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1、(10)申请公布号 CN 103994105 A (43)申请公布日 2014.08.20 C N 1 0 3 9 9 4 1 0 5 A (21)申请号 201410179326.5 (22)申请日 2014.04.29 F04D 29/66(2006.01) (71)申请人江苏大学 地址 212013 江苏省镇江市京口区学府路 301号 (72)发明人王秀礼 朱荣生 付强 王洪亮 (54) 发明名称 一种低汽蚀无过载离心泵的叶轮水力设计方 法 (57) 摘要 本发明提供了一种低汽蚀无过载离心泵的叶 轮水力设计方法，利用关系式来确定叶轮的主要 几何参数，主要包括：叶轮出口角 2 ，叶轮出口宽。
2、 度b 2 ，叶轮出口直径D 2 ，叶轮进口角 1 ，叶轮进口 直径D 1 ，叶片数Z，叶片进口冲角，叶片包角 等。用本发明设计的叶轮不仅改善了叶轮内的 流动情况，同时提高了离心泵的汽蚀性能和运行 可靠性，保证了离心泵在无过载特性下具有较好 的汽蚀性能。 (51)Int.Cl. 权利要求书2页 说明书3页 附图2页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书3页 附图2页 (10)申请公布号 CN 103994105 A CN 103994105 A 1/2页 2 1.一种低汽蚀无过载离心泵的叶轮水力设计方法，所述叶轮采用闭式叶轮结构，包括 前盖板(1)。
3、、叶片(2)、后盖板(3)，所述叶片(2)位于前盖板(1)、后盖板(3)之间，在叶轮 进口处所述后盖板(3)长于前盖板(1)，其特征在于，所述叶轮的叶轮进口直径D 1 、叶轮出 口直径D 2 、叶轮出口宽度b 2 、叶片数Z，利用以下几个关系式来确定， 式中： D 1 叶轮进口直径，米； Q设计工况的流量，立方米/秒； n叶轮转速，转/分； k 1 叶轮进口修正系数，取4.35.2； D 2 叶轮出口直径，米； H设计工况点扬程，米； g重力加速度，9.8m/s 2 ； k u2 出口圆周速度系数，取1.0481.21； b 2 叶轮出口宽度，米； k b2 b 2 修正系数，取0.831.3。
4、9； v m2 叶轮出口绝对速度的垂直分量，米/秒； 排挤系数，取0.440.67； k m2 出口轴面速度系数，取0.0250.030。 n s 比转速； k w 出口圆周速度系数，取1.0371.049。 Z叶片数； K叶片修正系数，取5.5； 所述叶轮的叶轮进口角 1 为1636、叶轮出口角 2 为1019、叶片进口 冲角为37、叶片包角为156205。 2.根据权利要求1所述的水力设计方法，其特征在于，比转速大于80，叶轮出口角 2 取1014。 3.根据权利要求1所述的水力设计方法，其特征在于，对排挤系数0.56，叶轮进口 角 1 取2436。 4.根据权利要求1所述的水力设计方法，。
5、其特征在于，叶轮进口冲角，采用正冲 角。 权 利 要 求 书CN 103994105 A 2/2页 3 5.根据权利要求1或4所述的水力设计方法，其特征在于，叶轮进口冲角取3 5。 6.根据权利要求1所述的水力设计方法，其特征在于，叶轮进口修正系数k 1 取4.8 5.2。 7.根据权利要求1所述的水力设计方法，其特征在于，比转速大于60，出口圆周速度系 数k u2 取1.1031.21。 权 利 要 求 书CN 103994105 A 1/3页 4 一种低汽蚀无过载离心泵的叶轮水力设计方法 技术领域 0001 本发明设计一种离心泵的水力设计方法，尤其是一种用于低汽蚀无过载离心泵的 叶轮水力设。
6、计方法。 背景技术 0002 离心泵由于其具有性能适用性高、体积小、结构简单、寿命长等突出优点应用领域 广泛，离心泵的研究得到迅速发展，已建立了一批优秀的水力模型，目前国内外对离心泵的 设计方法理论已经取得了较大的成绩，工程上实用的离心泵水力设计方法主要有：模型换 算法、速度系数法、面积比原理、自由旋涡理论等，以模型换算法和速度系数法为主，多采用 理论与经验相结合。速度系数法中的离心泵无过载水力设计方法较为成熟，但是，低比转 速的离心泵在无过载情况下的汽蚀性能较差，汽蚀现象会导致离心泵无过载现象的产生会 影响泵的运行性能，使泵效率降低。而目前，在以下方面没有做深入的研究，如何根据低比 转速离心。
7、泵的设计参数选取叶轮叶片的几何参数，在满足低比转速离心泵无过载特性的同 时，保证低比转速离心泵的汽蚀性能良好；设计方法中叶片出口角选择的盲目性；影响低 比转速离心泵无过载性能的重要参数叶片出口角随着比转速的变化是如何变化的，因 此对离心泵低汽蚀无过载设计相当有必要。 发明内容 0003 为解决现有离心泵水力设计方法设计的低比转速离心泵在无过载特性下汽蚀性 能的不足的问题，本发明提供了一种低汽蚀无过载离心泵的叶轮水力设计方法。 0004 本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。 0005 一种低汽蚀无过载离心泵的叶轮水力设计方法，所述叶轮采用闭式叶轮结构，包 括前盖板、叶片、后盖板，所述叶片。
8、位于前盖板、后盖板之间，在叶轮进口处所述后盖板长于 前盖板，其特征在于，所述叶轮的叶轮进口直径D 1 、叶轮出口直径D 2 、叶轮出口宽度b 2 、叶片 数Z，利用以下几个关系式来确定， 0006 0007 0008 0009 0010 式中： 0011 D 1 叶轮进口直径，米； 说 明 书CN 103994105 A 2/3页 5 0012 Q设计工况的流量，立方米/秒； 0013 n叶轮转速，转/分； 0014 k 1 叶轮进口修正系数，取4.35.2； 0015 D 2 叶轮出口直径，米； 0016 H设计工况点扬程，米； 0017 g重力加速度，9.8m/s 2 ； 0018 k u。
9、2 出口圆周速度系数，取1.0481.21； 0019 b 2 叶轮出口宽度，米； 0020 k b2 b 2 修正系数，取0.831.39； 0021 v m2 叶轮出口绝对速度的垂直分量，米/秒； 0022 排挤系数，取0.440.67； 0023 k m2 出口轴面速度系数，取0.0250.030。 0024 n s 比转速； 0025 k w 出口圆周速度系数，取1.0371.049。 0026 Z叶片数； 0027 K叶片修正系数，取5.5； 0028 所述叶轮的叶轮进口角 1 为1636、叶轮出口角 2 为1019、叶片 进口冲角为37、叶片包角为156205。 0029 优选地，。
10、比转速大于80，叶轮出口角 2 取1014。 0030 优选地，对排挤系数0.56，叶轮进口角 1 取2436。 0031 优选地，叶轮进口冲角，采用正冲角。 0032 优选地，叶轮进口冲角取35。 0033 优选地，叶轮进口修正系数k 1 取4.85.2。 0034 优选地，比转速大于60，出口圆周速度系数k u2 取1.1031.21。 0035 本发明所述的设计方法设计的叶轮经试用，反应效果良好，改善了叶轮内的流动 情况，同时提高了离心泵的汽蚀性能和运行可靠性，保证了离心泵在无过载特性下具有较 好的汽蚀性能。 附图说明 0036 图1是本发明一个实施例的叶轮轴面图。 0037 图2是同一。
11、个实施例的叶轮叶片位置图。 0038 图中： 0039 1-前盖板，2-叶片，3-后盖板。 具体实施方式 0040 下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并 不限于此。 0041 图1和图2为本发明所述水利设计方法设计的叶轮的结构，所述叶轮采用闭式叶 轮结构，包括前盖板1、叶片2、后盖板3，所述叶片2位于前盖板1、后盖板3之间，在叶轮进 说 明 书CN 103994105 A 3/3页 6 口处所述后盖板3长于前盖板1。所述叶轮的叶轮进口直径D 1 、叶轮出口直径D 2 、叶轮出口 宽度b 2 、叶片数Z，利用以下几个关系式来确定， 0042 0043 0044 。
12、0045 0046 式中： 0047 D 1 叶轮进口直径，米； 0048 Q设计工况的流量，立方米/秒； 0049 n叶轮转速，转/分； 0050 k 1 叶轮进口修正系数，取4.35.2； 0051 D 2 叶轮出口直径，米； 0052 H设计工况点扬程，米； 0053 g重力加速度，9.8米/秒的平方； 0054 k u2 出口圆周速度系数，取1.0481.21； 0055 b 2 叶轮出口宽度，米； 0056 k b2 b 2 修正系数，取0.831.39； 0057 v m2 叶轮出口绝对速度的垂直分量，米/秒； 0058 排挤系数，取0.440.67； 0059 k m2 出口轴面。
13、速度系数，取0.0250.030。 0060 n s 比转速； 0061 k w 出口圆周速度系数，取1.0371.049； 0062 Z叶片数； 0063 K叶片修正系数，取5.5； 0064 所述叶轮的叶轮进口角 1 为1636、叶轮出口角 2 为1019、叶片 进口冲角为37、叶片包角根据铸造和清沙的难易情况，在156205选 取。 0065 较佳地，比转速大于80，叶轮出口角 2 取1014；对高汽蚀性能的排挤系数 0.56，叶轮进口角 1 取2436；叶轮进口冲角，采用正冲角，对无过载要求较 高的取35；保证无过载特性下对汽蚀性能要求高的叶轮进口修正系数k 1 取4.8 5.2；比转速大于60，出口圆周速度系数k u2 取1.1031.21。 0066 所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不 背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换 或变型均属于本发明的保护范围。 说 明 书CN 103994105 A 1/2页 7 图1 说 明 书 附 图CN 103994105 A 2/2页 8 图2 说 明 书 附 图CN 103994105 A 。