本發(fā)明涉及一種葉片泵葉輪設(shè)計(jì)方法,特別涉及一種低npshr葉輪設(shè)計(jì)方法。
背景技術(shù)：
空化現(xiàn)象是指液流中的流場(chǎng)壓力降低到飽和的蒸汽壓力之下時(shí)，液體將會(huì)由液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槌錆M蒸汽的氣態(tài)空泡，從而其熱力學(xué)狀態(tài)進(jìn)行改變?？栈址Q汽蝕，空化現(xiàn)象在泵、噴管、螺旋槳、水輪機(jī)等流體機(jī)械中經(jīng)常出現(xiàn)，尤其是在葉片泵中。
空化除了降低水力機(jī)械的性能，長(zhǎng)久的空化還會(huì)造成材料表面的破壞，降低過(guò)流部件的機(jī)械強(qiáng)度與過(guò)流性能，而瞬時(shí)的空化則會(huì)造成流場(chǎng)內(nèi)部紊亂，產(chǎn)生振動(dòng)和噪音，這些不穩(wěn)定的壓力和振蕩可能造成過(guò)流部件的結(jié)構(gòu)破壞。
在葉片泵空化控制方程中，有兩個(gè)基本方程是描述泵空化的基本方程：裝置空化余量npsha和泵空化余量npshr。裝置空化余量npsha又稱有效的空化余量，是由吸入裝置提供的，在泵的進(jìn)口處單位重量液體具有的超過(guò)汽化壓力水頭的富余能量，即泵進(jìn)口處液體具有的全水頭減去汽化壓力水頭的凈剩的值。泵空化余量npshr和泵內(nèi)部流動(dòng)情況有關(guān)，是由泵本身決定的。npshr表征泵進(jìn)口部分的壓力降，也就為了保證泵不發(fā)生空化，要求在泵進(jìn)口處單位重量液體具有超過(guò)汽化壓力水頭的富余能量，其物理意義表示液體在泵進(jìn)口部分壓力降的程度。由于泵空化余量npshr是由泵本身決定的，因此本發(fā)明主要對(duì)泵空化余量npshr進(jìn)行優(yōu)化。
現(xiàn)有技術(shù)的葉片泵的設(shè)計(jì)過(guò)程中很少設(shè)計(jì)對(duì)最小泵空化余量npshr進(jìn)行描述，對(duì)泵本身的空化性描述不準(zhǔn)確，因此容易出現(xiàn)葉片泵空化，從而造成葉片泵速度超過(guò)額定轉(zhuǎn)速時(shí)發(fā)生空化現(xiàn)象。
申請(qǐng)?zhí)枮?01510679202.8號(hào)的中國(guó)發(fā)明專利公開(kāi)了一種高抗空化離心葉輪水力設(shè)計(jì)方法，這種設(shè)計(jì)方法是通過(guò)改善葉片的進(jìn)口安放角、葉片厚度分布、葉輪進(jìn)口直徑和葉片進(jìn)口寬度,可以減小葉片的彎曲程度，增大葉片進(jìn)口的過(guò)流面積，使離心泵的效率提高，空化余量降低，空化性能得到改善。通過(guò)不同葉片數(shù)和比轉(zhuǎn)速來(lái)設(shè)計(jì)葉片包角使葉輪流道內(nèi)的流動(dòng)擴(kuò)散減少，流動(dòng)更貼近葉片形狀，減少由于脫流的漩渦向高壓側(cè)擴(kuò)散。但是上述專利中的提到參數(shù)描述并未對(duì)泵空化余量npshr進(jìn)行描述，也并沒(méi)有建立泵空化余量npshr與葉輪基本參數(shù)的關(guān)系。
針對(duì)上述存在的缺陷，本發(fā)明人發(fā)明了一種低npshr葉輪設(shè)計(jì)方法，對(duì)泵空化余量npshr進(jìn)行了準(zhǔn)確的描述，得出最小泵空化余量，以在一定的程度上緩解葉片泵在失速的情況下發(fā)生空化的問(wèn)題，保證了葉片泵的抗空化性能。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種低npshr葉輪設(shè)計(jì)方法。通過(guò)準(zhǔn)確的描述泵空化余量npshr來(lái)改善葉片泵抗空化性能。
實(shí)現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案是：
1、先用普通計(jì)算方法將初始葉輪進(jìn)口當(dāng)量直徑d0和葉輪出口直徑d2計(jì)算得出。
2、葉片進(jìn)口對(duì)液體流動(dòng)的排擠系數(shù)ξ0
式中：
d0—初始葉輪進(jìn)口當(dāng)量直徑，米；
ξ0—葉片進(jìn)口對(duì)液體流動(dòng)的排擠系數(shù)；
n—設(shè)計(jì)工況轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)/分；
d2—葉輪出口直徑，米；
β0*—葉輪前冠葉片斷面葉片出口安放角，度；
3、最小必需空化余量系數(shù)kp
式中：
kp—最小必需空化余量系數(shù)；
d0—初始葉輪進(jìn)口當(dāng)量直徑，米；
d2—葉輪出口直徑，米；
ξ0—葉片進(jìn)口對(duì)液體流動(dòng)的排擠系數(shù)；
q—設(shè)計(jì)工況流量，米3/秒；
n—設(shè)計(jì)工況轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)/分；
4、修改后的葉輪進(jìn)口直徑dp
dp＝kp·(q/n)1/3
式中：
kp—最小必需空化余量系數(shù)；
q—設(shè)計(jì)工況流量，米3/秒；
n—設(shè)計(jì)工況轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)/分；
5、修改后的葉輪進(jìn)口當(dāng)量直徑dp0
dp0＝dp·(1-r2)1/2
式中：
dp0—修改后的葉輪進(jìn)口當(dāng)量直徑，米；
dp—修改后的葉輪進(jìn)口直徑，米；
r—葉輪輪轂半徑，米。
根據(jù)上述步驟，可以得到一種一種低npshr葉片泵設(shè)計(jì)方法。
附圖說(shuō)明
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。
圖1是離心泵葉輪軸面圖。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明主要是通過(guò)準(zhǔn)確的描述泵空化余量npshr來(lái)改善葉片泵抗空化性能，減緩葉片的空化作用。
此實(shí)施例是在給定原有葉片泵的基礎(chǔ)上，對(duì)葉片泵的空化余量npshr進(jìn)行了改進(jìn)：
圖1確定了本實(shí)施例：
1、先用普通計(jì)算方法將初始葉輪進(jìn)口當(dāng)量直徑d0和葉輪出口直徑d2計(jì)算得出。
2、葉片進(jìn)口對(duì)液體流動(dòng)的排擠系數(shù)ξ0
3、最小必需空化余量系數(shù)kp
4、修改后的葉輪進(jìn)口直徑dp
dp＝kp·(q/n)1/3
5、修改后的葉輪進(jìn)口當(dāng)量直徑dp0
dp0＝dp·(1-r2)1/2。