一种适用于中低比转速的高效双流道叶轮的设计方法技术

本发明专利技术公开了一种适用于中低比转速的高效双流道叶轮的设计方法，属于水动力工程设计技术领域，该叶轮比转速n

【技术实现步骤摘要】
一种适用于中低比转速的高效双流道叶轮的设计方法


[0001]本专利技术涉及一种潜污泵的水力模型设计，具体涉及一种适用于中低比转速的固液两相高效率的双流道叶轮设计方法。

技术介绍

[0002]潜污泵是污水排水系统中的重要设备，主要的应用场所是污水提升泵站、雨水泵站、污水处理厂、地下废水泵站等。具有高浓度、浑浊污水及长纤维介质的泵抽送能力，无堵塞、无缠绕等特点，才能确保泵在排污过程中的正常运行要求，这就要求该叶轮具有良好的通过能力，确保叶轮在含有固体、纤维物等物质的污水及污泥液中无阻塞，叶轮应采用通道式叶轮。
[0003]双流道叶轮属于通道式叶轮，叶轮流道本身极高具有极高的过流特性，能提升输送块状固体、长纤维材料、污泥和污水中其它的硬固体杂物的废污水。在实际污水工况中，中低比转速双流道叶轮参数占据了大多数，但双流道叶轮普遍效率相较叶片式叶轮偏低较多，浪费能源，增加运行成本，所以，设计、制造高效、节能、低噪声、无堵塞、无缠绕特点的双流道叶轮，对于提高泵的可靠性、耐久性等有很大的现实意义，也符合国家节能减排的要求。
[0004]普通双流道设计方法，设计出的叶轮模型效率普遍偏低，在实际工况使用时能耗偏高，增大后期使用成本，造成了资源和资金的浪费，因此，必须考虑是及工况，设计出效率与通过能力兼备的双流道模型。

技术实现思路

[0005]本专利技术目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种适用于中低比转速的高效双流道叶轮的设计方法，用本专利技术方法设计得到的叶轮同时具备高效率、抗堵塞、抗缠绕及耐磨等优良性能。
[0006]本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种适用于中低比转速的高效双流道叶轮的设计方法，已知叶轮进口直径D
j
、叶轮出口直径D2、泵设计点流量Q0、设计点扬程H0和泵转速n，出口宽度b2由下式确定：n
s
—潜水排污泵比转速，；Q0—泵设计点流量，立方米/秒；H0—泵设计点扬程，米；n—泵转速，转每分；b2—叶轮出口宽度，米；g—重力加速度，米/秒2；
k
b
—修正系数，30＜n
s
≤60时取1.5，60<n
s
<100时取1.1，100≤n
s
<150。
[0007]所述的叶轮进口直径D
j
和叶轮出口直径D2是采用传统的双流道设计方法设计的。
[0008]双流道叶轮设计时，平面图流道中线的形状直接决定了内外流道的形状，也就间接决定了内外流道的流态，流道中线方程仍沿用阿基米德螺旋线，但流道中线的包角取值参照下表：比转速n
s
30＜n
s
≤6060<n
s
<100100≤n
s
<150包角φ(
°
)220180~195180叶轮前后盖板流线圆弧比R
2 /R1对双流道叶轮轴面图的影响较大，进而会影响流道内的流态，控制前后盖板流线圆弧比R
2 /R1会在一定程度上优化叶轮流态，提高泵的效率，具体取值参照下表：比转速n
s
60<n
s
<10060<n
s
<100100≤n
s
<150前后盖板流线圆弧比R2/R11.361.92.67叶轮进出口面积比F
2 /F1及面积变化规律决定内流道的形状，是影响双流道叶轮效率的最关键因素，进出口面积变化按直线规律变化，进出口面积比F
2 /F1具体取值参照下表：比转速n
s
60<n
s
<10060<n
s
<100100≤n
s
<150进出口面积比F2/F13.22.82.1叶轮出口厚度h2的大小关乎这外流道的形状，也直接影响着叶轮的耐磨性和寿命，会在一定程度上影响泵的性能。而厚度的大小与叶轮的性能参数有关，通过厚度h2与叶轮直径D2的比值来衡量厚度的规律，具体取值参照下表：比转速n
s
60<n
s
<10060<n
s
<100100≤n
s
<150进出口面积比h2/D20.1850.160.12本专利技术的优点是：本专利技术的叶轮比转速n
s
在30
‑
150之间，在保证了较高通过能力的基础上提升了水力性能；针对潜水排污泵的运行工况，在原有双流道叶轮的设计基础上修正出口宽度b2、出口厚度h2、流道中线包角φ等几何参数，采用合理的进出口面积比F
2 /F1、面积变化规律及前后盖板流线圆弧比R
2 /R1对叶轮通道进行设计，解决了中低比转速双流道叶轮用于排污时效率低下的问题，以此设计出高效节能，经济性与安全性兼备的双流道水力模型；采用本专利技术方法设计的双流道叶轮，可获得较高的水力效率，使泵在工程应用中兼顾了抗堵塞和高效率；本专利技术多个型号经试验测试，产品效果良好。
附图说明
[0009]图1 是本设计中一个实施例的中低比转速双流道叶轮轴面图；图2 是同一个实例的双流道叶轮平面图。
具体实施方式
[0010]图1和图2所示共同确定了实施例中的叶轮几何形状和尺寸参数。图中：1—叶轮进口直径D
j
，2—叶轮出口直径D2，3—叶轮出口宽度b2，4—叶轮前盖板圆弧R1，5—叶轮后盖板圆弧R2，6—内流道进口面积F1，7—内流道出口面积F2，8—流道中线包角φ，9—出口厚度
h2，10—叶轮内流道，11—叶轮外流道，12—流道中线。本实施例中的叶轮形状采用具有内流道和外流道的双流道叶轮结构。下面将提供本专利技术方法的具体实施过程，设计适用于中低比转速的双流道叶轮步骤如下：一种适用于中低比转速的高效双流道叶轮的设计方法，已知叶轮进口直径D
j
、叶轮出口直径D2、泵设计点流量Q0、设计点扬程H0和泵转速n，出口宽度b2由下式确定：n
s
—潜水排污泵比转速，；Q0—泵设计点流量，立方米/秒；H0—泵设计点扬程，米；n—泵转速，转每分；b2—叶轮出口宽度，米；g—重力加速度，米/秒2；k
b
—修正系数，30＜n
s
≤60时取1.5，60<n
s
<100时取1.1，100≤n
s
<150。
[0011]所述的叶轮进口直径D
j
和叶轮出口直径D2是采用传统的双流道设计方法设计的。
[0012]双流道叶轮设计时，平面图流道中线的形状直接决定了内外流道的形状，也就间接决定了内外流道的流态，流道本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于中低比转速的高效双流道叶轮的设计方法，其特征在于：已知叶轮进口直径D
j
、叶轮出口直径D2、泵设计点流量Q0、设计点扬程H0和泵转速n，出口宽度b2由下式确定：n
s
—潜水排污泵比转速，；Q0—泵设计点流量，立方米/秒；H0—泵设计点扬程，米；n—泵转速，转每分；b2—叶轮出口宽度，米；g—重力加速度，米/秒2；k
b
—修正系数，30＜n
s
≤60时取1.5，60<n
s
<100时取1.1，100≤n
s
<150。2.根据权利要求1所述的一种适用于中低比转速的高效双流道叶轮的设计方法，其特征在于：所述的叶轮进口直径D
j
和叶轮出口直径D2是采用双流道设计方法设计的。3.根据权利要求1所述的一种适用于中低比转速的高效双流道叶轮的设计方法，其特征在于：所述的叶轮的中流道中线方程采用阿基米德螺旋线，潜水排污泵比转速n
s
与流道中线的包角φ取值如下：30＜n
s
≤60，φ=220
°
；60<n
s
<100，φ=180
°
~195
°
；100≤n
s
<150，φ=180
°
。4.根据权利要求1所述的一种适用...

【专利技术属性】
技术研发人员：白茂宁，王俊华，盛建萍，孙瑾亭，马晓蒙，
申请(专利权)人：合肥凯泉电机电泵有限公司，
类型：发明
国别省市：