[发明专利]一种低NPSHr叶轮设计方法

说明书

本发明涉及一种低NPSHr叶轮设计方法，提供了主要针对叶片泵的必需空化余量NPSHr相关参数：叶片泵最小必需空化余量NPSHr_(min)、最小必需空化余量系数K_p、叶片进口对液体流动的排挤系数ξ₀，修改后的叶轮进口直径D_p，修改后的叶轮进口当量直径D_p0，通过改善叶轮参数，改善了叶片泵的抗空化性能，提高叶片泵的稳定性能，达到延长泵以及相关部件的运行寿命的目的。

技术领域

本发明涉及一种叶片泵叶轮设计方法,特别涉及一种低NPSHr叶轮设计方法。

背景技术

空化现象是指液流中的流场压力降低到饱和的蒸汽压力之下时，液体将会由液态转变为充满蒸汽的气态空泡，从而其热力学状态进行改变。空化又称汽蚀，空化现象在泵、喷管、螺旋桨、水轮机等流体机械中经常出现，尤其是在叶片泵中。

空化除了降低水力机械的性能，长久的空化还会造成材料表面的破坏，降低过流部件的机械强度与过流性能，而瞬时的空化则会造成流场内部紊乱，产生振动和噪音，这些不稳定的压力和振荡可能造成过流部件的结构破坏。

在叶片泵空化控制方程中，有两个基本方程是描述泵空化的基本方程：装置空化余量NPSHa和泵空化余量NPSHr。装置空化余量NPSHa又称有效的空化余量，是由吸入装置提供的，在泵的进口处单位重量液体具有的超过汽化压力水头的富余能量，即泵进口处液体具有的全水头减去汽化压力水头的净剩的值。泵空化余量NPSHr和泵内部流动情况有关，是由泵本身决定的。NPSHr表征泵进口部分的压力降，也就为了保证泵不发生空化，要求在泵进口处单位重量液体具有超过汽化压力水头的富余能量，其物理意义表示液体在泵进口部分压力降的程度。由于泵空化余量NPSHr是由泵本身决定的，因此本发明主要对泵空化余量NPSHr进行优化。

现有技术的叶片泵的设计过程中很少设计对最小泵空化余量NPSHr进行描述，对泵本身的空化性描述不准确，因此容易出现叶片泵空化，从而造成叶片泵速度超过额定转速时发生空化现象。

申请号为201510679202.8号的中国发明专利公开了一种高抗空化离心叶轮水力设计方法，这种设计方法是通过改善叶片的进口安放角、叶片厚度分布、叶轮进口直径和叶片进口宽度,可以减小叶片的弯曲程度，增大叶片进口的过流面积，使离心泵的效率提高，空化余量降低，空化性能得到改善。通过不同叶片数和比转速来设计叶片包角使叶轮流道内的流动扩散减少，流动更贴近叶片形状，减少由于脱流的漩涡向高压侧扩散。但是上述专利中的提到参数描述并未对泵空化余量NPSHR进行描述，也并没有建立泵空化余量NPSHR与叶轮基本参数的关系。

针对上述存在的缺陷，本发明人发明了一种低NPSHr叶轮设计方法，对泵空化余量NPSHr进行了准确的描述，得出最小泵空化余量，以在一定的程度上缓解叶片泵在失速的情况下发生空化的问题，保证了叶片泵的抗空化性能。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种低NPSHr叶轮设计方法。通过准确的描述泵空化余量NPSHr来改善叶片泵抗空化性能。

实现上述目的所采用的技术方案是：

1、先用普通计算方法将初始叶轮进口当量直径D₀和叶轮出口直径D₂计算得出。

2、叶片进口对液体流动的排挤系数ξ₀

式中：

D₀—初始叶轮进口当量直径，米；

ξ₀—叶片进口对液体流动的排挤系数；

n—设计工况转速，转/分；

D₂—叶轮出口直径，米；