[发明专利]一种轴流式低扬程前置诱导轮的设计方法

说明书

技术领域

本发明专利涉及一种轴流式低扬程前置诱导轮的设计方法，具体的说，涉及一种适用于提高中低比转速化工离心泵汽蚀性能的前置诱导轮设计方法。

背景技术

诱导轮是一种用于提高离心泵叶轮进口装置汽蚀余量的叶片式旋转机械，最早被用于航空航天领域的发动机燃料输送泵等场合，其具有叶片负荷低、叶片数小和吸入性能好等特点，能够提高叶轮进口的介质压力，有效改善离心泵叶轮进口的汽蚀情况。随着各类工业应用领域的扩展，诱导轮在石化、冶炼和电厂等领域的众多中低比转速离心泵机组上使用较为广泛。常规的诱导轮大多采用圆柱螺旋形的轴面结构，叶片分布采用定螺距或变螺距设计，叶片形状以平板结构为主，这一种诱导轮结构的尺寸参数易于设计，造型特征易于制造和加工，但由于其叶片形状过于简单，诱导轮自身的水力效率和吸入性能较低，其出口流场分布和离心泵叶轮的设计吸入条件之间存在一定差异，从而对叶轮的吸入性能产生一定的影响。此外，由于该类型诱导轮的流道较长，叶片数较多，在输送含有固体颗粒的介质时，容易产生磨损，从而容易引起离心泵机组运行的不稳定。

因此，为了提高诱导轮的水力性能和抗汽蚀的能力，并减少其对叶轮吸入性能的影响，常规诱导轮的结构型式和叶片几何参数等需要进行优化设计。本发明设计的前置诱导轮为轴流式流道型式，诱导轮轮毂为锥形结构，叶片进口边向后倾斜，有利于减轻外缘的汽蚀程度，叶片则采用较短的翼型结构，该诱导轮具有扬程低、载荷分布均匀和必需汽蚀余量小的特点。由于采用合理的翼型和短叶片结构，该诱导轮的水力损失和叶片出口环量小，有利于改善离心泵叶轮进口的流场情况和机组的水力效率，尤其适用于中低比转速的离心泵叶轮。此外，由于该诱导轮的流道较宽，叶片翼型较短，在输送含有固体颗粒的介质时，该结构不易发生堵塞和磨损，能够适应一定比例含固介质的输送。因此，该诱导轮还可应用于含有一定固体颗粒介质的场合。

发明内容

本发明提供一种轴流式低扬程前置诱导轮的设计方法。通过本发明提供的诱导轮几何尺寸参数设计方法，可提高常规诱导轮结构的水力性能和出口流场分布，改善叶轮进口的吸入性能，由于采用较短的叶片翼型，该诱导轮结构尤其适用于中低比转速的离心泵叶轮，同时该诱导轮结构在输送含固体颗粒介质时不易发生堵塞和耐磨，可提高离心泵叶轮的运行稳定性。

本发明的技术方案是：

1.本发明提供了诱导轮主要几何尺寸参数诱导轮外缘直径D，诱导轮轮毂中径D_h，叶片进口边倾斜角α，诱导轮出口边外缘直径D_o，诱导轮轮毂锥角θ，流面A的翼型工作面半径R_p，翼型出口安放角β和翼型弦长l的设计公式：

1)诱导轮外缘直径

其计算公式：D=4.16(Q1C)1/3(kd1+Kd)1/510.32+0.12In(ns)]]>

式中：D——诱导轮外缘直径，米；

Q_i——诱导轮设计工况点流量，立方米/秒；

C——诱导轮汽蚀比转速；

k_d——修正系数，k_d＝0.15～0.3；

n_s——诱导轮比转速。

2)诱导轮轮毂中径