一种低比转速高效无过载多级离心泵叶轮设计方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110030209A(43)申请公布日2019.07.19(21)申请号201910323758.1(22)申请日2019.04.22(71)申请人江苏大学地址212013江苏省镇江市京口区学府路301号(72)发明人王成斌王勇张子龙刘厚林李刚祥张国翔(51)Int.Cl.F04D29/22(2006.01)F04D29/24(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图2页(54)发明名称一种低比转速高效无过载多级离心泵叶轮设计方法(57)摘要本发明提供了一种低比转速高效无过载多级离心泵叶轮设计方法，根据离心泵在设计工况流量Q、设计工况扬程H、设计工况轴轮转速n、设计工况级数a、叶片数Z和传动轴轴径db的设计要求,给出了叶轮主要参数的设计公式，包括：叶轮出口直径D2、叶轮出口宽度b2、叶片出口安放角β2、叶片包角Φ、进口直径D1以及叶轮进口内径D0。根据本设计方法设计的低比转速多级离心泵叶轮能使泵满足全扬程无过载性能，功率备用系数K控制在1.1倍以内，同时保证高效率性能，达到国家领先水平。CN110030209ACN110030209A权利要求书1/2页1.一种低比转速高效无过载多级离心泵叶轮设计方法，其特征在于，已知离心泵在设计工况流量Q、设计工况扬程H、设计工况叶轮转速n、设计工况级数a、叶轮叶片数Z和传动轴轴径db参数，由下面公式计算叶轮出口直径D2：其中：ns—叶轮比转速，Q—设计工况流量，m3/s。n—设计工况叶轮转速，r/min；H—设计工况扬程，m；D2—叶轮出口直径，m；K1—叶轮出口直径系数，K1取值范围为1.1～1.4；g—重力加速度，m/s2。2.根据权利要求1所述的低比转速高效无过载多级离心泵叶轮设计方法，其特征在于，叶轮出口宽度b2满足以下关系式：其中：ns—叶轮比转速；D2—叶轮出口直径，m；b2—叶轮出口宽度，m；K2—叶轮出口宽度系数，K2取值范围为0.6～1。3.根据权利要求1所述的低比转速高效无过载多级离心泵叶轮设计方法，其特征在于，叶轮叶片出口安放角β2满足以下关系式：其中：ns—叶轮比转速；a—设计工况级数；1/3h0—滑移系数；h0＝0.6+0.02Z(30-β2)K3—叶轮叶片出口安放角系数，K3取值范围为1.4～1.7；β2—叶轮叶片出口安放角，度；Z—叶轮叶片数。4.根据权利要求3所述的低比转速高效无过载多级离心泵叶轮设计方法，其特征在于，叶轮叶片包角φ满足以下关系式：2CN110030209A权利要求书2/2页其中：φ—叶轮叶片包角，度；K4—叶轮叶片包角系数，K4取值范围为1.4～1.8；β2—叶轮叶片出口安放角，度；Z—叶轮叶片数。5.根据权利要求1所述的低比转速高效无过载多级离心泵叶轮设计方法，其特征在于，叶轮进口外径D1满足以下关系式：其中：K5—叶轮进口外径系数，K5取值范围为1.5～2；D1—叶轮进口外径，m；Q—设计工况流量，m3/s。n—设计工况叶轮转速，r/min。6.根据权利要求1所述的低比转速高效无过载多级离心泵叶轮设计方法，其特征在于，叶轮进口内径D0满足以下关系式：D0＝K6db其中：K6—叶轮进口内径系数，K6取值范围为1.6～2；db—传动轴轴径，mD0—叶轮进口内径，m。3CN110030209A说明书1/6页一种低比转速高效无过载多级离心泵叶轮设计方法技术领域[0001]本发明涉及离心泵领域，特别涉及一种低比转速高效无过载多级离心泵叶轮设计方法。背景技术[0002]煤炭资源是我国的主体能源，并且在很长一段时间内其在一次性能源结构中的主导地位不会改变。大当量的煤炭地下开采过程中会面临各式各样的挑战，突水就是其中典型的现象，矿用抢险泵作为矿山水灾事故抢险救灾的唯一可选装备，其重要性不言而喻。目前，我国矿用泵的质量和水平满足不了煤炭生产和发展的需求，高性能矿用抢险泵的开发经验比较匮乏，主要体现在：1、无过载性能较差，大流量工况下泵轴功率较设计工况下轴功率的比值较大，困扰电机的选型，小功率电机则存在过载风险，选择大功率电机则造成浪费；2、效率较国外优秀泵相比偏低，会导致更多的能源消耗。发明内容[0003]针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种低比转速高效无过载多级离心泵叶轮设计方法，具备真正理想的高效、全扬程无过载特性，配套功率较低、泵稳定性较高，综合性能达到国内领先水平。[0004]本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。[0005]一种低比转速高效无过载多级离心泵叶轮设计方法，已知离心泵在设计工况流量Q、设计工况扬程H、设计工况叶轮转速n、设计工况级数a、叶轮叶片数Z和传动轴轴径db参数，由下面公式计算叶轮出口直径D2：[0006][0007]其中：[0008]n