潛水軸流泵的變環(huán)量

 

在潛水軸流泵水力模型設計中，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)確實定方式。并提出合理的導葉幾何參數(shù)確實定方式。依此設計系列高效節(jié)能、抗汽蝕性能好的新型水力模型；經(jīng)過實驗驗證，潛水軸流泵效力到達78％～85％，到達了國外同類產(chǎn)品的技巧指標。

第一、潛水軸流泵遠景

　　目前，海內(nèi)泵行業(yè)企業(yè)消費的潛水軸流泵，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，探索相應水力模型的設計方式，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)上最先進的變環(huán)量、變軸面速度升力法，獨立設計的高效節(jié)能、抗汽蝕性能好的新型水力模型；經(jīng)過實驗驗證，潛水軸流泵效力到達78％～85％，到達了國外同類產(chǎn)品的技巧指標。

第二、潛水軸流泵效力低的起因剖析

　　潛水軸流泵的電動機與水泵聯(lián)為一體，電動機在水泵的上方。電動機四周是液體的環(huán)形流道，電動機的尺寸是依據(jù)功率和轉(zhuǎn)速肯定的，這就限制了導葉體的出口尺寸，即導葉體分散角的大小。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，電動機的法蘭面太大，簡直擋住了導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計

　　1。 水力模型的設計指示方式

　　（1）變環(huán)量、變軸面速度升力法設計基本 升力法源于葉柵實際，用于軸流泵葉片設計時，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，能夠應用二元翼型的實驗或?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，能夠預算。

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

　　在設計實際中，聯(lián)合實際剖析和模型實驗的狀況看，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 在設計實際中，聯(lián)合實際剖析和模型實驗的狀況看， 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)確實定及盤算

　　（1）輪轂比dh確實定 在潛水軸流泵的構(gòu)造設計中，因為電動機與軸流泵的葉輪和導葉體嚴密聯(lián)合，為使流道順暢，電動機外徑與導葉體外徑雷同。那么，葉輪出口的流體勢必間接撞擊導葉體的內(nèi)壁。因而，關于潛水軸流泵，為了進步水力效力，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 輪轂比確實定

輪轂比確實定

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

　　（3）轉(zhuǎn)速n確實定 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有兩個準則：

　　1）使汽蝕比轉(zhuǎn)速C不超越預定值，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能夠恰當取多一點，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。

　　在潛水軸流泵的實際設計中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Cy值越大。在實際設計中，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。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)實驗鉆研，引薦表3。

表3 稀疏度確實定

稀疏度確實定

　　兩頭各圓柱面的翼型l÷t，則應盡量使升力系數(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。

　　（8）葉片安置角β 的盤算 依據(jù)葉片進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 。