一种超高比转数双吸泵的设计方法

技术领域

本发明涉及双吸泵设计技术领域，尤其涉及一种超高比转数双吸泵的设计方法。

背景技术

双吸泵具有流量大、效率高、运行稳定、应用广泛等特点，现有双吸泵的比转数通常都在300以下，原因主要在于当比转数过高时叶轮出口需做成斜流形式，此时叶轮内存在液流对冲现象，致使泵的效率较低，且会产生较大的噪音和振动。

近些年，由于节能降本、低碳环保的要求，对单泵流量的要求也越来越高，越来越需要超高比转数的双吸泵。

发明内容

本发明的目的是提供一种超高比转数双吸泵的设计方法。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种超高比转数双吸泵的设计方法，其特征在于，包括水力计算和水力绘型，

水力计算包括以下步骤：

设定叶片出口宽度系数K

设定叶轮外径系数K

设定叶片包角Φ和叶片出口安放角β

设定叶轮吸入内径当量系数K

根据叶片外径D

设定压出室速度系数K

设定吸入室速度系数K

根据叶轮吸入内径D

水力绘型包括叶轮水力绘型、压出室水力绘型和吸入室水力绘型，

叶轮水力绘型包括，根据水力计算结果的数据，例如叶片出口宽度b

叶片出口倾斜角γ

压出室水力绘型包括，根据水力计算结果的数据，例如压出室基圆直径D

压出室断面侧倾角γ

吸入室水力绘型包括，根据水力计算结果的数据，例如吸入室第8断面面积F

进一步地，设定叶片出口宽度系数K

进一步地，设定叶片包角Φ＝90°(前盖板处)～100°(后盖板处)，设定叶片出口安放角β

进一步地，设定叶轮吸入内径当量系数K

进一步地，计算压出室基圆直径D

进一步地，设定压出室速度系数K

进一步地，压出室断面侧倾角γ

本发明包含叶轮的水力计算及绘型、壳体的水力计算及断面绘型、局部结构设计、性能的预测分析，通过合理匹配叶轮的水力几何参数(包含出口宽度、外径、包角、出口安放角及进口内径)、合理设置过流部件的水力结构(包含叶轮轴面、压出室蜗壳断面及吸入室断面)来进行水力计算、设计及性能预测，使得设计得到的双吸泵具备较高的效率、较宽的高效区域以及较佳的抗汽蚀性能。

附图说明

图1为本发明叶轮流道轴面图；

图2为本发明叶轮平面投影图；

图3为本发明叶轮结构图；

图4为本发明压出室第1断面～第8断面示意图；

图5为本发明压出室第8断面示意图；

图6为本发明吸入室断面示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明公开了一种超高比转数双吸泵的设计方法，其实施阶段分为水力计算(包含叶轮、压出室、吸入室)、水力绘型，具体如下：

(一)水力计算

1.叶片出口宽度b

b

K

传统理论仅推荐了比转数n

2.叶片外径D

D

K

本发明所计算的叶片外径大于传统理论计算值。叶片外径的加大增加了叶片对液流的约束，既利于液流对能量的吸收和转换，又利于减小叶片间的扩散损失提高效率，更便于叶片的绘型(减小叶片前盖板流线的S型程度，利于加大冲角提高汽蚀性能)。

3.叶片包角

Φ＝90°(前盖板处)～100°(后盖板处)；

本发明所取包角略大于传统理论取值，包角的增大使得叶片间的夹持流道长度增加利于减小扩散损失而提高效率。

4.叶片出口安放角β

β

本发明所取出口安放角略小于传统理论取值，取较小的叶片出口安放角便于增大叶片外径、加大叶片包角，也可以一定程度上避免前盖板型线的S型。

5.叶轮吸入内径D

D

K

本发明K

6.叶片数Z的取值：

Z＝5～4；

叶片数Z取少一点利于减小叶片进口的排挤、加长叶片间夹持流道长度、增大叶轮外径，从而一定程度提高泵的效率以及抗汽蚀性能，参见图2。

7.压出室基圆直径D

D

本发明计算的压出室基圆直径大于传统理论计算值(D

8.压出室流道宽度b

b

本发明计算的压出室流道宽度大于传统理论计算值(b

9.压出室第8断面面积F

F

K

本发明K

10.吸入室第8断面面积F

F

K

本发明K

11.吸入室断面宽度b的计算：

b＝(0.65～0.8)D

b的取值主要考虑吸水室断面的形状，使第8断面的形状接近圆形或方形，此时湿周最小而损失最小，利于一定程度上提高泵的抗汽蚀性能和效率。

以上1～11的计算公式或取值中所涉及参数的意义及单位解释如下：

Q——设计单吸流量，m

H——设计扬程，m

n——转速，r/min

b

B

D

——叶片包角，°

β

D

Z——叶片数，枚

D

b

F

F

b——吸入室断面宽度，mm

K

K

K

K

K

(二)水力绘型

1.叶轮的水力绘型

如图1所示，为根据水力计算结果的数据(叶片出口宽度b

在此绘型过程中还包括：

1)叶片出口倾斜角γ

叶片出口倾斜角γ

2)叶片前后盖板流线夹角γ

叶片前后盖板流线夹角的差值γ

3)叶片前盖板圆角半径R：

叶片前盖板圆角半径R值应做到尽可能的大，以使叶轮内流体的流动性更顺畅，从而叶轮的抗汽蚀性能更佳。

2.压出室的水力绘型

如图4和图5所示，为根据水力计算结果的数据(压出室基圆直径D

在此绘型过程中还包括：

1)压出室断面侧倾角γ

2)使压出室第8断面的断面高度H与断面宽度B近似相等，即压出室第8断面近似为方型或圆形，断面湿周小，损失小而效率高。

3)压出室侧壁与基圆相接部为圆弧连接。

3.吸入室的水力绘型

如图3和图6所示，为根据水力计算结果的数据(吸入室第8断面面积F

在绘型时适当调整吸入室断面宽度b(第4断面处)与断面高度h(第8断面处)的值，使吸入室断面近似为方型，断面湿周小，损失小而效率高。

设计的叶轮参数和性能预测如下：

实施例

具体实施时，设计计算步骤如下：

给定：单吸设计流量Q、设计扬程H、转速n

1.比转数n

n

2.叶片出口宽度b

b

K

3.叶片外径D

D

K

4.本实例叶片包角

6.叶轮吸入内径D

D

K

7.本实例叶片数Z的取值：5枚；

8.压出室基圆直径D

D

9.压出室流道宽度b

b

10.压出室第8断面面积F

F

K

11.吸入室第8断面面积F

F

12.吸入室断面宽度b的计算：

b＝(0.65～0.8)D

实施例计算结果及性能预测结果见下表：

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。