离心泵叶轮的四工况点水力设计方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102086884A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102086884A(43)申请公布日2011.06.08(21)申请号201010151473.3(22)申请日2010.04.19(71)申请人江苏大学地址212013江苏省镇江市学府路301号(72)发明人朱荣生袁寿其付强(51)Int.Cl.F04D29/22(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图2页(54)发明名称离心泵叶轮的四工况点水力设计方法(57)摘要提供一种满足四工况点要求的离心泵叶轮水力设计方法。其特征是在进行离心泵叶轮水力设计时，把离心泵叶轮的几何参数与四个工况点的性能参数联系到一起，达到离心泵的实际性能曲线与要求的性能曲线重合的效果。采用本发明设计的叶轮可以对叶轮的几何参数进行调节，达到离心泵性能满足四个工况点要求的目的。本发明可以保证离心泵的实际运行性能曲线与要求性能曲线的一致性，特别适用于对性能严格要求的离心泵叶轮水力设计。CN102864ACCNN110208688402086889A权利要求书1/1页1.离心泵叶轮的四工况点水力设计方法，它根据离心泵的四个工况点要求：第一工况点，零流量Q1＝0、零流量工况的扬程H1；第二工况点，0.3倍设计流量工况的流量Q2、0.3倍设计流量工况的扬程H2；第三工况点，最优效率工况的流量QBEP、最优效率工况的扬程HBEP；第四工况点，1.2倍设计流量工况的流量Q4、1.2倍设计流量工况的扬程H4；以及对叶轮转速n的要求，来设计计算叶轮叶片的几何参数，其特征是：把离心泵叶轮的几何参数与不同工况点的性能参数联系到一起，即叶轮主要几何参数与不同工况点性能参数之间适合以下几个等式的关系：ΔH＝max{ΔH1、ΔH2、ΔHBEP、ΔH4}ΔHi＝Hi-H′i式中：D2——叶轮叶片外圆直径，米；D2BEP——按最优效率工况点确定的叶轮叶片外圆直径，米；b2——叶轮叶片出口宽度，米；3QBEP——最优效率工况点(即第三工况点)流量，米/秒；HBEP——最优效率工况点(即第三工况点)扬程，米；nsBEP——最优效率点比转数；Hi——设计要求的第i工况点扬程，i＝1-4，米；H′i——速度系数法确定的第i工况点扬程，i＝1-4，米；n——转速，转/分；ΔHi——第i工况点的要求扬程与传统设计扬程的差值，i＝1-5，米；β2——叶轮叶片出口安放角，度。2.如权利要求1所述的离心泵叶轮的四工况点设计方法，其特征是：根据所要求各工况点组成的性能曲线形状，将β2在7°～18°之间调整，当要求的扬程曲线陡降时β2取小值，当要求的扬程曲线平坦时β2取大值。2CCNN110208688402086889A说明书1/4页离心泵叶轮的四工况点水力设计方法所属技术领域[0001]本发明涉及一种离心泵叶轮的四工况点水力设计方法，即可以在离心泵的低比转数工况设计叶轮时使用，也可以在离心泵的高比转数工况设计叶轮时使用，尤其适用于对离心泵性能参数要求严格的情况使用。背景技术[0002]目前，公知的离心泵叶轮设计均采用速度系数法，这种方法是按使用场合提出的某一个工况点进行叶轮几何参数的设计，该方法确定叶轮主要几何参数公式如下：[0003][0004][0005]式中D2——叶轮叶片外圆直径，米；[0006]b2——叶轮叶片出口宽度，米；[0007]n——转速，转/分；3[0008]QBEP——最优效率工况点流量，米/秒；[0009]KD2——叶轮叶片外圆直径系数；[0010]Kb2——叶轮叶片外圆宽度系数。[0011]采用传统速度系数法设计的离心泵，其轴功率曲线随流量的增加而不断上升，经常会出现离心泵在大流量区运行时过载或烧毁电机的现象。同时，采用速度系数法设计离心泵只能保证了最优效率工况点的性能，而其它工况点的性能，由于偏离最优效率工况，其性能在设计中根本无法保证。通常情况下，应用离心泵的现场，其使用要求不能固定在最优效率工况，或根本不是最优效率工况，即对离心泵叶轮的设计不仅应考虑最优效率点的高效率，同时也应满足在其它工况下使用时的可靠性，这就要求离心泵要有较宽的性能范围，以适应从零流量工况至大于最优效率工况流量的工况变化。目前许多应用现场对离心泵均有严格的性能曲线要求，不仅要求其满足最优效率工况点性能要求，同时也要满足其它工况点的性能要求，即仅仅满足1个工况点的设计是远远不够的，因此，要求离心泵叶轮的设计可以满足四个工况点。可以看出，采用速度系数法进行离心泵叶轮的水力设计越来越不符合日益复杂的生产需要。[0012]先有的专利技术89212885.2号专利“用于旋转流体机械的渐开线叶轮”、90214606.8号专利“一种无过载低比速离心泵叶轮”和200410014937.0号专利“一种低比转数