一种开式侧流道泵水力设计方法.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CN107461362A(43)申请公布日2017.12.12(21)申请号201710919401.0G06F17/50(2006.01)(22)申请日2017.09.30(71)申请人江苏大学镇江流体工程装备技术研究院地址212001江苏省镇江市新区丁卯经十五路99号大学科技园43栋(72)发明人张帆袁寿其张金凤陈轲魏雪园(74)专利代理机构北京德崇智捷知识产权代理有限公司11467代理人冯燕平(51)Int.Cl.F04D29/22(2006.01)F04D29/24(2006.01)F04D29/44(2006.01)权利要求书3页说明书7页附图2页(54)发明名称一种开式侧流道泵水力设计方法(57)摘要本发明公开了一种开式侧流道泵的水力设计方法，涉及到流体机械装备领域，该方法利用给定的性能参数，设计出开式侧流道泵的几何参数，主要包括径向叶轮直径、叶片宽度、叶片数、叶轮包角、流道断面形状及面积等。用本发明设计的开式侧流道泵模型，在极小流量下能稳定运行，且具有相对较高的扬程，可满足小流量高扬程以及部分气液混输等运行场合。本发明设计的侧流道泵比转数极低，与相同尺寸和相同转数的离心泵或轴流泵相比，侧流道泵的扬程要高出它们3～9倍。CN107461362ACN107461362A权利要求书1/3页1.一种开式侧流道泵的水力设计方法，其特征在于，其根据侧流道泵在设计工况所对应流量Q和扬程H的设计要求，来进行开式叶轮和侧向流道几何参数的设计，该几何参数包括径向叶轮直径、叶片宽度、叶片数、叶轮包角、流道断面形状及面积；开式侧流道泵几何参数满足以下关系式：d2＝d+2w；k＝0.3；ηv＝70％～80％；kv＝0.55～0.65；Z＝18～26；S＝σ≤0.2mm；式中：n-转速，r/min；Q-设计流量，m3/s；H-设计扬程，m；Ψ-扬程系数；w-叶片宽度，mm；d-叶轮直径，mm；k-叶轮宽度系数，k＝0.3；ηv-容积效率，ηv＝70％～80％；kv-流道速度系数，kv＝0.55～0.65；-叶轮包角，°；l-叶轮长度，mm；S-轴向间隙，mm；σ-径向间隙，S＝σ≤0.2mm；A-流道断面面积，mm2。2.根据权利要求1所述的一种开式侧流道泵的水力设计方法，其特征在于，该设计方法具体包括如下步骤：步骤一：选择转速；步骤二：计算比转数：侧流道泵的比转数计算公式跟其它叶片泵一样，如公式(1)所示：2CN107461362A权利要求书2/3页3式中，ns为比转数；n为叶轮转速，r/min；Q为设计流量，m/s；H为设计扬程，m；步骤三：计算叶轮直径一般的，闭式叶轮外径可以用公式(2)求得，但对于开式叶轮，式(2)表示的是叶轮重心的直径：公式(2)中，n为侧流道泵转速，r/min；ψ为扬程系数；H为设计扬程，m；获得开式叶轮重心直径后，可根据式(3)求开式叶轮外径：d2＝d+2w(3)公式(3)中，d2为开式叶轮外径，mm；w为叶片宽度，mm；叶片宽度w按式(4)计算：3公式(4)中，k为叶轮宽度系数，与侧流道横截面几何形状有关；Q为设计流量，m/s；ηv为容积效率，一般取ηv＝70％～80％；kv为流道速度系数；H为设计扬程，m；ψ为扬程系数；步骤四：选择叶片截面形状；步骤五：确定叶片数；根据叶轮直径和加工方法，叶片数Z为18～26；步骤六：叶轮包角的计算；叶片包角按照式(5)计算：公式(5)中，Z为叶片数；步骤七：流道断面面积计算：流道断面面积A用式(6)求得：公式(6)中，l为叶轮长度，mm；步骤八：轴向间隙与径向间隙的确定:轴向间隙S是指叶轮与前盖板以及叶轮与侧流道之间的间隙，也叫端面间隙；径向间隙σ是指叶轮外径与侧流道内壁之间的间隙；一般情况下，S＝σ≤0.2mm；步骤九：结构形式选择。3.根据权利要求2所述的开式侧流道泵的水力设计方法，其特征在于，所述步骤一中，一般的，转速为1450～1500rpm或者2900～3000rpm。4.根据权利要求2所述的开式侧流道泵的水力设计方法，其特征在于，所述步骤四中叶片横截面可选用矩形或者平行四边形或者等腰梯形或者五边形。5.根据权利要求2所述的开式侧流道泵的水力设计方法，其特征在于，所述步骤三中，选择半圆形侧流道，则叶轮宽度系数为k＝0.3。6.根据权利要求2所述的开式侧流道泵的水力设计方法，其特征在于，所述步骤三中，选择开式叶轮，则流道速度系数取值范围为kv＝0.55～0.65。7.根据权利要求2所述的开式侧流道泵的水力设计方法，其特征在于，所述步骤九中，3CN107461362A权利要求书3/3页在选择侧流道泵的结构形式时，主要考虑侧流道泵是否需要满足气液混输或者自吸等条件，另外还要结合泵的空化性能，决定