宽效节能型离心泵叶轮设计方法技术

本发明专利技术公开了一种宽效节能型离心泵叶轮设计方法，其中叶轮几何参数与泵设计工况点性能参数之间适用新的关系式，通过这种关系确定的离心泵叶轮在实际应用中可以使离心泵达到宽效节能的目的。

Design method of centrifugal pump impeller with wide efficiency and energy saving

The invention discloses a wide efficiency energy-saving type centrifugal pump impeller design method for a new relation between the geometric parameters of the impeller and the pump design point performance parameters of centrifugal pump impeller is determined by this relationship so the centrifugal pump can achieve wide energy-saving effect in the practical application of the objective.

【技术实现步骤摘要】
宽效节能型离心泵叶轮设计方法
本专利技术涉及一种叶轮的设计方法，特别涉及一种宽效节能型离心泵叶轮设计方法。
技术介绍
离心泵即是流体输送系统中重要的设备，又是耗电大户。而我国实际应用离心泵的效能状况却是严重低效，能源浪费巨大，这完全不符合当前的全球节能减排大势。原因在于：一）离心泵本身设计技术落后，二）生产工艺及质量管控不到位，三）过多追求设计点的高效而忽略汽蚀问题；四）泵与管路系统的匹配性差，系统损失大。随着国家对环境保护及节能减排的要求越来越高，甚至于提出了泵实行节能补贴的方针政策，再加上近几年全球经济形势趋寒，国内严重产能过剩，耗能大户钢铁企业严重亏损，已出现大面积减产，甚至停产、破产。因此，泵的节能改进已是迫在眉睫，研制出节能型“宽效”离心泵也是势在必行。离心泵中最核心的部件即是叶轮，叶轮效率的高低往往即决定着离心泵整体效率的高低。在传统的离心泵叶轮设计中，往往只关注单个设计点工况的效率的高低，而在实际使用中，泵的运行工况是变化的，那么就要求泵的高效区宽泛，以使整个运行工况内综合效率最高。离心泵叶轮效率的高低及高效区域的宽窄主要取决于叶轮的出口宽度b2、叶轮外径D2、叶轮进口当量内径D0、叶片包角φ、叶片出口安放角β2等。传统设计方法中离心泵叶轮关键参数的取值如下：1）叶轮出口宽度b2：b2=0.64（ns/100）5/6(Q/n)1/3（m）2）叶轮外径D2：D2=(9.35~9.6)（ns/100）-1/2（Q/n）1/3（m）3）叶轮进口当量内径D0：D0=K0（Q/n）1/3（m）ns主要考虑效率兼顾效率和汽蚀主要考虑汽蚀K03.5~4.04.0~4.54.5~5.54）叶片包角φ及叶片出口安放角β2一般来说，叶片包角φ随比转数ns的增大而减小，叶片出口安放角β2随比转数ns的增大而增大。对于低比转数泵，由于要降低圆盘摩擦损失，叶片出口安放角β2加大，叶片包角φ减小。这种传统设计方法设计出的叶轮高效区域较窄、适应性较差。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种宽效节能型离心泵叶轮设计方法，它所采用的技术方案是：一种宽效节能型离心泵叶轮设计方法，其中叶轮几何参数与泵设计工况点性能参数之间适合以下关系：1）叶轮出口宽度b2：b2=2.56（ns/100）0.99（2gH）0.5/n（m）ns<80b2=0.7（ns/100）0.7(Q/n)1/3（m）80<ns<180b2=1.6（ns/100）0.99（2gH）0.5/n+0.4（ns/100）0.7(Q/n)1/3（m）ns>1802）叶轮外径D2：D2=8.8（ns/100）-1/2（Q/n）1/3（m）ns<80D2=9.2（ns/100）-1/2（Q/n）1/3（m）80<ns<180D2=9.7（ns/100）-1/2（Q/n）1/3（m）ns>1803）叶轮进口当量内径D0：D0=K0（Q/n）1/3（m）ns23~8080~180180~300K05.5~5.05.0~4.64.6~4.44）叶片包角φ及叶片出口安放角β2ns23~6060~120120~210210~300φ220°~160°160°~120°120°~105°105°~95°β216°~20°20°~23°23°~25°25°~26°式中：Q-设计工况点流量，立方米/秒（m3/s）；H-设计工况点扬程，米（m）；n-叶轮转速，转/分（r/min）；ns-比转数；g-重力加速度，米/秒2（m/s2）D2-叶轮外径，米（m）；D0-叶轮进口当量内径，米（m）；b2-叶轮出口宽度，米（m）；φ-叶片包角，度（°）β2-叶片出口安放角，度（°）；K0-系数。本专利技术的有益效果是：本专利技术提供一种“宽效”节能型离心泵叶轮的设计取值方法，解决了现有设计方法设计出的叶轮高效区域较窄、适应性较差等缺点。通过合理地取值各参数，使其达到最佳的匹配性，最终达到综合效率提高的最优化。本专利技术实现原理主要是通过加大叶轮出口宽度、减小叶轮外径、合理取值叶轮进口当量直径、加大叶片出口包角、减小叶片出口安放角等手段来使流体在叶轮流道中的流动损失最小，通过叶轮主要相关水力参数的最佳匹配来实现效率最高及高效区域宽泛。附图说明：图1是本专利技术中叶轮外径、叶轮进口当量内径、叶轮出口宽度的示意图；图2是本专利技术中叶片包角、叶片出口安放角的示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步说明。一种宽效节能型离心泵叶轮设计方法，叶轮外径、叶轮进口当量内径、叶轮出口宽度如图1所示，叶片包角、叶片出口安放角如图2所示，其中这些几何参数与泵设计工况点性能参数之间适合以下关系：1）叶轮出口宽度b2取较宽的叶轮出口宽度，常取：b2=2.56（ns/100）0.99（2gH）0.5/n（m）ns<80b2=0.7（ns/100）0.7(Q/n)1/3（m）80<ns<180b2=1.6（ns/100）0.99（2gH）0.5/n+0.4（ns/100）0.7(Q/n)1/3（m）ns>1802）叶轮外径D2，对于低比转数泵，取较小的叶轮外径；而对于高比转泵，取稍大一点的叶轮外径，常取：D2=8.8（ns/100）-1/2（Q/n）1/3（m）ns<80D2=9.2（ns/100）-1/2（Q/n）1/3（m）80<ns<180D2=9.7（ns/100）-1/2（Q/n）1/3（m）ns>1803）叶轮进口当量内径D0，叶轮进口当量内径的取值必须是在保证叶片间流道的扩散度的基础上尽可能的取大值，常取：D0=K0（Q/n）1/3（m）ns23~8080~180180~300K05.5~5.05.0~4.64.6~4.44）叶片包角φ及叶片出口安放角β2，在不造成叶片排挤、流道堵塞的基础上取较大的叶片包角，取较小的叶片出口安放角，且使叶片包角和叶片出口安放角要达到一种最佳匹配，常取：ns23~6060~120120~210210~300φ220°~160°160°~120°120°~105°105°~95°β216°~20°20°~23°23°~25°25°~26°式中：Q-设计工况点流量，立方米/秒（m3/s）；H-设计工况点扬程，米（m）；n-叶轮转速，转/分（r/min）；ns-比转数；g-重力加速度，米/秒2（m/s2）D2-叶轮外径，米（m）；D0-叶轮进口当量内径，米（m）；b2-叶轮出口宽度，米（m）；φ-叶片包角，度（°）β2-叶片出口安放角，度（°）；K0-系数。以本专利技术设计方法对离心泵叶轮的主要相关参数进行取值可以达到的效果列举如下：第一，叶轮出口宽度宽大即意味着叶片间的通道宽大、通畅，那么流体的流动效果就较好；铸造上易于铸造、流道表面平滑度好、流道不易堵塞；流体在流道内的流动损失小，从而最大程度的提升叶轮的效率，曲线变得平坦，高效区范围变宽。第二，取较小的叶轮外径利于降低圆盘摩擦损失，而取稍大的叶轮外径利于减小流道的扩散程度。摩擦损失和扩散损失降低，自然曲线就平坦，高效区就变的宽泛，从而叶轮的效率既高又高效区宽泛。第三，叶轮进口当量内径的大小主导着叶轮的汽蚀性能，对叶片间流道的扩散程度也有着本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种宽效节能型离心泵叶轮设计方法，其特征在于：叶轮几何参数与泵设计工况点性能参数之间适合以下关系：叶轮出口宽度b2：b2 = 2.56（ns/100）

【技术特征摘要】
1.一种宽效节能型离心泵叶轮设计方法，其特征在于：叶轮几何参数与泵设计工况点性能参数之间适合以下关系：叶轮出口宽度b2：b2=2.56（ns/100）0.99（2gH）0.5/n（m）ns<80b2=0.7（ns/100）0.7(Q/n)1/3（m）80<ns<180b2=1.6（ns/100）0.99（2gH）0.5/n+0.4（ns/100）0.7(Q/n)1/3（m）ns>1802）叶轮外径D2：D2=8.8（ns/100）-1/2（Q/n）1/3（m）ns<80D2=9.2（ns/100）-1/2（Q/n）1/3（m）80<ns<180D2=9.7（ns/100）-1/2（Q/n）1/3（m）ns>1803）叶轮...

【专利技术属性】
技术研发人员：张玉新，张培富，
申请(专利权)人：上海同瑜环保节能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31