螺旋轴流泵的设计开发.docVIP

螺旋轴流泵的设计开发 0 引言污泥泵、旋流泵阿基米德螺旋、螺旋离心泵、潜水轴流泵抽送长纤维大粒径时常发生缠绕与堵塞，活性污泥物料破坏严重螺旋离心泵具备无堵塞、无损性、高性能等特点，但[1~4]。因此，大流量、无堵塞、无缠绕、无损性和高性能泵。( 螺旋轴流泵的工作原理及其特点 本文设计开发的螺旋轴流泵具备大流量、无堵塞、无缠绕、无损性和高性能其工作原理是经过导叶的导流沿轴向流出。叶轮结构工作时产生的液流压力与流速水流冲击的通过性能[~8]。2.1 叶轮的水力设计 螺旋轴流泵不同于其他泵，其采用螺旋式叶轮。对于其螺旋设计还没有合适的水力设计方法。水力设计螺旋离心泵、诱导轮及轴流泵等固液两相流泵经验系数设计法两相流畸形速度设计法两相流速度比设计法两相流流场分析设计法[9~17]进行综合研究分析，海斯特公司生产螺旋轴流泵利用CFD数值模拟为螺旋轴流泵的水力设计提供确定的 图 1 叶轮轴面流道的几何参数 Fig.1 Geometric parameters of impeller axial-section 具体设计过程以及涉及的设计公式如下： （1）比转 （） （2）叶轮进口直径 （） 式中：Q—设计工况的流量m3/s；n—转速；—修正系数，，对吸入性能要求高的取大值。 （）轮毂直径 （3） （）叶轮出口平均直径 （4） 式中：—修正系数；—比转数—叶轮；—叶轮 （）出口宽度 （5） 式中—修正系数，；—设计工况点扬程， （）叶片进口安放角β 螺旋轴流泵为固液两相流泵，为防止两相流的汽蚀破坏，叶片进口冲角Δβ1要比清水泵大得多，可取3°~15°，较大的冲角值，可在叶轮入口产生一定的正预旋。正预旋有利于叶轮进口固体的均匀分布，可减少固体颗粒在进口的堆积和堵塞，同时也可减小对后盖板的磨损。 （6） 式中β1′—进口液流角；Δβ1—叶片进口冲角，Δβ13°~ 15°。 （）叶片出口安放角β2 叶片出口安放角β25°~ 25°，β2轮毂≥β2轮缘，包角大者取小值。 （）叶轮轴向长度L 参考锥形诱导轮平面投影，选用扭曲三角形法绘制叶轮图如图2所示。图2流线工作面的型线，根据加厚规律进行加厚，如图3、4。 图 2 叶轮平面投影图Fig.2 Projection of impeller plane 图3 A流线展开图Fig.3 Expanded view of A flow-line 图4 B流线展开图Fig.4 Expanded view of B flow-line 2.2 空间导叶的水力设计 该螺旋轴流泵采用一种新型空间导叶（导流壳，其特点是油室和电机伸入导叶内腔，使泵的结构更加紧凑。作用把叶轮出口的液体收集起来输送到出口管路速度能压力能消除速度环量[~20]。叶片间流道断面的湿周应尽量小，圆形或方形流道形状变化平滑各部位的角度应符合流动规律各种速度变化应均匀喉部速度为一定的值流道的扩散角为一定的值。 (9) (10) (11) (12) 式中α3′—进口液流角vm3—导叶进口计算点轴面速度m/s；—导叶进口计算点圆周分速度m/s；F3—过导叶进口边计算点的轴面液流过水断面面积，ΠRcb；ψ3—叶片进口排挤系数—导叶进口圆周方向厚度；—导叶进口计算点的流面厚度（近似认为等于真实厚度）；α —导叶进口角Δα—冲角一般取Δα=0°~ 8° 通过上述方程，可以确定导叶进口安放角α导叶出口安放角α4考虑有限叶片数影响应大于90°，以保证液流法向出口。目前一般取α4=90° (15) (16) (17) (18) 式中：D3—导叶进口内径；D4—导叶进口外径；D5—导叶出口内径；D6—导叶出口外径；L—导叶轴向长度；扭曲三角形法绘型空间导叶原理绘制导叶轴面投影、流线展开图及平面投影图如图所示。 (a) 轴面投影(b) 平面投影(a)Axial plane projection (b) Plane projection (c) 流线展开图(c) Expanded view of flow-line 图空间导叶Fig.5 Projections and expanded views of flow-lines for space guide vane 螺旋轴流泵的结构设计以及叶轮平衡 3.1 结构设计 该螺旋轴流泵的结构如图6所示，添加一个叶轮安装盘，该盘对于结构尺寸相差不大的叶轮具有一定的通用性油室和电机伸