一种固液两相流泵叶轮水力设计方法.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CN104564797A(43)申请公布日2015.04.29(21)申请号201510039985.3(22)申请日2015.01.23(71)申请人江苏大学地址212013江苏省镇江市学府路301号(72)发明人付强刘永朱荣生王秀礼王学吉张本营(51)Int.Cl.F04D29/22(2006.01)权利要求书3页说明书7页附图1页(54)发明名称一种固液两相流泵叶轮水力设计方法(57)摘要本发明涉及一种固液两相流泵叶轮水力设计方法，特别涉及一种高比转数离心式固液两相流泵叶轮水力设计方法。本发明通过公式确定了叶轮出口直径D2、叶片出口宽度b2、叶片出口安放角β2、叶片出口安放角修正量Δβ2、叶片入口安放角β1、叶片数z、叶片入口排挤系数Ψ1、叶片出口排挤系数Ψ2、叶片真实厚度δ、叶片各处宽度bi、叶片出口切线的轴向夹角θ、叶轮前盖板圆弧半径Ra、叶轮后盖板圆弧半径Rb等叶轮的重要设计参数。经生产实践检验，本发明极大地提高了固液两相流泵的设计效率和设计水准，降低了设计成本和风险，根据本发明设计生产的固液两相流泵具有良好的使用性能和较高的经济效益。CN104564797ACN104564797A权利要求书1/3页1.一种固液两相流泵的叶轮水力设计方法，提供叶轮设计的主要几何参数，包括叶片各处宽度bi、叶片与前盖板交线在叶片出口处的倾角θ、叶片真实厚度δ、叶片出口安放角β2、叶片出口安放角修正量Δβ2、叶片出口排挤系数Ψ2、叶片出口宽度b2、叶片数z、叶片入口安放角β1、叶片入口直径D1、叶片入口排挤系数Ψ1等，其特征在于叶轮几何参数与泵设计工况点性能参数Q、H、n以及输送的固液两相流特性参数d、P适合以下关系：θ＝(78.86-0.337d-26.91P+0.022d×P+8.913P2)(-0.141H2+1.505)(2)式中：bi——在叶轮轴面图上以叶片流道中线距离轴线距离为Di的点为圆心做圆与叶片轮廓切于两点，光滑连接圆心和切点形成的曲线长度即为bi，米；θ——在轴面图上，叶轮前盖板与叶片交界线在叶片出口处的切线与轴线方向的夹角，弧度；Di——叶片流道中线距离轴线的距离，米；H——扬程，米；D2——叶轮出口直径，米；Q——流量，米3/小时；b2——叶片出口宽度，米；d——固体颗粒均值粒径，毫米；P——固体颗粒体积浓度，百分比。2.叶片真实厚度δ、叶片真实厚度尺寸系数A，设计公式如下：式中：δ——叶片真实厚度，毫米；z——叶片数，个；A——叶片真实厚度尺寸系数；ns——比转数。3.如权利要求1所述，固液两相流泵的扬程H，水力效率ηΓ，设计公式如下：2ηΓ＝(-0.01z+0.1z+0.64)sin(0.002ns+7.18)(6)式中：ω——叶轮角速度，弧度/秒；ηΓ——水力效率；g——重力加速度，米/秒2；β2——叶片出口安放角，弧度；2CN104564797A权利要求书2/3页Δβ2——叶片出口安放角修正量，弧度；Ψ2——叶片出口排挤系数。4.如权利要求1所述，固液两相流泵的叶轮出口直径D2、叶片出口直径尺寸系数kD、叶轮出口直径的单元直径Dq，设计公式如下：D2＝kDDqsin(6.124P+1.135)(7)kD＝(2.996ns+930.3)/（ns+29.38)(8)(-1.734Q-4.104Q×n-0.2793n+2.042)/(2.237Q+0.05n+1.352Q×n+7.626)Dq＝1.69e(9)式中：kD——叶片出口直径尺寸系数；Dq——叶轮出口直径的单元直径，米。5.如权利要求3所述，固液两相流泵的叶片出口安放角β2、叶片出口安放角修正量Δβ2、叶片入口排挤系数Ψ1，设计公式如下：6.如权利要求3所述，固液两相流泵的叶片出口排挤系数Ψ2，设计公式如下：7.如权利要求1所述，固液两相流泵的叶片出口宽度b2、叶片出口宽度尺寸系数kb，设计公式如下：式中：n——设计工况点的转速，转/分钟；kb——叶片出口宽度尺寸系数。8.如权利要求2所述，固液两相流泵的叶片数z、叶片入口安放角β1，设计公式如下：1/12β1＝24.55d(17)式中：β1——叶片入口安放角，弧度；D1——叶片入口直径，米。9.如权利要求8所述，固液两相流泵的叶片入口直径D1、叶轮进口直径Dj、叶片进口直径尺寸系数K1，设计公式如下：D1＝767.7K1Dj/(d+732.8)(18)41/6Dj＝(115200/(πΨ1))sin(6.124P+1.135)Dq(19)1/2K1＝12.19ns(20)3CN104564797A权利要求书3/3页式中：K1——叶片进口直径尺寸系数；Dj——叶轮进口直径，米。10.叶轮前盖板圆弧半径Ra、叶轮后盖板圆弧半径R