[发明专利]一种高效潜水推流器的设计方法

说明书

本发明提供了一种高效潜水推流器的设计方法，所述方法为根据推流距离、扰流直径的需要，确定叶轮的直径D、盘面处轴向速度V，单位盘面积的推力T^′；计算每秒及每小时盘面处的流量，叶轮的推力T；初步选定叶轮的转速n；计算推流流体需要的功率，按机械效率N％估算动力源的功率；选择合适的动力系统，如果动力系统的转速与叶轮的转速n不能匹配，反复修改叶轮的转速n，直到叶轮的转速n与动力系统的转速相同，使叶轮与动力系统能够完全匹配；最后设计安装及固定装置。将叶轮的盘面轴向速度、盘面内单位面积的推力作为设计指标，首次提出了潜水推流器的设计方法，通过本发明方法设计的潜水推流器水流速度大，推流的流量大，但功耗更低。

技术领域

本发明属于潜水推流器技术领域，具体涉及一种高效潜水推流器的设计方法。

背景技术

潜水推流器是一种造流设备，主要应用于市政污水和各种工业废水处理生化池，湖泊及 养殖水塘等场所。我国早期的潜水搅拌机基本都是进口产品，或者是对国外产品进行改进设 计或叶片切割。目前国内主流潜水推流器主要由四部分组成：叶轮、减速机、潜水电机、安 装支架，其中叶轮是潜水推流器的核心零件之一，现有叶轮均采用螺旋桨技术设计，但是使 用螺旋桨理论设计的潜水推流器，功耗高、效率低，无用功消耗大于有用功消耗。螺旋桨的 主要作用是产生推力使船舶向前航行，推动水体流动只是螺旋桨的副作用，螺旋桨的推流效 果十分微弱。因此，螺旋桨理论并不适合潜水推流器的设计。此外，螺旋桨理论设计潜水推 流器时，叶轮直径及推力是主要设计指标，设计指标中不包含水流速度，但水流速度是潜水 推流器最核心的性能之一。

现有公开的文献，对潜水推流器的设计主要是集中在支架的安装方式、叶轮 的材质和加工方法方面。例如公开号为CN 111392882 A的专利中提出了潜水推 流器的叶轮形状，提出叶栅稠密度大的叶轮推流效果比较优良。针对潜水推流器 的设计方法，目前尚无资料公开。

发明内容

本发明提供了一种高效潜水推流器的设计方法，克服目前没有高效潜水推流 器设计方法的问题。

本发明提供的高效潜水推流器的设计方法，依次包括如下步骤：

(1)根据推流距离、扰流直径的需要，确定叶轮的直径D、盘面处轴向速 度V，单位盘面积的推力T′；

(2)计算每秒内盘面处的流量以及根据每秒内盘面处流量 计算每小时盘面处的流量Q＝3600Q_v，计算叶轮的推力

(3)初步选定叶轮的转速n，使

(4)计算推流流体需要的功率P₁＝Q_vT′，按机械效率N％估算动力源的功 率

(5)选择合适的动力系统，如果动力系统的转速与叶轮的转速n不能匹配， 修改叶轮的转速n，使叶轮的转速与动力系统的转速相同；

(6)重复步骤(3)—(5)，直到叶轮与动力系统能够完全匹配；

(7)设计安装及固定装置。

优选的，所述叶轮的单位盘面积的推力T′25000N/m²。

优选的，所述动力源可以是水下电机或者液压马达。

优选的，所述动力源选择水下电机，若所选水下电机的转速是叶轮转速的5 倍及以上，则水下电机经过减速器与叶轮连接，通过修改叶轮的转速n，使水下 电机经过减速后的转速与叶轮的转速n相同，且动力源的功率大于P。

优选的，所述动力源选择水下电机，若水下电机的转速是叶轮转速的5倍以 下，则水下电机与叶轮直接连接，通过修改叶轮的转速n，使水下电机的转速与 叶轮的转速n相同，且动力源的功率大于P。