一種流道式導(dǎo)葉設(shè)計(jì)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及多級(jí)離心泵領(lǐng)域，特別涉及一種流道式導(dǎo)葉設(shè)計(jì)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)高速的發(fā)展和全球能源的日益減少，節(jié)能降耗已成為全球性的 共同焦點(diǎn)問(wèn)題。泵類產(chǎn)品在流體機(jī)械類產(chǎn)品的一種，國(guó)內(nèi)的需求量很大，每年發(fā)電量 20%-25%都浪費(fèi)在泵類產(chǎn)品上。而多級(jí)離心泵作為常見的一種產(chǎn)品。廣泛應(yīng)用于工業(yè) 生產(chǎn)、礦山、城市給排水等領(lǐng)域，導(dǎo)葉是多級(jí)泵各元件中的重要組成部分，是泵過(guò)流部件中 效率損失的重點(diǎn)部位。多級(jí)泵中多應(yīng)用徑向?qū)~和流道式導(dǎo)葉，徑向?qū)~因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，鑄 造、加工工藝方便而被廣泛應(yīng)用。流道式導(dǎo)葉由幾個(gè)獨(dú)立的封閉流道組成，具有良好的水力 特性，但其鑄造、加工工藝較繁瑣未被廣泛的應(yīng)用。但隨著目前加工制造技術(shù)和三維技術(shù)的 不斷發(fā)展，流道式導(dǎo)葉逐漸應(yīng)用于一些重要的多級(jí)泵中。
[0003] 流道式導(dǎo)葉的設(shè)計(jì)方法和徑向?qū)~類似。傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法先確定導(dǎo)葉軸面進(jìn)口寬 度，由導(dǎo)葉軸面進(jìn)口寬度估計(jì)導(dǎo)葉喉部寬度，再由導(dǎo)葉喉部寬度計(jì)算得到葉片數(shù)，將計(jì)算結(jié) 果四舍五入得到導(dǎo)葉流道數(shù)，這種正向設(shè)計(jì)方法考慮葉輪和導(dǎo)葉的匹配性較少，且導(dǎo)葉流 道數(shù)主要參數(shù)取值自由度較大，受限于統(tǒng)計(jì)資料和人為因素，設(shè)計(jì)質(zhì)量不能保證。這就導(dǎo)致 了流體在葉輪和流道式導(dǎo)葉之間的過(guò)渡段損失較大，使泵的效率有所下降，不符合泵節(jié)能 的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的旨在于提供一種流道式導(dǎo)葉設(shè)計(jì)方法，以減 小因葉輪和導(dǎo)葉不匹配而造成泵能耗增加的問(wèn)題，提高泵的效率，符合泵節(jié)能的要求。
[0005] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0006] 一種流道式導(dǎo)葉設(shè)計(jì)方法，包括以下步驟：
[0007] 步驟一、通過(guò)公式（1)求得導(dǎo)葉進(jìn)口寬度b3，
[0008] b3=b2+(2~5)_ (1)
[0009] 式中，b3為導(dǎo)葉進(jìn)口寬度，b2為葉輪出口寬度；
[0010] 步驟二、通過(guò)公式（2)求得導(dǎo)葉進(jìn)口安放角a 3，
[0011] tg a 3= (1. 1 ~1. 3) tg a 2 (2)
[0012] 式中，a 3為導(dǎo)葉進(jìn)口安放角，a 2為葉輪出口絕對(duì)液流角；
[0013] 步驟三、通過(guò)公式（3)求得導(dǎo)葉基圓直徑D3，
[0014] D3= (1. 02 ~1. 05)D2 (3)
[0015] 式中，D2為葉輪直徑，D 3為導(dǎo)葉基圓直徑；
[0016] 步驟四、葉片入口厚度S 3取值為3~7mm ;
[0017] 步驟五、將導(dǎo)葉進(jìn)口安放角a 3、葉片入口厚度63和導(dǎo)葉基圓半徑1?3帶入公式 (4)，得到葉片數(shù)z和喉部寬度％的關(guān)系，
[0019] 式中，z為葉片數(shù)，a 3為導(dǎo)葉進(jìn)口安放角，a3為導(dǎo)葉喉部寬度，S 3為葉片入口厚 度，R3為導(dǎo)葉基圓半徑；
[0020] 步驟六、根據(jù)安德森面積比原理，流道式導(dǎo)葉多級(jí)泵的面積比公式為：
[0021] Y = F2/Fd (5)
[0022]式中，Y為面積比系數(shù)，F(xiàn)2為葉輪葉片間的出口面積，F(xiàn)d為導(dǎo)葉喉部面積；
[0023] 步驟七、葉輪葉片間的出口面積匕可由公式（6)計(jì)算得到
[0024] F2= 3iD2b2tgf32 (6)
[0025] 式中，D2為葉輪直徑，b2為葉輪出口寬度，0 2為葉片出口安放角；
[0026] 步驟八、通過(guò)公式（7)確定面積比系數(shù)Y，
[0027] Y = 1/(0. 036849+0. 002310ns) (7)
[0028] 式中，113為泵的比轉(zhuǎn)速；
[0029] 步驟九、因流道式導(dǎo)葉喉部面積公式可知Fd與a 3和z的關(guān)系，
[0030] Fd= za 3b3 (8)
[0031] 式中，z為葉片數(shù)，a3為導(dǎo)葉喉部寬度，b 3為導(dǎo)葉進(jìn)口寬度；
[0032] 步驟十、將公式（6)確定的匕以及公式（7)確定的面積比系數(shù)Y代入公式（5)中， 從而求得F d，再將求得的Fd代入公式（8)，得到a 3和2的關(guān)系式，由于公式（4)中也得到葉 片數(shù)z和喉部寬度a3的關(guān)系，根據(jù)公式（4)和公式（9)兩個(gè)方程解得兩個(gè)未知數(shù)得出導(dǎo)葉 喉部寬度％和葉片數(shù)z，求得葉片數(shù)z后取為整數(shù)，再代入公式（4)中確定a 3的數(shù)值，最終 得到了 b3，z*a3的參數(shù)組合。
[0033] 本發(fā)明的有益效果在于：
[0034] 相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明在傳統(tǒng)流道式導(dǎo)葉設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，應(yīng)用安德森的面積比 原理，以確定導(dǎo)葉進(jìn)口寬度b 3、導(dǎo)葉喉部寬度％和導(dǎo)葉數(shù)z，考慮了葉輪和導(dǎo)葉的匹配性，這 樣減小了水力損失，提高了泵的效率，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。
【附圖說(shuō)明】
[0035] 圖1為本發(fā)明的導(dǎo)葉的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0036] 圖2為圖1的側(cè)視示意圖；
[0037] 圖3為面積比系數(shù)Y與泵的比轉(zhuǎn)速ns的散點(diǎn)及連線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0038] 下面，結(jié)合附圖以及【具體實(shí)施方式】，對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步描述：
[0039] 如圖1至圖3所示，本發(fā)明的流道式導(dǎo)葉設(shè)計(jì)方法主要應(yīng)用于解決現(xiàn)有流道式導(dǎo) 葉設(shè)計(jì)時(shí)忽視與葉輪不匹配的重要性而導(dǎo)致泵工作效率不高的問(wèn)題。為此，在傳統(tǒng)流道式 導(dǎo)葉設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，應(yīng)用安德森的面積比原理，以確定導(dǎo)葉進(jìn)口寬度匕、導(dǎo)葉喉部寬度％和 導(dǎo)葉數(shù)z。安德森面積比原理認(rèn)為葉輪出口過(guò)流面積與泵體喉部面積之比是離心泵揚(yáng)程、流 量、軸功率等性能參數(shù)的主要決定因素。本發(fā)明設(shè)計(jì)導(dǎo)葉的依據(jù)為泵體和葉輪結(jié)構(gòu)的已知 參數(shù)。
[0040] 該流道式導(dǎo)葉設(shè)計(jì)方法包括以下步驟：
[0041] 步驟一、考慮到導(dǎo)葉進(jìn)口寬度133與葉輪出口寬度132要匹配，所以b 3的取值范圍很 小，通過(guò)公式（1)求得導(dǎo)葉進(jìn)口寬度b3，
[0042] b3=b2+(2~5)_ (1)
[0043] 式中，b3為導(dǎo)葉進(jìn)口寬度，b2葉輪出口寬度（b 2是葉輪的參數(shù)，為已知值）；
[0044] 步驟二、通過(guò)公式（2)求得導(dǎo)葉進(jìn)口安放角a 3，
[0045] tg a 3= (1. 1~1. 3) tg a 2 (2)
[0046] 式中，a 3為導(dǎo)葉進(jìn)口安放角，a 2為葉輪出口絕對(duì)液流角（a 2是葉輪的參數(shù)，為已 知值）；
[0047