潛水軸流泵的變環(huán)量

 

在潛水軸流泵水力模型設(shè)計中，采取合理的環(huán)量及軸面速度徑向散布法則。針對潛水軸流泵的構(gòu)造特征，提出合理的輪轂比、葉片數(shù)、升力系數(shù)及稀疏度等葉輪幾何參數(shù)確實(shí)定方式。并提出合理的導(dǎo)葉幾何參數(shù)確實(shí)定方式。依此設(shè)計系列高效節(jié)能、抗汽蝕性能好的新型水力模型；經(jīng)過實(shí)驗驗證，潛水軸流泵效力到達(dá)78％～85％，到達(dá)了國外同類產(chǎn)品的技巧指標(biāo)。

第一、潛水軸流泵遠(yuǎn)景

　　目前，海內(nèi)泵行業(yè)企業(yè)消費(fèi)的潛水軸流泵，其所用的水力模型，廣泛采取對比成熟的ZLB干式軸流泵的水力模型，比轉(zhuǎn)速分為500、700、1 000、1 250和1 400；這些海內(nèi)研制的優(yōu)良水力模型，其綜合水力性能可與國外同類產(chǎn)品媲美，甚至有些超越了國外產(chǎn)品。但應(yīng)用到潛水軸流泵，綜合水力性能大幅度降落，泵的效力降落10％～20％，天然也糟蹋相應(yīng)數(shù)額的電能，形成了極大的糟蹋。因而針對潛水軸流泵的構(gòu)造情勢，探索相應(yīng)水力模型的設(shè)計方式，專門研制高效節(jié)能的潛水軸流泵水力模型，火燒眉毛。

　　針對以上的問題，排匯了國外同類產(chǎn)品的長處，采取海內(nèi)上最先進(jìn)的變環(huán)量、變軸面速度升力法，獨(dú)立設(shè)計的高效節(jié)能、抗汽蝕性能好的新型水力模型；經(jīng)過實(shí)驗驗證，潛水軸流泵效力到達(dá)78％～85％，到達(dá)了國外同類產(chǎn)品的技巧指標(biāo)。

第二、潛水軸流泵效力低的起因剖析

　　潛水軸流泵的電動機(jī)與水泵聯(lián)為一體，電動機(jī)在水泵的上方。電動機(jī)四周是液體的環(huán)形流道，電動機(jī)的尺寸是依據(jù)功率和轉(zhuǎn)速肯定的，這就限制了導(dǎo)葉體的出口尺寸，即導(dǎo)葉體分散角的大小。為了保障過流面，分散角個別狀況下偏大，這勢必增添了分散喪失，降落了水泵的效力。另外，電動機(jī)的法蘭面太大，簡直擋住了導(dǎo)葉出水口的一半以上，使出水碰壁，水流不暢，增添沖擊喪失，降落泵的效力。

 

第三、潛水軸流泵水力模型的設(shè)計

　　1。 水力模型的設(shè)計指示方式

　?。?）變環(huán)量、變軸面速度升力法設(shè)計基本 升力法源于葉柵實(shí)際，用于軸流泵葉片設(shè)計時，做了如下假如：

　　1）流體介質(zhì)經(jīng)過葉片時，各圓柱面流層之間互不攪擾。

　　2）在盤算升力時，假如葉片為無窮翼展，能夠應(yīng)用二元翼型的實(shí)驗或?qū)嶋H盤算，再加以對直列翼柵的訂正。

　　3）軸流泵的水力效力或水力喪失能夠通過已有水力模型效力，能夠預(yù)算。

　?。?）潛水軸流泵環(huán)量的徑向散布法則 變環(huán)量設(shè)計方式的重要偏重點(diǎn)是按葉輪機(jī)械的活動狀況，使環(huán)量散布沿葉片徑向有變更，即根部和葉梢部（外周緣）負(fù)荷較小而中部負(fù)荷較大。因而采取變環(huán)量設(shè)計，正是適應(yīng)潛水軸流泵內(nèi)實(shí)際流態(tài)的一種有效手腕。而這手腕應(yīng)用得好壞，癥結(jié)在于依據(jù)詳細(xì)設(shè)計請求，合理抉擇環(huán)量散布法則。

　　在設(shè)計實(shí)際中，聯(lián)合實(shí)際剖析和模型實(shí)驗的狀況看，引薦用筆者統(tǒng)計回歸的盤算公式：

Γ（r）=ΚrΓ0

　　式中 Γ（r）——環(huán)量散布函數(shù)，r為葉輪半徑；Γ0 ——均勻散布環(huán)量；Κr——徑向環(huán)量散布系數(shù)，Κr=－2。83r2i ＋4。64ri－0。8，ri為各個圓柱面的半徑。

　?。?）潛水軸流泵軸面速度的散布法則 在設(shè)計實(shí)際中，聯(lián)合實(shí)際剖析和模型實(shí)驗的狀況看， 軸向環(huán)量散布系數(shù)Κm引薦用盤算公式：

Κm=－1。807r2i ＋3。037ri－0。215 （2）

　　2。 葉輪葉片幾何參數(shù)確實(shí)定及盤算

　　（1）輪轂比dh確實(shí)定 在潛水軸流泵的構(gòu)造設(shè)計中，因為電動機(jī)與軸流泵的葉輪和導(dǎo)葉體嚴(yán)密聯(lián)合，為使流道順暢，電動機(jī)外徑與導(dǎo)葉體外徑雷同。那么，葉輪出口的流體勢必間接撞擊導(dǎo)葉體的內(nèi)壁。因而，關(guān)于潛水軸流泵，為了進(jìn)步水力效力，輪轂比dh須要獲得大一些。這是抉擇dh第一條件。依據(jù)筆者的設(shè)計經(jīng)歷，為保障有最佳效力，引薦按表1選取。

表1 輪轂比確實(shí)定

輪轂比確實(shí)定

　?。?）葉輪外徑D確實(shí)定 軸流泵葉輪直徑D是重要的設(shè)計參數(shù)，目前廣泛采取經(jīng)歷公式盤算。

　?。?）轉(zhuǎn)速n確實(shí)定 在抉擇潛水軸流泵的轉(zhuǎn)速時，通過盤算汽蝕比轉(zhuǎn)速C和比轉(zhuǎn)速ns，來抉擇n，因而抉擇n有兩個準(zhǔn)則：

　　1）使汽蝕比轉(zhuǎn)速C不超越預(yù)定值，通常C<1 100。

　　2）使比轉(zhuǎn)速ns，盡量落在高效規(guī)模內(nèi)，即ns=850～1 250。也可在更大的規(guī)模內(nèi)，即ns=500～2 000。

　?。?）葉片數(shù)Z確實(shí)定 依據(jù)以往的優(yōu)良水力模型，作為潛水軸流泵，為減小軸向尺寸，葉片數(shù)Z能夠恰當(dāng)取多一點(diǎn)，Z=4～6，引薦按表2選取。

表2 葉片數(shù)肯定

葉片數(shù)肯定

　?。?）升力系數(shù)Cy的選用規(guī)模 翼型的升阻比k標(biāo)記其水力效力。同一翼型，其升阻比隨厚度比δ 、拱度比δ c和沖角而變更。在設(shè)計時，在滿意汽蝕性能的前提下，盡量采取較大的升阻比。

　　在潛水軸流泵的實(shí)際設(shè)計中NACA16和NACA66翼型，這類翼型的最佳Cy值為0。4～0。6，厚度比δ 越大，相應(yīng)Cy值越大。在實(shí)際設(shè)計中，Cy值可取0。2～0。7，從葉梢到輪轂，取值由小到大，但盡量使多數(shù)半徑圓柱面處于Cy值0。4～0。6。

　?。?）稀疏度l÷t的選取及盤算 稀疏度l÷t對泵的性能影響較大。每一圓柱面的翼型性能取決于l÷t的抉擇能否恰當(dāng)。l÷t過大，則因為摩擦喪失增大，水力效力必定降落；l÷t過小，則Cy相應(yīng)增大，請求加大翼型拱度或安置角，同時因為l較小，厚度比加大，此兩者均使汽蝕發(fā)作的風(fēng)險加大。所以l÷t的選取十分重要。在統(tǒng)籌效力和汽蝕性能的前提下，依據(jù)實(shí)驗鉆研，引薦表3。

表3 稀疏度確實(shí)定

稀疏度確實(shí)定

　　兩頭各圓柱面的翼型l÷t，則應(yīng)盡量使升力系數(shù)Cy落在最佳的規(guī)模內(nèi)，即0。4～0。6。

　?。?）葉片翼型的最大厚度δ max的徑向散布 輪轂處的葉片翼型最大厚度δ max取決于強(qiáng)度請求，而葉梢處的葉片翼型最大厚度δ max則取決于滿意汽蝕性能的厚度比δ =δ max÷l。因而葉片翼型的最大厚度δ max，從輪轂到葉梢，在滿意強(qiáng)度和汽蝕性能請求的前提下，從大到小，要有一個適宜的散布法則，

 

δ hmax為輪轂翼型最大厚度，δ tmax為葉梢翼型最大厚度。

　?。?）葉片安置角β 的盤算 依據(jù)葉片進(jìn)出口的速度三角形可盤算出各個圓柱面上葉片翼型的絕對來流角β ∞，最終盤算葉片安置角β 。