[发明专利]一种靠汽蚀控制最大流量的离心泵水力设计方法

摘要

本发明提供一种通过空化控制最大流量的离心泵水力设计方法。主要涉及两个工况，一个是设计流量工况，一个是最大流量工况，即控制工况。主要针对控制工况，在最大流量时使泵发生空化，达到控制最大流量的效果。本发明采用内部自动控制最大流量，相较于外部控制法可减少能量损失，有利于提高泵效率。

主权项

靠汽蚀控制最大流量的离心泵水力设计方法，根据离心泵满足设计工况与控制工况(最大流量工况)，且Qmax≤Δ×Q的要求。其特征是泵在最大流量时发生汽蚀，控制流量变化。通过以下公式和约束条件来确定控制工况点的Hmax、确定NPSHrmax，同时调节叶轮的主要几何参数，以满足要求。 NPSH a max = P c ρg + h g - h c max - P v ρg = h c + NPSH a - Δ 2 × h c = NPSH a - ( Δ 2 - 1 ) × h c - - - ( 1 ) H max = 1 + 0.08535 log Δ × Q 3 1 + 0.08535 log Q 3 × H - - - ( 2 ) NPSH r max = v 0 max 2 2 g + λ ω 0 max 2 2 g = 1 2 g ( 1 + λ ) ( 4 Q max π D j 2 η v k 2 ) 2 + λ 2 g ( πn D j 60 k 1 ) 2 - - - ( 3 ) λ = 1.2 v 0 max u 0 max + ( 0.07 + v 0 max u 0 max ) ( s 0 s max - 0.615 ) - - - ( 4 ) D1＝K1Dj(5)约束条件：Hmax≤H    (6) 4.0 ≤ k 0 = 2 ( 1 + λ ) λ 6 × 4 × 60 k 2 π 2 η v k 1 3 ≤ 4.5 - - - ( 7 ) 1.1 ≤ K F = b 1 D 1 π π D j 2 4 ≤ 1.5 - - - ( 8 ) 0.7≤K1≤1.0(9)‑3°≤Δβ1≤5°(10)式中：Pc‑吸入液面的绝对压力，Pa；Pv‑临界汽蚀的绝对压力，Pa；ρ‑流体的密度，kg/m3；g‑重力加速度，m/s2；hg‑泵安装高度，m；hc‑吸入水力损失，m；Q‑设计工况的流量，kg/m3；Δ‑流量比例系数，1；NPSHa‑装置汽蚀余量，m；NPSHamax‑最大流量时的装置汽蚀余量，m；NPSHrmax‑最大流量时的有效汽蚀余量，m；hcmax‑最大流量时的吸入水力损失，m；Qmax‑最大流量工况的流量，kg/m3；Hmax‑最大流量下的扬程，m；H‑设计工况下的扬程，m；v0max‑最大流量下叶轮进口轴面速度，m/s；ω0max‑最大流量下叶轮进口相对速度，m/s；u0max‑最大流量下叶轮进口圆周速度，m/s；Dj‑叶轮进口直径，m；λ‑进口压降系数，1；ηv‑容积效率，1；k0、k1、k2‑综合系数、叶轮进口速度修正系数、叶片进口速度修正系数，1；β0‑前盖板流线叶片进口稍前的相对液流角，rad；s0、smax‑叶片进口厚度和最大厚度，m；K1、KF‑参考系数，1；Δβ1‑进口冲角，度(°)。