一种无阻塞泵的水力设计方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种无阻塞泵的水力设计方法，主要涉及一种具有高效率和高汽蚀性 能的无阻塞泵的水力设计方法。
【背景技术】
[0002] 无阻塞泵是一种流体输送机械及混合反应设备，其特点是本身没有运动部件，结 构简单，且工作可靠，密封性好，适宜在高温、高压、真空、放射和水下等特殊条件下工作。 无阻塞泵通过高速射流提升低速被吸液体的能量，从而增加整体压能，将与其他工作泵组 合使用，可提高整个装置的吸程，改善汽蚀性能。正是由于这一系列优点，无阻塞泵在农 牧渔业、水利电力、交通运输和环境保护等国民经济各部门都有广泛的应用。然而国内关于 无阻塞泵的研宄起步较晚，目前国内相关资料还没有一种确切的关于无阻塞泵水力设计方 法，本发明将无阻塞泵的水力设计方法公式化，且针对无阻塞泵的效率和汽蚀性能进行优 化。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是给出一种无阻塞泵的水力设计方法，设计一台有较高效率且有较 好无阻塞性能的无阻塞泵，本发明通过模拟计算，分析无阻塞泵的各项参数对其效率和汽 蚀性能的影响，并给出了保证无阻塞泵良好性能各项参数的计算公式。
[0004] 本发明主要设计以下几个关键参数，主要包括：喷嘴规格，面积比R，流量比q，喉 嘴距L。，喉管的长度L，喉管入口处摩擦阻力系数等，在给出相应的设计要求参数（流量Q、 扬程H等）情况下，实现上述目的，采用的设计方法如下：
[0005] 1.首先根据计算出无因此压力比P，根据无因此特性曲线求得无因此流量比M，求 得所需要的动力液流量^，喷嘴规格和面积比R的确定是确定喉管规格的依据，计算所需喷 嘴的截面积t公式如下：
[0007] 式中F」一喷嘴过流面积，mm2;
[0008] Qf动力液流量，m3/d ;
[0009] Pi-动力液进口压力，MPa ;
[0010]P3-吸入液进口压力，MPa;
[0011] P厂动力液密度，Kg/m3;
[0012] 2.无阻塞泵的喉部面积比0.2 - 0.4,取R = 0.3时无阻塞泵的效率最高，因此无 阻塞泵的喉部面积Ft由以下公式确定：
[0013] Fj= R ?Ft= 0. 3Ft
[0015] 式中Fj-喷嘴过流面积，mm2;
[0016]Ft-喉部过流面积，mm2;
[0017] R一面积比；
[0018] d3-喉管直径，
[0019] Re-雷诺数；
[0020] 3.最优喉管长度L的确定公式如下：
[0022] 式中L一最优喉管长度，mm;
[0023] d3-喉管直径，
[0024] R-面积比；
[0025] 4.喷嘴距L。对工作流体和和被吸流体的混合的影响很大，对泵性能的影响也相当 明显，喷嘴距过大其混合过程可能从吸入室就已经开始，使效率有所下降，喷嘴距过大，无 阻塞泵的汽蚀性能更好，最优喉嘴距的确定公式如下：
[0027] 式中L。一最优喉嘴距，mm;
[0028] d3-喉管直径，
[0029]R-面积比；
[0030] 4.喉管入口处摩擦损失和局部阻力损失对无阻塞泵的性能影响很大，在喉管入口 圆弧过渡，加大喉部进口面积，降低弯管处的局部阻力损失，并进行精加工，尽量减少磨阻 损失。喉部进口处设计公式如下：
[0031]札=(0? 8~1. 1)D。
[0032]R2= (1. 15 ~1. 3)D0
[0033] 式中D。一进入管直径，mm ;
[0034] 札一喉部进口过渡半径，mm ;
[0035] R2-喉部进口过渡半径，mm ;
[0036] 本发明无阻塞泵的水力设计方法的有益效果如下：经试验验证，相应流量Q、扬程 H条件下，在该设计方法下的各项参数，泵的无阻塞性能、效率和汽蚀性能都非常优秀。
【附图说明】
[0037] 图1是本发明一个实施例的结构简图
[0038] 图中：1.喷嘴规格，2.面积比R，3.流量比q，4.喉嘴距Lc，5.喉管的长度L，6.喉 部进口过渡半径札、馬等。
【具体实施方式】
[0039] 下面将提供本发明方法的具体实施过程，步骤如下：
[0040] 计算所需喷嘴的截面积Fj、Ft根据所要求的离心泵扬程H、流量Q、动力液进口压 力，吸入液进口压力等采用公式（1)、（2)确定，如下：
[0042] Fj=R?Ft= 0. 3Ft (2)
[0043] 最优喉管长度L由公式（3)确定，如下：
[0045]最优喉嘴距由公式（4)确定，如下：
[0047] 喉部进口处圆弧过渡由公式（5)、（6)确定，如下：
[0048] 1^=0.950。（5)
[0049] R2= 1. 15D〇 (6)
[0050] 喉管入口处摩擦损失对无阻塞泵的性能影响很大，在喉管入口圆弧过渡，并进行 精加工，尽量减少磨阻损失。
[0051] 在该设计方法设计出的无阻塞泵同一实验条件下按照《GB3216-1989离心泵、混 流泵、轴流泵和旋涡泵的实验方法》规定的实验方法获取本发明在设计工况下的水力效率， 比传统设计方法的无阻塞泵水力效率高2% -5%，且汽蚀性能更优。
【主权项】
1. 一种无阻塞泵的水力设计方法，所述的无阻塞泵主要由喷嘴（1)、喉管（2)、扩散管 (3)三部分组成，无阻塞泵的性能主要和喷嘴规格，面积比R，流量比q，喉嘴距Lc，喉管的长 度L，喉管入口处摩擦阻力系数等有关，通过模拟计算，分析无阻塞泵的各项参数对其效率 和汽蚀性能的影响，根据设计要求流量Q，扬程H等参数，所设计无阻塞泵的性能参数喷嘴 规格，面积比R，流量比q，喉嘴距L。，喉管的长度L等由以下公式确定： 首先根据计算出无因此压力比P，根据无因此特性曲线求得无因此流量比M，求得所需 要的动力液流量^，喷嘴规格和面积比R的确定是确定喉管规格的依据，计算所需喷嘴的截 面积t公式如下：式中匕一喷嘴过流面积，mm2; Qf动力液流量，m3/d; Pi-动力液进口压力，MPa; P3-吸入液进口压力，MPa; P动力液密度，Kg/m3; 无阻塞泵的喉部面积比取0. 2 - 0. 4,取R= 0. 3时无阻塞泵的效率最高，且保证泵的 无阻塞性能，因此无阻塞泵的喉部面积Ft由以下公式确定： Fj=R?Ft= (0? 2 ~0? 4)Ft式中匕一喷嘴过流面积，mm2; Ft一喉部过流面积，mm2; R-面积比； d3-喉管直径，Re-雷诺数。2. 如权利要求1所述的水力设计方法，其特征在于，根据流体在喉管内压力的变化，最 优喉管长度L和面积比有关，最优喉管长度L的确定公式如下：式中L一最优喉管长度，mm; d3-喉管直径，R一面积比。3. 如权利要求1宿舍的水力设计方法，其特征在于，喷嘴距L。对工作流体和和被吸流 体的混合的影响很大，对泵性能的影响也相当明显，喷嘴距过大其混合过程可能从吸入室 就已经开始，使效率有所下降，喷嘴距过大，无阻塞泵的汽蚀性能更好，最优喉嘴距的确定 公式如下：式中L。一最优喉嘴距，mm;d3-喉管直径，R一面积比。4.如权利要求1所述的水力设计方法，其特征在于，喉管入口处摩擦损失和局部阻力 损失对无阻塞泵的性能影响很大，在喉管入口圆弧过渡，加大喉部进口面积，降低弯管处的 局部阻力损失： 札=(0? 8 ~1. 1)D0 R2= (1. 15 ~1. 3)D。 式中D。一进入管直径，mm; 札一喉部过渡半径，_ ; R2一喉部过渡半径，_。
【专利摘要】本发明涉及一种无阻塞喷射泵的水力设计方法，设计一台有较好无阻塞性能和较高效率的无阻塞泵，本发明通过模拟计算，分析无阻塞喷射泵的各项参数对其效率、无阻塞性能和汽蚀性能的影响，并给出了保证无阻塞泵良好性能各项参数的计算公式。所述的无阻塞泵主要由喷嘴(1)、喉管(2)、扩散管(3)三部分组成，其主要设计以下几个关键参数，主要包括：喷嘴规格，面积比R，流量比q，喉嘴距Lc，喉管的长度L，喉部进口过渡半径R1、R2和喉管入口处摩擦阻力系数等，在给出相应的设计要求参数(流量Q、扬程H等)情况下，实现上述目的，其优点是：无阻塞性能好，效率高，适用范围更广泛。
【IPC分类】F04F5/44
【公开号】CN104912853
【申请号】CN201510346507
【发明人】朱荣生, 卢勇刚
【申请人】江苏国泉泵业制造有限公司
【公开日】2015年9月16日
【申请日】2015年6月19日