[发明专利]一种多相混输轴流泵叶轮的多工况设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及流体机械，特别涉及一种多相混输轴流泵叶轮的设计方法。

背景技术

轴流泵在生产生活中广泛应用于农田排灌、市政棑给水工程、调水工程、电厂循环水工程等诸多方面，近年来在核电、喷水推进方面也得到了应用，因此高效率的轴流泵对能源的节约有重大意义。轴流泵的运行工况较多，例如市政排水工程中排给污水时，轴流泵会在固液两相下运行，核电站失水事故中，轴流泵会在汽液两相下运行。目前，常用的轴流泵叶轮水力设计方法都是针对轴流泵在单一的液相下工作的设计，常用的方法有升力法和圆弧法，这两种方法均以平面叶栅理论为基础，把复杂的空间流动简化为平面流动。但是当轴流泵输送的液体由单一的液相变为多相时，用普通方法设计出的轴流泵的扬程、效率会迅速下降，从而使轴流泵不能满足设计要求，同时也将大大的增加能源的消耗量，这对一个能源消耗大国十分不利。同时，轴流泵在多相流工况时，有时还要求轴流泵在多个工况点能满足一定的流量和扬程要求，而同时满足几个工况点的叶轮的设计方法较少。

发明内容

为了使轴流泵在多相流工况时具有较高的效率，同时又满足多个工况点的流量和扬程要求，本发明提出了一种多相混输轴流泵叶轮的多工况设计方法。

实现上述目的所采用的技术方案是:

一种多相混输轴流泵叶轮的多工况设计方法，其特征在于，设多个工况点的数量为m个， i为其中任意一个工况，所述叶轮的几何参数：叶轮轮毂直径D_h、叶轮型线高度h₂、叶轮叶片出口安放角β₂，与第i个工况点的性能参数流量Q_i、扬程H_i满足以下关系式：

ΔH＝max(ΔH₁,ΔH₂,…,ΔH_i,…,ΔH_m)

ΔH_i＝H-H_i'

式中：Q_BEP——最优效率工况点流量，立方米/秒；

H_BEP——最优效率工况点扬程，米；

n_sBEP——比转数；

D_2BEP——按速度系数法设计的最优效率工况点叶轮外径，米；

Q_i——第i工况点的流量，立方米/秒；

H_i'——传统速度系数设计法的第i工况点的扬程，米；

n——叶轮转速，转/分；

ΔH——各工况点对应的最优工况点的扬程差值；

H——扬程；

ΔH_i——第i工况点的要求扬程与传统速度系数设计扬程的差值，米；

D_h——叶轮轮毂直径，米；

h₂——叶轮型线高度，米；

β₂——叶轮叶片出口安放角，度。

优选地，所述叶轮转速n控制在1800r/min～3000r/min范围以内。

优选地，采用变频器控制叶轮转速。

优选地，比转数n_sBEP的取值范围为675～900。

优选地，所述叶轮的叶片出口安放角β₂的取值范围为24°～35°，进口安放角β₁的取值范围为15°～25°。

优选地，当性能曲线出现陡降时β₁、β₂取10°～18°，当性能曲线缓慢变化时β₁、β₂取 18°～30°。

优选地，所述叶轮的叶片包角的取值范围为55°～85°，叶片数为2～6片。

本发明通过对所述叶轮的几何参数进行调节，而达到性能要求曲线尽可能的与泵设计曲线相接近的目的，同时使泵在多相工况下具有较高的效率。通过控制叶轮几个重要设计参数的设计方法，来实现多相混输泵的多工况和高效率要求。本发明的有益效果是：本发明所述的设计方法设计的轴流泵叶轮具有优秀的水力性能，能够使轴流泵在输送多相流介质时在多相流工况下的多个流量点时保持较高的效率，同时还能满足泵在多相流工况时的多各工况点的工作要求。

附图说明

图1是本发明所述设计方法设计的一个多相混输轴流泵实施例叶轮的结构示意图。

图2是同一个实施例叶轮叶片的翼型展开图。