[發(fā)明專利]一種低NPSHr葉輪設(shè)計方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610457342.5
• 申請日: 2016-06-22
• 公開（公告）號: CN107299909B
• 公開（公告）日: 2018-11-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 朱榮生;張本營;楊愛玲
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇國泉泵業(yè)制造有限公司
• 主分類號: F04D29/22
• 分類號: F04D29/22;F04D29/24;G06F17/50
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本發(fā)明涉及一種低NPSHr葉輪設(shè)計方法，提供了主要針對葉片泵的必需空化余量NPSHr相關(guān)參數(shù)：葉片泵最小必需空化余量NPSHr_(min)、最小必需空化余量系數(shù)K_p、葉片進口對液體流動的排擠系數(shù)ξ₀，修改后的葉輪進口直徑D_p，修改后的葉輪進口當量直徑D_p0，通過改善葉輪參數(shù)，改善了葉片泵的抗空化性能，提高葉片泵的穩(wěn)定性能，達到延長泵以及相關(guān)部件的運行壽命的目的。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種葉片泵葉輪設(shè)計方法,特別涉及一種低NPSHr葉輪設(shè)計方法。

背景技術(shù)

空化現(xiàn)象是指液流中的流場壓力降低到飽和的蒸汽壓力之下時，液體將會由液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槌錆M蒸汽的氣態(tài)空泡，從而其熱力學(xué)狀態(tài)進行改變。空化又稱汽蝕，空化現(xiàn)象在泵、噴管、螺旋槳、水輪機等流體機械中經(jīng)常出現(xiàn)，尤其是在葉片泵中。

空化除了降低水力機械的性能，長久的空化還會造成材料表面的破壞，降低過流部件的機械強度與過流性能，而瞬時的空化則會造成流場內(nèi)部紊亂，產(chǎn)生振動和噪音，這些不穩(wěn)定的壓力和振蕩可能造成過流部件的結(jié)構(gòu)破壞。

在葉片泵空化控制方程中，有兩個基本方程是描述泵空化的基本方程：裝置空化余量NPSHa和泵空化余量NPSHr。裝置空化余量NPSHa又稱有效的空化余量，是由吸入裝置提供的，在泵的進口處單位重量液體具有的超過汽化壓力水頭的富余能量，即泵進口處液體具有的全水頭減去汽化壓力水頭的凈剩的值。泵空化余量NPSHr和泵內(nèi)部流動情況有關(guān)，是由泵本身決定的。NPSHr表征泵進口部分的壓力降，也就為了保證泵不發(fā)生空化，要求在泵進口處單位重量液體具有超過汽化壓力水頭的富余能量，其物理意義表示液體在泵進口部分壓力降的程度。由于泵空化余量NPSHr是由泵本身決定的，因此本發(fā)明主要對泵空化余量NPSHr進行優(yōu)化。

現(xiàn)有技術(shù)的葉片泵的設(shè)計過程中很少設(shè)計對最小泵空化余量NPSHr進行描述，對泵本身的空化性描述不準確，因此容易出現(xiàn)葉片泵空化，從而造成葉片泵速度超過額定轉(zhuǎn)速時發(fā)生空化現(xiàn)象。

申請?zhí)枮?01510679202.8號的中國發(fā)明專利公開了一種高抗空化離心葉輪水力設(shè)計方法，這種設(shè)計方法是通過改善葉片的進口安放角、葉片厚度分布、葉輪進口直徑和葉片進口寬度,可以減小葉片的彎曲程度，增大葉片進口的過流面積，使離心泵的效率提高，空化余量降低，空化性能得到改善。通過不同葉片數(shù)和比轉(zhuǎn)速來設(shè)計葉片包角使葉輪流道內(nèi)的流動擴散減少，流動更貼近葉片形狀，減少由于脫流的漩渦向高壓側(cè)擴散。但是上述專利中的提到參數(shù)描述并未對泵空化余量NPSHR進行描述，也并沒有建立泵空化余量NPSHR與葉輪基本參數(shù)的關(guān)系。

針對上述存在的缺陷，本發(fā)明人發(fā)明了一種低NPSHr葉輪設(shè)計方法，對泵空化余量NPSHr進行了準確的描述，得出最小泵空化余量，以在一定的程度上緩解葉片泵在失速的情況下發(fā)生空化的問題，保證了葉片泵的抗空化性能。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種低NPSHr葉輪設(shè)計方法。通過準確的描述泵空化余量NPSHr來改善葉片泵抗空化性能。

實現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案是：

1、先用普通計算方法將初始葉輪進口當量直徑D₀和葉輪出口直徑D₂計算得出。

2、葉片進口對液體流動的排擠系數(shù)ξ₀

式中：

D₀—初始葉輪進口當量直徑，米；

ξ₀—葉片進口對液體流動的排擠系數(shù)；

n—設(shè)計工況轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)/分；

D₂—葉輪出口直徑，米；