一種軸流式低揚(yáng)程前置誘導(dǎo)輪的設(shè)計(jì)方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種軸流式低揚(yáng)程前置誘導(dǎo)輪的設(shè)計(jì)方法，該誘導(dǎo)輪適用于石化、冶煉和電廠等領(lǐng)域廣泛使用的中低比轉(zhuǎn)速離心泵機(jī)組。它給出誘導(dǎo)輪的主要幾何尺寸參數(shù)誘導(dǎo)輪外緣直徑D，誘導(dǎo)輪輪轂中徑Dh，葉片進(jìn)口邊傾斜角α，誘導(dǎo)輪出口邊外緣直徑Do，誘導(dǎo)輪輪轂錐角θ，流面A的翼型工作面半徑Rp，翼型出口安放角β和翼型弦長l的設(shè)計(jì)公式。用本發(fā)明設(shè)計(jì)的低揚(yáng)程前置誘導(dǎo)輪能夠改善離心泵進(jìn)口的流場分布，并可適用于含有固體顆粒的介質(zhì)場合，有效地提高了離心泵葉輪在低裝置汽蝕余量下的運(yùn)行穩(wěn)定性和吸入性能。
【專利說明】一種軸流式低揚(yáng)程前置誘導(dǎo)輪的設(shè)計(jì)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明專利涉及一種軸流式低揚(yáng)程前置誘導(dǎo)輪的設(shè)計(jì)方法，具體的說，涉及一種適用于提高中低比轉(zhuǎn)速化工離心泵汽蝕性能的前置誘導(dǎo)輪設(shè)計(jì)方法。

【背景技術(shù)】
[0002]誘導(dǎo)輪是一種用于提高離心泵葉輪進(jìn)口裝置汽蝕余量的葉片式旋轉(zhuǎn)機(jī)械，最早被用于航空航天領(lǐng)域的發(fā)動機(jī)燃料輸送泵等場合，其具有葉片負(fù)荷低、葉片數(shù)小和吸入性能好等特點(diǎn)，能夠提高葉輪進(jìn)口的介質(zhì)壓力，有效改善離心泵葉輪進(jìn)口的汽蝕情況。隨著各類工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)展，誘導(dǎo)輪在石化、冶煉和電廠等領(lǐng)域的眾多中低比轉(zhuǎn)速離心泵機(jī)組上使用較為廣泛。常規(guī)的誘導(dǎo)輪大多采用圓柱螺旋形的軸面結(jié)構(gòu)，葉片分布采用定螺距或變螺距設(shè)計(jì)，葉片形狀以平板結(jié)構(gòu)為主，這一種誘導(dǎo)輪結(jié)構(gòu)的尺寸參數(shù)易于設(shè)計(jì)，造型特征易于制造和加工，但由于其葉片形狀過于簡單，誘導(dǎo)輪自身的水力效率和吸入性能較低，其出口流場分布和離心泵葉輪的設(shè)計(jì)吸入條件之間存在一定差異，從而對葉輪的吸入性能產(chǎn)生一定的影響。此外，由于該類型誘導(dǎo)輪的流道較長，葉片數(shù)較多，在輸送含有固體顆粒的介質(zhì)時(shí)，容易產(chǎn)生磨損，從而容易引起離心泵機(jī)組運(yùn)行的不穩(wěn)定。
[0003]因此，為了提高誘導(dǎo)輪的水力性能和抗汽蝕的能力，并減少其對葉輪吸入性能的影響，常規(guī)誘導(dǎo)輪的結(jié)構(gòu)型式和葉片幾何參數(shù)等需要進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。本發(fā)明設(shè)計(jì)的前置誘導(dǎo)輪為軸流式流道型式，誘導(dǎo)輪輪轂為錐形結(jié)構(gòu)，葉片進(jìn)口邊向后傾斜，有利于減輕外緣的汽蝕程度，葉片則采用較短的翼型結(jié)構(gòu)，該誘導(dǎo)輪具有揚(yáng)程低、載荷分布均勻和必需汽蝕余量小的特點(diǎn)。由于采用合理的翼型和短葉片結(jié)構(gòu)，該誘導(dǎo)輪的水力損失和葉片出口環(huán)量小，有利于改善離心泵葉輪進(jìn)口的流場情況和機(jī)組的水力效率，尤其適用于中低比轉(zhuǎn)速的離心泵葉輪。此外，由于該誘導(dǎo)輪的流道較寬，葉片翼型較短，在輸送含有固體顆粒的介質(zhì)時(shí)，該結(jié)構(gòu)不易發(fā)生堵塞和磨損，能夠適應(yīng)一定比例含固介質(zhì)的輸送。因此，該誘導(dǎo)輪還可應(yīng)用于含有一定固體顆粒介質(zhì)的場合。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供一種軸流式低揚(yáng)程前置誘導(dǎo)輪的設(shè)計(jì)方法。通過本發(fā)明提供的誘導(dǎo)輪幾何尺寸參數(shù)設(shè)計(jì)方法，可提高常規(guī)誘導(dǎo)輪結(jié)構(gòu)的水力性能和出口流場分布，改善葉輪進(jìn)口的吸入性能，由于采用較短的葉片翼型，該誘導(dǎo)輪結(jié)構(gòu)尤其適用于中低比轉(zhuǎn)速的離心泵葉輪，同時(shí)該誘導(dǎo)輪結(jié)構(gòu)在輸送含固體顆粒介質(zhì)時(shí)不易發(fā)生堵塞和耐磨，可提高離心泵葉輪的運(yùn)行穩(wěn)定性。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案是:
[0006]1.本發(fā)明提供了誘導(dǎo)輪主要幾何尺寸參數(shù)誘導(dǎo)輪外緣直徑D，誘導(dǎo)輪輪轂中徑Dh，葉片進(jìn)口邊傾斜角α，誘導(dǎo)輪出口邊外緣直徑D。，誘導(dǎo)輪輪轂錐角Θ，流面A的翼型工作面半徑Rp，翼型出口安放角β和翼型弦長I的設(shè)計(jì)公式:
[0007]I)誘導(dǎo)輪外緣直徑

【權(quán)利要求】
1.一種軸流式低揚(yáng)程前置誘導(dǎo)輪的設(shè)計(jì)方法，提供了誘導(dǎo)輪的主要幾何尺寸參數(shù)誘導(dǎo)輪外緣直徑D，誘導(dǎo)輪輪轂中徑Dh，葉片進(jìn)口邊傾斜角α，誘導(dǎo)輪出口邊外緣直徑D。，誘導(dǎo)輪輪轂錐角Θ，流面A的翼型工作面半徑Rp，翼型出口安放角β和翼型弦長I的設(shè)計(jì)公式；其特征在于:誘導(dǎo)輪的幾何尺寸參數(shù)與其設(shè)計(jì)工況點(diǎn)的性能參數(shù)之間適合以下關(guān)系:
式中:D是誘導(dǎo)輪外緣直徑，米處是誘導(dǎo)輪設(shè)計(jì)工況點(diǎn)流量，立方米/秒； C是誘導(dǎo)輪汽蝕比轉(zhuǎn)速；kd是修正系數(shù)，kd = 0.15~0.3 ; ns是誘導(dǎo)輪比轉(zhuǎn)速；Dh是誘導(dǎo)輪輪轂中徑，米； g是重力加速度，米/平方秒；故是誘導(dǎo)輪設(shè)計(jì)工況點(diǎn)揚(yáng)程，米； α是葉片進(jìn)口邊傾斜角，度；D。是誘導(dǎo)輪出口邊外緣直徑，米； Θ是誘導(dǎo)輪輪轂錐角，度；k。是修正系數(shù)，k。= 0.75~0.85 ； Rp是流面A的翼型工作面半徑，米；h是翼型工作面拱度，米； I是翼型弦長，米；n是誘導(dǎo)輪轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)/分鐘； kx是修正系數(shù)，kx = 0.07~0.12 YL是誘導(dǎo)輪葉片數(shù)。
2.如權(quán)利要求1所述的一種軸流式低揚(yáng)程前置誘導(dǎo)輪的設(shè)計(jì)方法，其特征是:誘導(dǎo)輪的設(shè)計(jì)工況點(diǎn)流量與配套的離心泵葉輪設(shè)計(jì)工況點(diǎn)流量之間適合以下等式的關(guān)系:
式中=Qi是誘導(dǎo)輪設(shè)計(jì)工況點(diǎn)流量，立方米/秒；D是誘導(dǎo)輪外緣直徑，米； Q是離心泵葉輪設(shè)計(jì)工況點(diǎn)流量，立方米/秒； g是重力加速度，米/平方秒；故是誘導(dǎo)輪設(shè)計(jì)工況點(diǎn)揚(yáng)程，米； kq是修正系數(shù)，kq = 5.4~6.5。
3.如權(quán)利要求1所述的一種軸流式低揚(yáng)程前置誘導(dǎo)輪的設(shè)計(jì)方法，其特征是:誘導(dǎo)輪的葉片形狀主要由流面A的半徑和翼型決定，其中流面A的半徑與誘導(dǎo)輪的幾何尺寸參數(shù)之間適合以下等式的關(guān)系:
式中:Ra是流面A的半徑，米；D是誘導(dǎo)輪外緣直徑，米； Dh是誘導(dǎo)輪輪轂中徑，米。
4.如權(quán)利要求1所述的一種軸流式低揚(yáng)程前置誘導(dǎo)輪的設(shè)計(jì)方法，其特征是:誘導(dǎo)輪葉片數(shù)z—般選擇 為4~6片。
【文檔編號】F04D29/22GK104047890SQ201410200137
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年7月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月25日
【發(fā)明者】歐鳴雄 申請人:江蘇大學(xué)