[发明专利]一种适用于固液两相流的斜流泵叶轮设计方法

说明书

技术领域

本发明专利涉及一种斜流泵叶轮的设计方法，具体的说，涉及一种适用于固液两相流介质的斜流泵叶轮设计方法。

背景技术

斜流泵是一种介乎于离心泵和轴流泵之间的泵型式，具有流量大、扬程高的特点，混流泵在结构及性能上具有其他两种泵型所没有的优势，被广泛用于排涝泵站、循环冷却和矿砂输送等领域。在输送含有泥沙、渣块等固体颗粒的两相流介质时，常规的斜流泵叶轮很容易产生磨损和堵塞等现象，从而导致叶轮流量、扬程和效率等参数下降，泵的输送能力降低，并影响到叶轮等部件的使用寿命和可靠性，容易导致泵的失效和故障。

为了提高斜流泵叶轮在输送固液两相流介质时的水力性能和可靠性，需要改善其内部流场的流动情况，提高叶轮的水力性能和含固介质输送能力。通过采用开式叶轮型式提高泵的介质过流能力，可增大过流通道的截面面积，降低介质中固体颗粒的流动速度，延缓叶轮部件的磨损。通过进一步的结构几何尺寸参数设计，可有效提高斜流泵的使用寿命和水力性能。

发明内容

为解决斜流泵叶轮在输送固液两相流介质时的磨损和可靠性等问题，本发明提供一种适用于固液两相流介质的斜流泵叶轮设计方法。利用以下几个关系式来确定叶轮的主要几何参数，主要包括：叶轮进口直径D_j，叶轮最大外径D₂，轮毂直径D_h，叶轮出口宽度b，叶轮进口边倾斜角α₁，叶轮出口边倾斜角α₂和叶片包角φ。通过本发明提供的叶轮几何尺寸参数设计方法，可提高斜流泵在输送含固介质时的水力性能和输送能力，延缓固体颗粒对叶轮的磨损，显著改善泵的水力效率和运行可靠性。实现上述目的所采用的技术方案：

1、叶轮进口直径

其计算公式：Dj=kj4Qπv+Dh2]]>

式中：D_j——叶轮进口直径，米；

Q——叶轮设计工况点流量，立方米/秒；

v——叶轮进口流速，米/秒；

D_h——轮毂直径，米；

k_j——修正系数，k_j=1.05～1.15。

2、叶轮最大外径

其计算公式：D2=k0Qn23/(ns100)1/3]]>

式中：D₂——叶轮最大外径，米；

Q——叶轮设计工况点流量，立方米/秒；

n——叶轮转速，转/分钟；

n_s——叶轮比转速；

k₀——修正系数，k₀=20.3～21.1。

3、叶轮轮毂直径

其计算公式：D_h=0.35+0.16In(n_s)

式中：D_h——叶轮轮毂直径，米；

n_s——叶轮比转速。

4、叶轮出口宽度