[發明專利]一種軸流式低揚程前置誘導輪的設計方法

有效

• 申請號: 201410200137.1
• 申請日: 2014-07-25
• 公開（公告）號: CN104047890A
• 公開（公告）日: 2014-09-17
• 發明（設計）人: 歐鳴雄
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: F04D29/22
• 分類號: F04D29/22
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

技術領域

本發明專利涉及一種軸流式低揚程前置誘導輪的設計方法，具體的說，涉及一種適用于提高中低比轉速化工離心泵汽蝕性能的前置誘導輪設計方法。

背景技術

誘導輪是一種用于提高離心泵葉輪進口裝置汽蝕余量的葉片式旋轉機械，最早被用于航空航天領域的發動機燃料輸送泵等場合，其具有葉片負荷低、葉片數小和吸入性能好等特點，能夠提高葉輪進口的介質壓力，有效改善離心泵葉輪進口的汽蝕情況。隨著各類工業應用領域的擴展，誘導輪在石化、冶煉和電廠等領域的眾多中低比轉速離心泵機組上使用較為廣泛。常規的誘導輪大多采用圓柱螺旋形的軸面結構，葉片分布采用定螺距或變螺距設計，葉片形狀以平板結構為主，這一種誘導輪結構的尺寸參數易于設計，造型特征易于制造和加工，但由于其葉片形狀過于簡單，誘導輪自身的水力效率和吸入性能較低，其出口流場分布和離心泵葉輪的設計吸入條件之間存在一定差異，從而對葉輪的吸入性能產生一定的影響。此外，由于該類型誘導輪的流道較長，葉片數較多，在輸送含有固體顆粒的介質時，容易產生磨損，從而容易引起離心泵機組運行的不穩定。

因此，為了提高誘導輪的水力性能和抗汽蝕的能力，并減少其對葉輪吸入性能的影響，常規誘導輪的結構型式和葉片幾何參數等需要進行優化設計。本發明設計的前置誘導輪為軸流式流道型式，誘導輪輪轂為錐形結構，葉片進口邊向后傾斜，有利于減輕外緣的汽蝕程度，葉片則采用較短的翼型結構，該誘導輪具有揚程低、載荷分布均勻和必需汽蝕余量小的特點。由于采用合理的翼型和短葉片結構，該誘導輪的水力損失和葉片出口環量小，有利于改善離心泵葉輪進口的流場情況和機組的水力效率，尤其適用于中低比轉速的離心泵葉輪。此外，由于該誘導輪的流道較寬，葉片翼型較短，在輸送含有固體顆粒的介質時，該結構不易發生堵塞和磨損，能夠適應一定比例含固介質的輸送。因此，該誘導輪還可應用于含有一定固體顆粒介質的場合。

發明內容

本發明提供一種軸流式低揚程前置誘導輪的設計方法。通過本發明提供的誘導輪幾何尺寸參數設計方法，可提高常規誘導輪結構的水力性能和出口流場分布，改善葉輪進口的吸入性能，由于采用較短的葉片翼型，該誘導輪結構尤其適用于中低比轉速的離心泵葉輪，同時該誘導輪結構在輸送含固體顆粒介質時不易發生堵塞和耐磨，可提高離心泵葉輪的運行穩定性。

本發明的技術方案是：

1.本發明提供了誘導輪主要幾何尺寸參數誘導輪外緣直徑D，誘導輪輪轂中徑D_h，葉片進口邊傾斜角α，誘導輪出口邊外緣直徑D_o，誘導輪輪轂錐角θ，流面A的翼型工作面半徑R_p，翼型出口安放角β和翼型弦長l的設計公式：

1)誘導輪外緣直徑

其計算公式：D=4.16(Q1C)1/3(kd1+Kd)1/510.32+0.12In(ns)]]>

式中：D——誘導輪外緣直徑，米；

Q_i——誘導輪設計工況點流量，立方米/秒；

C——誘導輪汽蝕比轉速；

k_d——修正系數，k_d＝0.15～0.3；

n_s——誘導輪比轉速。

2)誘導輪輪轂中徑