[發(fā)明專利]一種高效螺旋后掠軸流葉輪水力模型的設(shè)計方法

有效

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• 申請日: 2017-10-12
• 公開（公告）號: CN107762966B
• 公開（公告）日: 2019-04-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王俊華;白茂寧;尤保健
• 申請（專利權(quán)）人: 合肥凱泉電機(jī)電泵有限公司
• 主分類號: F04D29/18
• 分類號: F04D29/18
• 代理公司: 安徽合肥華信知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 34112
• 代理人: 余成俊

本發(fā)明公開了一種高效螺旋后掠軸流葉輪水力模型的設(shè)計方法，屬于水動力工程設(shè)計技術(shù)領(lǐng)域，包括輪轂、均勻設(shè)置在輪轂圓周上的葉片，針對潛水軸流泵的結(jié)構(gòu)特點及實際運行工況提出合理的輪轂比、nD值、稠密度等幾何參數(shù)，采用合理的環(huán)量及軸面速度變化規(guī)律對葉片進(jìn)行設(shè)計，翼型堆疊形式按等變角螺旋線變化的前緣堆疊，葉片形式采用后掠式，加入葉片前彎并應(yīng)用相應(yīng)的優(yōu)化手段優(yōu)化出最佳前彎角。本發(fā)明設(shè)計的軸流泵葉輪，能較好的輸運顆粒懸浮物、纖維、或生物絮凝物等介質(zhì)，無堵塞及防纏繞能力出色，在實際污水處理中取得了很好的效果，適宜的彎掠還能改善軸流泵中容易出現(xiàn)的“駝峰區(qū)”，使泵內(nèi)流動更加平穩(wěn)，提高軸流泵的運行性能。

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及水動力工程設(shè)計技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高效螺旋后掠軸流葉輪水力模型的設(shè)計方法。

背景技術(shù)：

隨著經(jīng)濟(jì)社會的不斷發(fā)展，潛水軸流泵在污水處理市場具有較大的需求量，在農(nóng)田灌溉、市政給排水、調(diào)水工程、電廠循環(huán)水等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。

目前，國內(nèi)生產(chǎn)的潛水軸流泵，所用水力模型普遍為國內(nèi)研制較成熟的干式軸流泵優(yōu)秀水力模型，其綜合水力性能可與國外產(chǎn)品相媲美，有些指標(biāo)甚至超過了國外同類產(chǎn)品。但將這些水力模型應(yīng)用到潛水軸流泵中，其水力性能大幅度下降，效率降低10％～20％，造成電力能源的極大浪費，增加了泵的運行成本，不節(jié)能也不經(jīng)濟(jì)。另一方面，干式軸流泵輸送介質(zhì)為清水，工作時不考慮實際工況中葉輪部件的磨損、異物纏繞及堵塞等。

潛水軸流泵結(jié)構(gòu)為電動機(jī)與水泵聯(lián)為一體，電動機(jī)在水泵的上方，介質(zhì)流經(jīng)電動機(jī)外壁的環(huán)形流道。由于電動機(jī)的外壁尺寸是由功率和轉(zhuǎn)速決定的，這就限制了導(dǎo)葉體的出口尺寸，也就限定了導(dǎo)葉擴(kuò)散角。由于電機(jī)的下法蘭尺寸較大，輪轂尺寸較小，導(dǎo)葉擴(kuò)散角通常情況偏大很多，這就造成導(dǎo)葉體中很大的擴(kuò)散損失，降低了水泵的效率。

綜上述，干式軸流泵葉輪的設(shè)計方法，無法應(yīng)用于高效潛水軸流泵葉輪的設(shè)計中，因此，必須考慮潛水軸流泵的結(jié)構(gòu)及實際運行工況；因此，對比潛水和干式兩種潛水軸流泵的結(jié)構(gòu)形式，適應(yīng)實際運行工況的介質(zhì)要求，探索適用于潛水軸流泵高效節(jié)能的水力模型設(shè)計方法，迫在眉睫。

發(fā)明內(nèi)容：

為了彌補現(xiàn)有技術(shù)問題的不足，本發(fā)明的目的是提供一種高效螺旋后掠軸流葉輪水力模型的設(shè)計方法，具有高效節(jié)能、抗汽蝕性能好、防堵耐磨及防纏繞性好等優(yōu)良性能。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

高效螺旋后掠軸流葉輪水力模型的設(shè)計方法，其特征在于，包括如下步驟，

1)、葉輪形狀采用后掠式的結(jié)構(gòu)形式，葉片后掠角度在15°～30°范圍變化，翼型堆疊采用前緣堆疊，葉片前緣按等變角螺旋線規(guī)律變化，葉片按變環(huán)量分布規(guī)律設(shè)計；

r＝r₁·e^θtanβ；式中：

—后掠角，度；

r₁—進(jìn)口與輪轂相交流面半徑，單位：米；

r₂—進(jìn)口與輪緣相交流面半徑，單位：米；

β—等角變化角度，單位：度；

r—流面半徑，單位：米；

θ—流面與進(jìn)口邊交點的包角，單位：度；

2)、修正葉輪外徑：將輪轂形狀設(shè)計為錐形，外輪廓與導(dǎo)葉相適應(yīng)，在保證汽蝕的前提下對葉輪外徑進(jìn)行修正，采用增大輪轂比d_h/D方式，以滿足潛水軸流泵實際運行中性能參數(shù)，即按照比轉(zhuǎn)速ns對應(yīng)的輪轂比d_h/D取值，并保證nD 值范圍與比轉(zhuǎn)速ns范圍值對應(yīng)：

，式中：

D—葉輪外徑，米；

d_h/D—葉輪輪轂比；