一种双流道排污泵叶轮的水力设计方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种排污累的主要零件的设计方法，特别设及一种双流道排污累叶 轮水力设计方法。该双流道排污累叶轮水力效率高和稳定性能好，适用于多种排污领域。
【背景技术】
[0002] 排污累是一种输送杂质污水和固体颗粒等介质，与清水累的区别主要在于对磨损 特性和通过能力要求比较高。
[0003] 随着工农业生产的不断发展，在化工、矿山、食品、建筑、造纸等诸多行业的工业流 程、生活污水和工业废水等的排放中，都需要大量输送含有固体颗粒悬浮物或者纤维状悬 浮物液体的排污累。排污累主要由累壳、叶轮、电机等部件组成，而叶轮是排污累最核屯、的 水力部件，也是唯一的动元件，叶轮的几何参数对排污累性能影响很大，因此叶轮对排污累 的水力效率和水力性能具有重要影响。
[0004] 双流道排污累的叶轮由两个呈空间扭曲的通道组成，从叶轮中屯、的进口到出口， 通道要求宽敞、圆滑，由于其介质通过能力强、流道对称性好、运行平稳、可靠性高，因而现 代无堵塞累大多采用双流道叶轮。 阳〇化]现有技术的双流道排污累叶轮的水力设计方法没有给出系统的设计方法，很大程 度上仍主要依赖于经验公式，可操作性不强，在实际设计中仍然过分依赖工程技术人员的 经验。很难满足双流道排污累的水力效率高和稳定性能好的要求，而且很难做到计算机编 程应用和计算机辅助设计。如今排污累是流体机械中的一个热口领域，仅仅依靠改造叶轮 形状有时不能满足提高其稳定性和水力效率的要求，需要对排污累叶轮的水力设计方法做 进一步完善。
[0006] 专利号为201310638000.X号的中国发明专利中公开了一种基于多目标遗传算法 的双流道累优化方法，运种设计方法将端流计算同优化算法相结合，通过优化算法寻找双 流道累结构参数的最优解，并没有给出系统的、精确的设计方法，而且很难做到计算机编程 应用和计算机辅助设计。专利号为201110349413. 7号的中国发明专利公开了一种带粉碎 功能双流道累的双流道叶轮设计方法，在该发明专利中，发明人给出了叶片主要几何参数 外径、出口宽度、进口直径和叶片包角的设计公式的结构设计方法，此设计方法够改善流动 情况，提高双流道累的扬程和效率，及运行可靠性。但是此专利几个几何参数没有给出具体 参数的设计，只是一个大体的取值范围，更多的还是依靠经验设计。
[0007] 针对上述存在的缺陷，本发明人发明了" 一种双流道排污累叶轮水力设计方法"， 不仅给出了排污累叶轮参数系统的、精确的设计方法，还解决了双流道排污累叶轮性能失 稳的问题，增强了双流道排污累的可靠性，提高排污累的水力效率，尽量减少堵塞，延长累 的使用寿命和维修周期，最重要的是有助于计算机编程应用和计算机辅助设计，能很大程 度上取代排污累原来的相似设计法和速度系数法。
[0008] 发明目的
[0009] 随着我国经济的快速发展和工农业生产的快速发展，在化工、矿山、食品、建筑、造 纸等诸多行业的工业流程、生活污水和工业废水等的排放已成为人们越来越关注的问题。 目前国内对于排污累类产品的需求量很大。如何实现双流道排污累在保证水利效率高的同 时，进一步拓宽高效区，并能稳定运行，已经成为当前双流道排污累发展的紧迫问题。现有 设计方法，理论设计与实际模型出入较大，很难达到预想效果。本发明的目的在于避免双流 道排污累性能失稳，增强双流道排污累的可靠性，提高双流道排污累水力效率，增长累的寿 命和维修周期，防止堵塞，W减少检修人员的工作量。还有助于计算机编程应用和计算机辅 助设计，能很大程度上取代双流道排污累原来相似设计法和速度系数法，而且计算更精确， 使理论设计与实际模型更符合。
【发明内容】
[0010] 为了解决上述问题，本发明提供了一种双流道排污累叶轮水力设计方法。通过改 善叶轮的几个重要参数的设计方法，改善流动情况，提高双流道排污累水力效率和稳定性 能。
[0011] 实现上述目的所采用的技术方案是： 阳〇1引 （1)叶轮出口直径〇2
(1)
[0014]式中：
[0015] 〇2-叶轮出口直径，米；
[0016] Q-设计流量，米^秒；
[0017] Ds-比转数； 阳0化]n-转速，转/分；
[0019] 似叶片出口宽度bz
[0020] b2=(0. 12821n(n ,)-0. 0438) Dj似
[0021] 式中： 阳0巧 bz-叶片出口宽度，米； 阳〇2引 Dj-叶轮进口直径，米；
[0024]Hs-比转数；
[0025] (3)叶轮进口直径Dj
C3；
[0027]式中：
[0028] Dj-叶轮进口直径，米；
[0029]H-设计扬程，米；
[0030]n-转速，转/分；
[0031](4)叶片包角沪
[0032] 护=-30.25引n("、H 337.82 (4 )
[0033]式中：
[0034] 巧一叶片包角，度；
[00对Ds-比转数；
[0036]妨极半径r
(5> 阳的8] m = -3. 7 X 105n/+〇.013811/-1. 1483ns+83. 82 (6)
[0039]式中： 柳4〇] Q-设计流量，米^秒； 阳OW 梦一叶片包角，度； |；0042] r-极半径，米； 阳043] 0-极角，度； W44] n,-比转数； W45] n-转速，转/分；
[0046] m-系数，与比转数有关；
[0047] (6)叶片液流角0 '
C7)
[0049]式中：
[0050] 0' 一叶片液流角，度； 阳05UH-设计扬程，米； 阳05引 Hs-比转数；
[0053] n-转速，转/分；
[0054] Dj-叶轮进口直径，米； 阳化引（7)叶片出口安放角02 (8)
[0057]式中： 阳0郎]02-叶片出日安放角，度；
[0059] 巧一叶片包角，度； |；0060] r-极半径，米； W61] 0-极角，度； W62] 〇2-叶轮出口直径，米；
[0063] (8)叶轮后盖板圆弧半径Rz
[0064] Rz=[0. 20051n(Ds)-O.3631]? 〇2(9) 阳0化]式中：
[0066] Rz-叶轮后盖板圆弧半径，米；
[0067] 〇2-叶轮出口直径，米； W側n,-比转数；
[0069] (9)叶轮前盖板圆弧半径Ri
(10)
[0071] 式中：
[0072] Ri-叶轮前盖板圆弧半径，米。 阳〇7引 Ds-比转数；
[0074] Dj-叶轮进口直径，米；
[0075] 根据上述步骤，可W得到一种相对系统的、精确的叶轮主要参数的设计方法。
[0076] 通过上述计算方法确定双流道排污累叶轮主要几何参数，包括叶轮出口直径〇2、 叶片出口宽度bz、叶轮进口直径Dp叶片包角梦、极半径r、叶片液流角0'、叶片出口安放角 02、叶轮后盖板圆弧半径R2、叶轮前盖板圆弧半径Ri,不同于传统相似法与速度系数法，更 能确保水力部件尺寸的相互匹配，计算更精确，使理论设计与实际模型更符合，而且更有利 于计算机的应用与编程。
【附图说明】
[0077] 下面结合附图和【具体实施方式】对本发明进一步说明。 阳07引图1是双流道排污累叶轮的轴面图。
[0079] 图2是双流道排污累叶轮的平面图。
【具体实施方式】
[0080] 本发明通过W下几个公式来确定叶轮出口直径〇2、叶片出口宽度bz、叶轮进口直 径〇，、叶片包角^^、极半径'、叶片液流角0'、叶片出口安放角02、叶轮后盖板圆弧半径尺2、 叶轮前盖板圆弧半径Ri等叶轮的几个参数。
[0081] 此实施例是在给定设计流量Q、设计扬程H、转速n，计算叶轮水力参数：
[0082] (U (3；
[0083] b2= (0. 12821n(n,)-0. 0438)Dj似
(4) (5)
[0087]m= -3. 7X10V+〇- 〇138n/-l. 1483n,+83. 82 (6)
(7) (8) .
[0090]Rz= [0. 20051n(Ds)-O. 3631] ? 〇2(9)
(10)
[0092] 本发明采用精确公式设计法进行水力设计，使累的水力效率和稳定性得到很大提 高，具有良好的经济效益，更有利于计算机的编程应用。由于本发明的设计方法不同于传统 相似法与速度系数法，更能确保水力部件的尺寸的相互匹配。而且计算更精确，使理论设计 与实际模型更符合。
[0093] W上，为本发明专利参照实施例做出的具体说明，但是本发明并不限于上述实施 例，也包含本发明构思范围内的其他实施例或变形例。
【主权项】
1. 一种双流道排污累叶轮的水力设计方法，提供叶轮的主要几何参数，包括双流道排 污累叶轮后盖板圆弧半径R2、叶轮前盖板圆弧半径Ri、叶片液流角P'、叶片出口安放角 P2、叶轮出口直径〇2、叶轮进口直径Dp叶片出口宽度bz、极半径r、叶片包角f、系数m等， 其特征在于：叶轮几何参数与累设计工况点性能参数之间适合W下关系： Rz=化 20051n(nS) -0. 3631] ? 〇2 (1)(2) 式中： 〇2-叶轮出口直径，米；ris-比转数； Dj-叶轮进口直径，米。2. 叶片液流角0 '、叶片出口安放角0 2设计公式：、3) (4) 式中： 0'-叶片液流角，度； 0 2-叶片出口安放角，度； 梦一叶片包角，度；r-极半径，米； 白一极角，度。3. 根据权利（1)、似要求，叶轮出口直径D2、叶轮出口直径Dj设计公式：傲 式中： Q-设计流量，米^小时；n-转速，转/分； H-设计扬程，米。4. 叶片出口宽度b2设计公式： b2= (0. 12821n(n,)-0. 0438)Dj (7) 式中： bz-叶轮出口宽度，米。5. 根据权利（2)要求，极半径r设计公式：(8) m = -3. 7X 10 V+0-〇138n/-l. 1483n,+83. 82 (9) 式中： m-系数，与比转数有关。6. 根据权利似、（5)要求，叶片包角钟的设计公式： f=-30.255In(打、H337.82 (10)
【专利摘要】本发明涉及一种双流道排污泵叶轮的水力设计方法，提供叶轮的主要几何参数，包括双流道排污泵叶轮后盖板圆弧半径R2、叶轮前盖板圆弧半径R1、叶片液流角β’、叶片出口安放角β2、叶轮出口直径D2、叶轮进口直径Dj、叶片出口宽度b2、极半径r、叶片包角系数m等。采用本发明设计的双流道排污泵的叶轮不仅提高了叶轮的水力效率和泵的稳定性能。而且有助于计算机编程，能很大程度上取代双流道排污泵原来相似设计法和速度系数法。
【IPC分类】F04D29/22
【公开号】CN105201900
【申请号】CN201510661686
【发明人】朱荣生, 杨爱玲, 张本营
【申请人】江苏国泉泵业制造有限公司
【公开日】2015年12月30日
【申请日】2015年10月14日