[发明专利]一种非对称固液两相流离心叶轮水力设计方法

说明书

针对上述固液两相流泵在运用的过程出现问题，本发明提供了一种非对称固液两相流离心叶轮水力设计方法。叶轮为半开式单流道，适用于输送各种颗粒和含纤维的物质，叶片由一长一短叶片组合而成，短叶片与长叶片部分使对称的，长叶片起导流作用，使输送的物质能通畅的到达叶轮出口且不破坏输送物的整体性，在短叶片的作用下排出叶轮，叶片的工作面流线方程采用圆弧法和变角螺旋线法来共同设计。为了可以不断地旋转切割各种杂物，叶片设计为工作面高于背面，且叶片的横截面设计三直角的五边形。并给出叶片的进出口安装角计算公式。通过本发明设计的一种非对称固液两相离心叶轮，具有良好无堵塞性能，抗缠绕切割能力强。

技术领域

本发明涉及到一种离心泵水力设计方法，特别涉及一种输送非对称固液两相流离心叶轮水力设计方法。

背景技术

随着工农业生产的不断发展，在采矿、化工、食品、水力。造纸。冶金、建筑等诸多行业的工业流程、生活污水和工业废水等排放中，需要输送不同固体颗粒、粒径、体积浓度、硬度等两相流，固液两相流离心泵得到广泛的运用。

目前，固液两相流离心泵叶轮结构形式主要为单、双流道叶轮，旋流式叶轮等。单流道叶轮由于其大通道特殊的叶轮结构，使输送物料的无损性好，防堵塞性能较好，能输送大颗粒、长纤维物质。但是由于它的不平衡性，只能制成小功率的固液两相流泵；而双流道叶轮属于闭式叶轮，防堵塞性能不如单流道泵，一般只能输送固相浓度小的介质。

旋流式叶轮一般置于压水室的泵腔内，叶轮与泵体之间没有配合间隙，防堵塞性能较好，能输送大颗粒物质，运行平稳可靠。但它存在以下缺陷：(1)无损性差，对输送物料破坏作用大，容易使浆料发生性能变化；(2)不适合输送含长纤维物质的浆料；(3)流量-扬程性能曲线较平坦；(4)由于循环流的存在，水力损失较大，泵的效率较低。

经检索，与本实用新型相关的专利有：一种单流道切割泵的叶轮设计方法(公开号：CN102410245A)，发明了一种单流道切割泵的叶轮设计方法，给出了叶片主要几何参数外径、出口宽度、进口直径的设计公式，但是没有给出叶片的进出口安放角；一种固液两相流螺旋离心泵(CN102400919A)，发明螺旋离心泵进口泵进口段有套筒，套筒国定的导叶，导叶和螺旋叶片共同作用有效地防止了纤维固体物质在泵内的聚集，增强了泵的通过性，提高了螺旋离心泵对固体物质液体的输送性能，但是当输送为纸浆时，由于固定导叶的存在，纸浆不能聚集在一起，使生产效率降低。

发明内容

针对上述固液两相流泵在运用的过程出现问题，本发明提供了一种非对称固液两相流离心叶轮水力设计方法。叶轮为半开式双叶片单流道结构形式，由一长一短两个叶片组合而成，短叶片与长叶片部分使对称的，短叶片背面与长叶片工作面之间的流道为死循环流道，该流道的存在主要是平衡叶轮的径向力；长叶片的背面可以起导流作用，避免对输送介质的破坏性，使输送的物质能通畅的到达叶轮出口且不破坏输送物的整体性，在短叶片工作面的作用下排出叶轮，叶片的工作面流线方程采用圆弧法和变角螺旋线法来共同设计。为了可以不断地旋转切割各种杂物，叶片设计为工作面高于背面，且叶片的横截面设计三直角的五边形。并给出叶片的进出口安装角计算公式。通过本发明设计的一种非对称固液两相离心叶轮，具有良好无堵塞性能，抗缠绕切割能力强。实现上述目的所采用的技术方案是：

1.比转速n_s，其计算公式如下：

式中：

n_s-比转速；

Q-流量，立方米/秒；

n-叶轮转速，转/分钟；

H-扬程，米；

2.叶轮进口直径D₁由以下公式确定：

式中：