一种脱硫泵叶轮的水力设计方法与流程

本发明涉及一种脱硫泵的主要过流部件的设计方法,特别涉及一种脱硫泵叶轮的水力设计方法。

背景技术：

脱硫泵是一种具有耐腐蚀性能的泵、主要用于具有腐蚀性液体的输送，是通用设备泵里面使用较为广泛的一种泵。目前国内市场腐蚀性液体输送使用最为广泛的为氟塑料制造的耐腐蚀泵、因其材料制造的耐腐蚀泵具有耐腐蚀范围广泛优越、产品造价低、维修操作方便等优点。

脱硫泵属单级单吸离心泵，是专为输送含有细颗粒的腐蚀性介质而设计开发的，其最突出的优点是强大的耐磨性、强大的耐冲击性、优良的耐腐蚀性、安全可靠，无毒素分解、无噪音和摩擦系数低等优点，因此被广泛运用在有色金属冶炼业、水处理业和钢铁企业等行业。

由于脱硫泵是为了输送含有细颗粒的腐蚀性介质而设计开发，因此对其过流部件进行合理的水力设计是十分必要的，而叶轮是脱硫泵最核心的水力部件，叶轮的几何参数对脱硫泵性能影响很大，因此叶轮对脱硫泵的水力效率和水力性能具有重要影响。

现有技术的脱硫泵叶轮的水力设计方法没有给出系统的设计方法，很大程度上仍主要依赖于经验公式，可操作性不强，在实际设计中仍然十分依赖工程技术人员的经验。很难满足脱硫泵的水力效率高和稳定性能好的要求，而且很难做到计算机编程应用和计算机辅助设计。脱硫泵不仅广泛应用在化工业、氯碱业和钢铁企业，还应用在纯水、高纯水和污水等水处理业，因此仅仅依靠改造叶轮形状还不能满足提高其稳定性和水力效率的要求，需要对脱硫泵叶轮的水力设计方法做进一步完善。

专利号为201520542382.0号的中国专利中公开了一种“一种高效脱硫泵叶轮”，这种设计方法给出了叶轮叶片的数量、叶片的分布方式和叶片的具体形状，具有结构简单、操作方便、实用性强和效率高的优点。但是没有给出系统的、精确的其他叶轮参数的设计方法，而且很难做到计算机编程应用和计算机辅助设计。专利号为201220558192.4号的中国专利中公开了一种“一种新型空心脱硫泵叶轮”，这种设计方法给出了各个部件的之间的连接方式、叶片数量和密封形式，易于制造，加工工艺简单的优点，也没有给出叶轮相应的水力设计方法。专利号为201420695243.7号的中国专利中公开了一种“一种脱硫泵”，该发明人阐述了包括吸入接口、泵体、泵盖、主轴和悬架支架的设计方法，能够有效的满足现有需求，耐腐蚀、密封性能好，能够有效的避免泄露的发生，减少事故的发生概率。但是，发明人在该专利中也没有给出脱硫泵基本参数系统的、精确的设计方法，很大程度上还是依赖原来的相似设计法和速度系数法。

针对上述存在的缺陷，本发明人发明了“一种脱硫泵叶轮的水力设计方法”，不仅给出了脱硫泵叶轮参数系统的、精确的设计方法，还可以提高脱硫泵泵的水力效率，延长泵的使用寿命和维修周期，最重要的是有助于计算机编程应用和计算机辅助设计，能在很大程度上取代脱硫泵原来的相似设计法和速度系数法。

发明目的

脱硫泵是具有耐腐蚀性能的泵、主要用于具有腐蚀性液体的输送，是专为输送含有细颗粒的腐蚀性介质而设计开发的，脱硫泵叶轮的比转速一般在250～350之间，因此一般可以按照的离心泵叶轮的设计方法进行设计，但是考虑到电厂需要比较长的连续运行时间，所以在进行叶轮的水力设计时，对泵的汽蚀和效率都有一定的要求。故为了解决上述问题,本发明提供了不同于传统的速度系数法的一种脱硫泵叶轮的水力设计方法，该设计方法在一定程度上提高了脱硫泵的水力效率，增长了泵的寿命和维修周期，进而减少检修人员的工作量，还有助于计算机编程应用和计算机辅助设计，能很大程度上取代了脱硫泵原来相似设计法和速度系数法，而且计算更精确，使理论设计与实际模型的吻合程度更高。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明提供了一种脱硫泵叶轮的水力设计方法。通过改善叶轮的几个重要参数的设计方法，改善流动情况，提高脱硫泵的水力效率，增长了泵的寿命和维修周期，并且有助于计算机编程应用和计算机辅助设计。

实现上述目的所采用的技术方案是：

1)泵进口直径ds：

式中：

ds—泵进口直径，mm；

q—设计工况的流量，m³/s；

ns—比转速；

n—转速，r/min；

2)泵出口直径dd：

式中：

dd—泵出口直径，mm；

q—设计工况的流量，m³/s；

n—转速，r/min；

ns—比转速；

3)叶轮进口直径d1：

式中：

d1—叶轮进口直径，mm；

q—设计工况的流量，m³/s；

n—设计工况的转速，r/min；

ns—比转速；

4)叶轮出口直径d2：

式中：

d2—叶轮出口直径，mm；

q—设计工况的流量，m³/s；

n—设计工况的转速，r/min；

ns—比转速；

5)叶轮出口宽度b2:

式中：

b2—叶轮出口宽度，mm；

q—设计工况的流量，m³/s；

n—设计工况的转速，r/min；

ns—比转速，r/min；

—叶轮出口宽度修正系数，一般取0.72～0.84中的某一值，ns大者取小值；

6)叶片数z：

式中：

z—叶片数，个；

ns—比转速；

7)叶片真实厚度δ：

式中：

δ—叶片真实厚度，mm；

ns—比转速；

d1—叶轮进口直径，mm；

d2—叶轮出口直径，mm；

q—设计工况的流量，m³/s；

8)叶片包角φ：

式中：

φ—叶片包角，弧度；

ns—比转速；

z—叶片数，个；

根据上述步骤，可以得到一种相对系统的、精确的叶轮主要参数的水力设计方法。

通过上述计算方法确定脱硫泵叶轮主要几何参数，包括泵进口直径、泵出口直径、叶轮进口直径、叶轮出口直径、叶片出口宽度、叶片数、叶片出口安放角、叶片每点真实厚度、叶片包角，不同于传统相似法与速度系数法，更能确保水力部件尺寸的相互匹配，计算更精确，使理论设计与实际模型更符合，而且更有利于计算机的应用与编程。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。

图1是脱硫泵叶轮的轴面投影图。

图2是脱硫泵叶片每点真实厚度。

具体实施方法

本发明通过以下几个公式来确定泵进口直径ds、泵出口直径dd，叶轮进口直径d1、叶轮出口直径d2、叶片出口宽度b2、叶轮叶片数z、叶片出口安放角β2、叶片真实厚度δ、叶片包角φ等参数。

此实施例是在给定设计工况流量q为1.472m³/s、设计工况扬程h为24m、设计工况转速n为590r/min，比转速为241，取叶轮出口宽度修正系数为0.83，计算叶轮水力参数：

本发明采用精确公式设计法进行叶轮水力设计，使泵的水力效率和使用寿命得到很大提高，具有良好的经济效益，更有利于计算机的编程应用。由于本发明的设计方法不同于传统相似法与速度系数法，更能确保水力部件的尺寸的相互匹配；而且计算更精确，使理论设计与实际模型更符合。

以上，为本发明专利参照实施例做出的具体说明，但是本发明并不限于上述实施例，也包含本发明构思范围内的其他实施例或变形例。