数；

10.半开式叶轮叶片出口宽度b₂，其计算公式如下：

式中：

b₂—叶轮叶片出口宽度，米；

K_b2—叶片出口宽度系数；

n—转速，转/分；

η_v—容积效率；

η_h—水力效率；

H—设计工况的扬程，米；

11.外叶片出口宽度系数K_b2，其计算公式如下：

式中：

K_b2—外叶片出口宽度系数；

β₂—叶片出口安放角，度；

n_s—比转数；

ψ₂—叶片出口排挤系数；

12.叶片出口排挤系数ψ₂，其计算公式如下：

式中：

ψ₂—叶片出口排挤系数；

λ₂—叶轮出口轴面截线与流线的夹角，度；

δ₂—叶片住口真实厚度，米；

D₂—叶轮出口直径，米；

β₂—叶片出口安放角，度；

z—叶片数，个；

本发明的有益效果是：提供了一种单吸离心式叶轮设计方法，改善了单吸双叶轮离心泵内部的流动状态，减少了振动，提高了导流性能，大大提高了泵的效率。

附图说明

图1是本发明实施例叶轮的三维造型图。

图2是本发明实施例叶轮的轴面剖视图。

图2中：1—开式叶轮叶片；2—中间壁板；3—半开式叶轮叶片；4—半开式叶轮进口直径；5—开式叶轮进口直径；6—开式叶轮出口宽度；7—半开式叶轮出口宽度；8—叶轮出口直径。

具体实施方式

图1是本发明实施例叶轮的三维造型图，图2确定了本发明单吸双叶轮几何形状和尺寸。本发明通过以下几个关系式来确定了单吸离心式叶轮的开式叶轮进口直径D_j1、半开式叶轮进口直径D_j2、叶轮出口直径D₂、开式叶轮叶片出口宽度b₁、半开式叶轮叶片出口宽度b₂、叶片出口排挤系数ψ₂等叶轮的重要设计参数。

本发明普遍适用于一种单吸离心式叶轮设计方法，设计公式全面、充分地考虑了离心泵内的流动特性，独创地提出了一种单吸离心式叶轮设计方法。

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)

1.一种单吸离心式叶轮设计方法，所述单吸离心式叶轮由两个叶轮组成，其中一个叶轮为开式叶轮，另一个叶轮为半开式叶轮，开式叶轮与半开式叶轮的盖板连接，其特征在于：开式叶轮进口直径D_j1、半开式叶轮进口直径D_j2、叶轮出口直径D₂、开式叶轮叶片出口宽度b₁、半开式叶轮叶片出口宽度b₂由以下公式获得：

式中：

D_j1—开式叶轮进口直径，米；

D_j2—半开式叶轮进口直径，米；

D₂—叶轮出口直径，米；

b₁—开式叶轮叶片出口宽度，米；

b₂—半开式叶轮叶片出口宽度，米；

Mn—轴扭矩，牛顿·米；

Q—设计工况的流量，米³/秒；

[τ]—材料的许用切应力，帕；

n—转速，转/分；

K₁—开式叶轮速度系数；

K₂—半开式叶轮速度系数；

K_D2—叶轮出口直径系数；

K_b1—开式叶轮叶片出口宽度系数；

K_b2—半开式叶轮叶片出口宽度系数；

η_v—容积效率；

η_h—水力效率；

H—设计工况的扬程，米；

g—重力加速度，米/秒²。

2.根据权利要求1所述的单吸离心式叶轮设计方法，其特征在于，开式叶轮速度系数K₁，设计公式如下：

(1)主要考虑效率

K₁＝0.001652n_s+3.511

(2)兼顾效率和汽蚀

(3)主要考虑汽蚀

K₁＝23.41sin(0.0001323n_s+0.191)

式中：

n_s—比转数，

3.根据权利要求1所述的单吸离心式叶轮设计方法，其特征在于，半开式叶轮速度系数K₂，设计公式如下：

(1)主要考虑效率

K₂＝0.002383n_s+5.064

(2)兼顾效率和汽蚀

(3)主要考虑汽蚀

K₂＝33.76sin(0.0001323n_s+0.191)。

4.根据权利要求1所述的单吸离心式叶轮设计方法，其特征在于，叶轮出口直径系数K_D2，设计公式如下：

5.根据权利要求1所述的单吸离心式叶轮设计方法，其特征在于，开式叶轮叶片出口宽度系数K_b1、半开式叶轮叶片出口宽度系数K_b2，设计公式如下：

式中：

ψ₂—叶片出口排挤系数；

β₂—叶片出口安放角，度。

6.根据权利要求5所述的单吸离心式叶轮设计方法，其特征在于，叶片出口排挤系数ψ₂，设计公式如下：

式中：

λ₂—叶轮出口轴面截线与流线的夹角，度；

δ₂—叶片住口真实厚度，米；

z—叶片数，个。

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