一種固液兩相流泵環(huán)形壓水室的水力設(shè)計(jì)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種固液兩相流栗壓水室水力設(shè)計(jì)方法，特別是涉及一種固液兩相流 栗環(huán)形壓水室的水力設(shè)計(jì)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 輸送含固體顆粒介質(zhì)的栗稱為固液兩相流栗，包括雜質(zhì)栗、無堵塞栗等。它與清水 栗的主要區(qū)別在于其對(duì)磨損特性和通過能力的要求比較高。因此在其水力設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、 材料選擇等多方面均需要特別考慮。離心式固液兩相流栗用途最廣，在雜質(zhì)栗中所占比例 最大。而離心式固液兩相流栗需要壓水室對(duì)從葉輪流出的介質(zhì)進(jìn)一步降低速度、提高壓能， 然后在固液兩相流栗所輸送的介質(zhì)往往含有較大的固體顆粒，則在對(duì)固液兩相流栗進(jìn)行水 力設(shè)計(jì)時(shí)需考慮壓水室降低速度、提高壓能的能力，而且要確保其良好的介質(zhì)通過性和耐 磨性?，F(xiàn)有的壓水室設(shè)計(jì)沒有考慮到含固體顆粒介質(zhì)時(shí)栗內(nèi)特殊的流動(dòng)特性，提出一種考 慮固體顆粒直徑的壓水室水力設(shè)計(jì)方法很有必要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種固液兩相流栗環(huán)形壓水室的水力設(shè)計(jì)方法。 通過改變固液兩相流栗壓水室?guī)讉€(gè)重要設(shè)計(jì)參數(shù)的確定方法，從而改善固液兩相流栗內(nèi)部 流動(dòng)狀況，提高固液兩相流栗壓水室對(duì)于含雜質(zhì)液體的通過性和固液兩相流栗耐磨性。
[0004] 實(shí)現(xiàn)上述目的所采用的設(shè)計(jì)方法：
[0005] 1.固液兩相流栗壓水室基圓直徑
[0006] 固液兩相流栗壓水室基圓直徑計(jì)算公式
[0007]
[0008] 式中，D3-固液兩相流栗壓水室基圓直徑，mm ;
[0009] Q一固液兩相流栗流量，m3/s ;
[0010] ns-固液兩相流栗比轉(zhuǎn)速；
[0011] η一固液兩相流栗轉(zhuǎn)速，r/min ;
[0012] Cg、Cv-固液兩相流栗輸送介質(zhì)液相、固相體積分?jǐn)?shù)，％ ;
[0013] emax一固液兩相流栗輸送介質(zhì)中固相最大直徑，mm ;
[0014] D2一固液兩相流栗葉輪直徑，mm ;
[0015] 2.固液兩相流栗壓水室進(jìn)口寬度
[0016] 液兩相流栗壓水室進(jìn)口寬度計(jì)算公式
[0017]
[0018] 式中，b3-壓水室進(jìn)口寬度，mm;
[0019] η一固液兩相流栗轉(zhuǎn)速，r/min ;
[0020] Q -固液兩相流栗流量，m3/s ;
[0021] ns-固液兩相流栗比轉(zhuǎn)速；
[0022] D2一固液兩相流栗葉輪直徑，mm ;
[0023] 3.固液兩相流栗環(huán)形壓水室包角
[0024] 固液兩相流栗環(huán)形壓水室包角計(jì)算公式
[0025] Θ " = 360- Θ 〇；
[0026] 6>0=35J03e0497~+3'，Θ。取整。
[0027] 式中，ΘΜ-環(huán)形壓水室包角，° ;
[0028] Θ。一隔舌安放角，° ;
[0029] 4.隔舌螺旋角、半徑
[0030] 隔舌螺旋角計(jì)算公式
[0031] α 0= 5。~8。
[0032]
[0033] 式中，α。一隔舌螺旋角，° ;
[0034] emax一固液兩相流栗輸送介質(zhì)中固相最大直徑，mm ;
[0035] D2一固液兩相流栗葉輪直徑，mm ;
[0036] Dd-擴(kuò)散管出口直徑，mm ;
[0037] 5.固液兩相流栗環(huán)形壓水室斷面形狀及面積
[0038] 固液兩相流栗環(huán)形壓水室斷面形狀采用半圓形斷面，方便鑄造成型、利于加工。
[0039] 各斷面面積確定公式如下：
[0040]
[0041 ]
[0042]
[0043] Fli = 2 (h+D 2_D3) R+0. 5 π R2
[0044] 式中，F(xiàn)8-壓水室第八斷面面積，cm2;
[0045] V3一壓水室斷面的平均速度，m/s ;
[0046] k3-速度系數(shù)，k3取值為0· 385~0· 425,比轉(zhuǎn)速大者取小值；
[0047] Fy-壓水室第 γ 斷面面積，γ 取值 1，、2、3、4、5、6、7, cm2;
[0048] Q一固液兩相流栗流量，m3/s ;
[0049] H一固液兩相流栗揚(yáng)程，m ;
[0050] g一重力加速度，m/s2;
[0051] h-壓水室斷面過渡段高度，mm;
[0052] R-壓水室渦室斷面半徑，mm;
[0053] 6.固液兩相流栗擴(kuò)散管形狀及布置方式
[0054] 擴(kuò)散管采取切向布置，切于第八斷面、利于固相介質(zhì)順利隨液流流出壓水室。擴(kuò)散 管擴(kuò)散角范圍Θ =10°~13°，擴(kuò)散管高度L確定方法如下：
[0055] L = (tan Θ+1. 〇5) D3
[0056]
[0057] 式中，Θ-擴(kuò)散管擴(kuò)散角，° ;
[0058] L-擴(kuò)散管高度，mm;
[0059] Dd-擴(kuò)散管出口直徑，謹(jǐn)；
[0060] D3一固液兩相流栗壓水室基圓直徑，mm ;
[0061] Q -固液兩相流栗流量，m3/s ;
[0062] emax一固液兩相流栗輸送介質(zhì)中固相最大直徑，mm ;
[0063] V-固液兩相流栗出口經(jīng)濟(jì)速度，V = 2. 4~4m/s ;
[0064] 本發(fā)明的有益效果是：根據(jù)本設(shè)計(jì)方法所設(shè)計(jì)的固液兩相流栗壓水室能夠改善栗 內(nèi)流動(dòng)狀況，提高固液兩相流栗壓水室對(duì)于含雜質(zhì)液體的通過性和固液兩相流栗耐磨性。
【附圖說明】
[0065] 圖1是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的壓水室軸面投影圖及壓水室流道斷面圖
[0066] 圖2是同一個(gè)實(shí)施例的固液兩相流栗結(jié)構(gòu)圖
[0067] 圖中：1.固液兩相流栗壓水室基圓直徑，2.隔舌安放角，3.擴(kuò)散管高度4.擴(kuò)散管 擴(kuò)散角，5.擴(kuò)散管出口直徑，6.隔舌螺旋角，7.壓水室進(jìn)口寬度，8.隔舌半徑，9.壓水室斷 面過渡段高度，10.壓水室渦室斷面半徑，11.葉輪半徑，12.葉輪出口寬度。
【具體實(shí)施方式】
[0068] 圖1和圖2共同確定了固液兩相流栗的壓水室的形狀。它能夠改善栗內(nèi)流動(dòng)狀況， 提高固液兩相流栗壓水室對(duì)于含雜質(zhì)液體的通過性和固液兩相流栗耐磨性。固液兩相流栗 環(huán)形壓水室斷面形狀采用半圓形斷面，方便鑄造成型、利于加工。擴(kuò)散管采取切向布置，切 于第八斷面、利于固相介質(zhì)順利隨液流流出壓水室。Dd為擴(kuò)散管出口直徑，應(yīng)為標(biāo)準(zhǔn)直徑， 便于和現(xiàn)有法蘭先匹配。滿足Dd為標(biāo)準(zhǔn)直徑及擴(kuò)散管內(nèi)介質(zhì)流動(dòng)速度在經(jīng)濟(jì)流速范圍內(nèi) 的情況下，L盡量取小值，減小固液兩相流栗整體裝置的外形尺寸。本發(fā)明通過以下幾個(gè)關(guān) 系式來確定固液兩相流栗壓水室基圓直徑（1)、壓水室進(jìn)口寬度（7)、壓水室包角、隔舌螺 旋角、隔舌半徑出，8)、擴(kuò)散管擴(kuò)散角（4)和擴(kuò)散管高度（3)。
[0071] Θ " = 360- Θ 〇；[0072]
[0069]
[0070] Θ? =35+T,
[0073] α 0= 5。~8。；
[0074]
[0075]
[0076]
[0077]
[0078] Fy = 2 (h+D 2_D3) R+0. 5 JT R2;
[0079] 以上，為本發(fā)明專利參照實(shí)施例做出的具體說明，但是本發(fā)明并不限于上述實(shí)施 例，也包含本發(fā)明構(gòu)思范圍內(nèi)的其他實(shí)施例或變形例。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種固液兩相流栗環(huán)形壓水室的水力設(shè)計(jì)方法，其特征在于：固液兩相流栗壓水室 結(jié)構(gòu)的幾何參數(shù)基圓直徑適合以下關(guān)系：式中，D3-固液兩相流栗壓水室基圓直徑，mm ; Q一固液兩相流栗流量，m3/s ; ns一固液兩相流栗比轉(zhuǎn)速； η一固液兩相流栗轉(zhuǎn)速，r/min ; Cg、Cv-固液兩相流栗輸送介質(zhì)液相、固相體積分?jǐn)?shù)，％ ; emax一固液兩相流栗輸送介質(zhì)中固相最大直徑，mm ; D2一固液兩相流栗葉輪直徑，mm。2. 如權(quán)利要求1所述的一種固液兩相流栗環(huán)形壓水室的水力設(shè)計(jì)方法，其特征在于： 固液兩相流栗壓水室結(jié)構(gòu)的幾何參數(shù)進(jìn)口寬度適合以下關(guān)系：式中，b3-壓水室進(jìn)口寬度，mm ; η一固液兩相流栗轉(zhuǎn)速，r/min ; Q一固液兩相流栗流量，m3/s ; ns一固液兩相流栗比轉(zhuǎn)速； D2一固液兩相流栗葉輪直徑，mm。3. 如權(quán)利要求1所述的一種固液兩相流栗環(huán)形壓水室的水力設(shè)計(jì)方法，其特征在于： 固液兩相流栗壓水室的幾何參數(shù)壓水室包角適合以下關(guān)系： Θ 8= 360- Θ 0 化=35.303/497"' +3。，Θ。取整。 式中，θ8-準(zhǔn)環(huán)形壓水室包角，° ; Θ 〇一隔舌安放角°。4. 如權(quán)利要求1所述的一種固液兩相流栗環(huán)形壓水室的水力設(shè)計(jì)方法，其特征在于： 固液兩相流栗壓水室結(jié)構(gòu)的幾何參數(shù)隔舌螺旋角、半徑適合以下關(guān)系： α 0= 5。~8。式中，α。一隔舌螺旋角，° ; emax一固液兩相流栗輸送介質(zhì)中固相最大直徑，mm ; D2一固液兩相流栗葉輪直徑，mm ; Dd一擴(kuò)散管出口直徑，mm〇5. 如權(quán)利要求1所述的一種固液兩相流栗環(huán)形壓水室的水力設(shè)計(jì)方法，其特征在于： 固液兩相流栗準(zhǔn)環(huán)形壓水室斷面形狀采用半圓形斷面，方便鑄造成型、利于加工： 各斷面面積確定公式如下：Fy= 2 (h+D 2-D3) R+0. 5 π R2式中，F(xiàn)8-壓水室第八斷面面積，cm2; V3-壓水室斷面的平均速度，m/s ; k3-速度系數(shù)，k3取值為0. 385~0. 425,比轉(zhuǎn)速大者取小值； Fy-壓水室第γ斷面面積，γ取值l，、2、3、4、5、6、7，cm2; Q一固液兩相流栗流量，m3/s ; H一固液兩相流栗揚(yáng)程，m ; g-重力加速度，m/s2; h-壓水室斷面過渡段高度，mm ; R-壓水室渦室斷面半徑，mm。6.如權(quán)利要求1所述的一種固液兩相流栗環(huán)形壓水室的水力設(shè)計(jì)方法，其特征在于： 擴(kuò)散管采取切向布置，切于第八斷面、利于固相介質(zhì)順利隨液流流出壓水室。擴(kuò)散管擴(kuò)散角 范圍Θ =10°~13°，擴(kuò)散管高度L確定方法如下： L = (tan Θ +1. 05) D3 式中，Θ-擴(kuò)散管擴(kuò)散角，° ;L一擴(kuò)散管高度，mm ; Dd一擴(kuò)散管出口直徑，mm ; D3一固液兩相流栗壓水室基圓直徑，mm ; Q一固液兩相流栗流量，m3/s ; emax一固液兩相流栗輸送介質(zhì)中固相最大直徑，mm ; V-固液兩相流栗出口經(jīng)濟(jì)速度，V = 2. 4~4m/s。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種固液兩相流泵環(huán)形壓水室的水力設(shè)計(jì)方法。它給出了固液兩相流泵壓水室基圓直徑、固液兩相流泵壓水室進(jìn)口寬度、環(huán)形壓水室包角、隔舌螺旋角與半徑、擴(kuò)散管擴(kuò)散角和擴(kuò)散管高度的設(shè)計(jì)公式。根據(jù)本設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)的固液兩相流泵壓水室能很好保證固液兩相流泵對(duì)含較大固體顆粒介質(zhì)的通過性，在水力損失較小的情況下改善壓水室內(nèi)流動(dòng)狀況，提高固液兩相流泵壓水室水力效率和固液兩相流泵耐磨性。
【IPC分類】F04D7/04
【公開號(hào)】CN105156336
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510351458
【發(fā)明人】朱榮生, 陳宗良
【申請(qǐng)人】江蘇國泉泵業(yè)制造有限公司
【公開日】2015年12月16日
【申請(qǐng)日】2015年6月24日