一种轴流泵叶轮水力设计方法及轴流泵技术

本发明专利技术提供了一种轴流泵叶轮水力设计方法及轴流泵，包括如下步骤：确定泵的设计工况流量

【技术实现步骤摘要】
一种轴流泵叶轮水力设计方法及轴流泵


[0001]本专利技术涉及轴流泵领域，特别涉及一种轴流泵叶轮水力设计方法及轴流泵
。

技术介绍

[0002]轴流泵是一种高比转速叶片泵，靠旋转叶轮的叶片对介质产生的作用力使介质沿轴线方向进行输送，常规比转速在
500
‑
1500。
为了提高轴系强度，需要将轴承前移安装到导叶内部，即叶轮和导叶轮毂需要加大，导致叶轮和导叶外径需要加大，而加大叶轮进口直径会导致效率大幅下降，为了保证过流断面面积和流道的均匀过渡，所以设计时考虑将叶轮和导叶的轮毂和轮缘设计成具有一定倾斜角度的结构，即叶轮和导叶的出口直径大于进口直径，同时轮毂比也需要加大
。
目前已有的各种轴流泵叶轮水力设计方法大多用于设计进出口直径相等的叶轮，不适用于设计该类型轴流泵叶轮
。

技术实现思路

[0003]针对现有技术中存在的不足，本专利技术提供了一种轴流泵叶轮水力设计方法及轴流泵，深入研究轴流泵内部流动水动力学特性，进行了多目标多参数优化设计，总结出一套适用于该类型轴流泵的高效水力模型设计方法，优选出多个性能优秀的水力模型进行模型泵实物试制试验，试验结果符合预期，模型泵水力性能优秀
。
本专利技术的轴流泵叶轮水力设计方法及轴流泵，不仅给出了相应比转速范围内精确的叶轮几何参数水力设计方法，还给出了可以通过叶轮的几何参数来预测泵扬程的公式，通过判断预测扬程与设计扬程的偏差反过来修改各叶轮各参数或修正系数，提高设计的精确性
。
[0004]本专利技术是通过以下技术手段实现上述技术目的的
。
[0005]一种轴流泵叶轮水力设计方法，包括如下步骤：
[0006]确定泵的设计工况流量
Q
N
、
设计工况扬程
H
N
、
设计工况转速
n
N
、
叶轮进口边轮毂直径
d
h
和叶轮出口边轮毂直径
d
H
；
[0007]根据设计工况流量
Q
N
和设计工况转速
n
N
，确定进口直径
D
j
；
[0008]根据设计工况流量
Q
N
、
设计工况转速
n
N
和比转速
n
s
，确定叶轮出口直径
D2，其中
400<n
s
<800
；
[0009]设置
n
条流线将叶轮轴面流道划分为
n
‑1个分区域流道，第
i
条流线满足下面要求：
[0010][0011][0012][0013]当
n
为偶数时，
ε1+
ε
n
＝
ε2+
ε
n
‑1＝
ε3+
ε
n
‑2＝
…
＝
ε
n/2
+
ε
(n+2)/2
；
[0014]当
n
为奇数时，
ε1+
ε
n
＝
ε2+
ε
n
‑1＝
ε3+
ε
n
‑2＝
…
＝2ε
(n+1)/2
；
[0015][0016]其中：
[0017]i
为第
i
条流线，
i∈[1
，
n]；
[0018]u
2i
为第
i
条流线出口圆周速度，
m/s
；
[0019]D
2i
为第
i
条流线与出口边交点直径，
m
；
[0020]g
为重力加速度，
m/s2；
[0021]v
m2i
为第
i
条流线出口轴面速度，
m/s
；
[0022]v
′
u2i
为第
i
条流线出口圆周分速度，
m/s
；
[0023]β
2i
为第
i
条流线出口角，度；
[0024]ε
i
为第
i
条流线
v
′
u2i
修正系数；
[0025]为修正系数
ε
i
的平均值；
[0026]叶轮额定流量点处的扬程满足如下关系式：
[0027][0028][0029]式中：
[0030]H
为预测设计工况扬程，
m
；
[0031]u
2i
为第
i
条流线出口圆周速度，
m/s
；
[0032]u
1i
为第
i
条流线进口圆周速度，
m/s
；
[0033]β
2i
为第
i
条流线出口安放角，度；
[0034]β
1i
为第
i
条流线进口安放角，度；
[0035]Δ
S
i
为第
i
条流线与第
i
‑1根流线与叶轮进出口边围成的流道面积，
mm2；
[0036]S
为轴面流道面积，
mm2；
[0037]K
h
为扬程修正系数，
s2/m
；
[0038]a
为
K
h
修正系数，
s2/m
，取值选取范围
(3*10
‑6＜
a
＜
4*10
‑6)
；
[0039]n
s
为比转速；
[0040]若预测的泵扬程
H
与设计工况扬程
H
N
的差值超过设定误差，则调整
K
h
修正系数和修正系数
ε
i
的平均值，使预测的泵扬程
H
与设计工况扬程
H
N
的差值小于设定误差
。
[0041]进一步，所述根据设计工况流量
Q
N
和设计工况转速
n
N
，确定进口直径
D
j
，具体为：
[0042]叶轮进口边与轴线垂直，进口边直径选取公式如下：
[0043][本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种轴流泵叶轮水力设计方法，其特征在于，包括如下步骤：确定泵的设计工况流量
Q
N
、
设计工况扬程
H
N
、
设计工况转速
n
N
、
叶轮进口边轮毂直径
d
h
和叶轮出口边轮毂直径
d
H
；根据设计工况流量
Q
N
和设计工况转速
n
N
，确定进口直径
D
j
；根据设计工况流量
Q
N
、
设计工况转速
n
N
和比转速
n
s
，确定叶轮出口直径
D2，其中
400
＜
n
s
＜
800
；设置
n
条流线将叶轮轴面流道划分为
n
‑1个分区域流道，第
i
条流线满足下面要求：条流线满足下面要求：条流线满足下面要求：当
n
为偶数时，
ε1+
ε
n
＝
ε2+
ε
n
‑1＝
ε3+
ε
n
‑2＝
…
＝
ε
n/2
+
ε
(n+2)/2
；当
n
为奇数时，
ε1+
ε
n
＝
ε2+
ε
n
‑1＝
ε3+
ε
n
‑2＝
…
＝2ε
(n+1)/2
；其中：
i
为第
i
条流线，
i∈[1
，
n]
；
u
2i
为第
i
条流线出口圆周速度，
m/s
；
D
2i
为第
i
条流线与出口边交点直径，
m
；
g
为重力加速度，
m/s2；
v
m2i
为第
i
条流线出口轴面速度，
m/s
；
v
′
u2i
为第
i
条流线出口圆周分速度，
m/s
；
β
2i
为第
i
条流线出口角，度；
ε
i
为第
i
条流线
v
′
u2i
修正系数；为修正系数
ε
i
的平均值；叶轮额定流量点处的扬程满足如下关系式：叶轮额定流量点处的扬程满足如下关系式：式中：
H
为预测设计工况扬程，
m
；
u
2i
为第
i
条流线出口圆周速度，
m/s
；
u
1i
为第
i
条流线进口圆周速度，
m/s
；
β
2i
为第
i
条流线出口安放角，度；
β
1i
为第
i
条流线进口安放角，度；
Δ
S
i
为第
i
条流线与第
i
‑1根流线与叶轮进出口边围成的流道面积，
mm2；
S
为轴面流道面积，
mm2；
K
h
为扬程修正系数，
s2/m...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈华铮，朱荣生，付强，龙云，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：