[發明專利]一種基于固液兩相流的離心泵的設計方法

有效

• 申請號: 201711385542.5
• 申請日: 2017-12-20
• 公開（公告）號: CN108131327B
• 公開（公告）日: 2019-12-31
• 發明（設計）人: 張啟華;閆召旭;張為棟;曹麗
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: F04D29/42
• 分類號: F04D29/42;F04D29/22;F04D29/24;F04D7/04
• 代理公司: 11569 北京高沃律師事務所
• 代理人: 王海燕

本發明公開了一種基于固液兩相流的離心泵的設計方法，離心泵輸送的介質為固液兩相流介質，基于現有離心泵，保持離心泵的蝸殼出口的管徑不變，將離心泵的隔舌與葉輪外緣的間隙縮小，對應減小泵體的尺寸，同時，保持葉輪的外徑不變，增大葉片出口角。現有技術中采用放大設計制作的離心泵，額定最高效率偏大負荷點，采用本發明的設計方法設計的離心泵，實際運行點更符合實際系統需要的額定載荷點，葉輪消耗的功率減小，提高了離心泵的效率。

技術領域

本發明涉及流體輸送技術領域，特別是涉及一種基于固液兩相流的離心泵的設計方法。

背景技術

離心泵是利用葉輪旋轉而使水發生離心運動來工作的。水泵在啟動前，必須使泵殼和吸水管內充滿水，然后啟動電機，使泵軸帶動葉輪和水做高速旋轉運動，水發生離心運動，被甩向葉輪外緣，經蝸形泵殼的流道流入水泵的壓水管路。離心泵的基本構造是由六部分組成的分別是葉輪，泵體，泵軸，軸承，密封環和填料函。葉輪是離心泵的核心部分，它轉速高出力大，葉輪上的葉片又起到主要作用，葉輪在裝配前要通過靜平衡實驗，葉輪上的內外表面要求光滑，以減少水流的摩擦損失；泵體也稱泵殼，它是水泵的主體，起到支撐固定作用，并與安裝軸承的托架相連接。

現有技術中，固液兩相流泵涉及的大多是近似球狀顆粒，比如，雜質泵、污水泵等，對于這類固液兩相流，通常其流動阻力是高于清水情形的，且隨固粒濃度增高阻力也大幅增高的。過去由于缺乏有關于含纖維固粒兩相流輸送的研究，泵行業技術人員普遍采用傳統的固液兩相流觀念，因而，在含纖維固液兩相流泵輸送過程中，也同樣采用放大設計法，以滿足載荷要求。一般的放大設計，也就是所謂的加大流量設計，其結果是設計出的泵額定最高效率偏大流量工況，見圖1點A，對這種情況，通常用節流閥調節泵運行于系統額定工況，見圖1點B，此時，圖1中陰影部分的面積即為浪費的能耗，顯然，設計中加大流量越多，能耗浪費越大。

離心泵行業通常采取放大設計的方法，甚至為了保證設計余量，進一步放大設計，以避免在實際應用中達不到指定載荷，帶來的結果是大馬拉小車，造成較為普遍的能源浪費。對于造紙及制漿工業，這類泵應用極為廣泛，無形中造成了巨大的能源浪費，增加了制造成本。

因此，如何改變現有技術中，固液兩相流離心泵造成能源浪費的現狀，是本領域技術人員亟待解決的問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于固液兩相流的離心泵的設計方法，以解決上述現有技術存在的問題，使離心泵在滿足額定載荷的前提下做到節約能源。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：本發明提供一種基于固液兩相流的離心泵的設計方法，離心泵輸送的介質為固液兩相流介質，具體設計方法包括如下步驟：

步驟一、相對于現有離心泵而言，保持離心泵的蝸殼出口的管徑不變，將離心泵的隔舌與葉輪外緣的間隙縮小，對應減小泵體的尺寸；

步驟二、保持葉輪的外徑不變，增大葉片出口角。

優選地，離心泵輸送的介質為水中加入纖維顆粒形成的纖維懸浮液。

優選地，在水中加入的纖維顆粒的長度為1-5mm，纖維顆粒的質量濃度為1-15％。

優選地，在步驟一中，隔舌與葉輪外緣的間隙縮小5-15％。

優選地，在步驟二中，增大后的葉片出口角為40-45°。

優選地，葉片包角為145-150°，葉片前蓋板和葉片后蓋板呈流線型，葉片前蓋板流線角為145°，葉片后蓋板流線角為150°，葉片前蓋板和葉片后蓋板連接處圓滑過渡。