本發(fā)明屬于流體機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域，尤其是涉及一種噴涂離心清水泵葉輪設(shè)計(jì)方法。

背景技術(shù)：

離心式清水泵是供輸送清水及物理化學(xué)性質(zhì)類似于清水的其他液體的一種旋轉(zhuǎn)機(jī)械，用途非常廣泛，適用于工業(yè)和城市給排水泵，可作為工廠、城市、電站和水利工程等排水或給水用泵，同時(shí)可用于農(nóng)田灌溉等領(lǐng)域。但對(duì)于普通清水離心泵，由于長(zhǎng)時(shí)間水流的沖刷，葉輪流道內(nèi)壁會(huì)變得粗糙不平，摩擦阻力系數(shù)增加，水頭損失增加，導(dǎo)致泵效率下降，揚(yáng)程不足等情況。而離心泵對(duì)離心泵葉輪進(jìn)行噴涂工藝技術(shù)處理后，可有效避免這種情況的同時(shí)，還可以彌補(bǔ)葉輪加工工藝造成的鑄造空洞裂縫等缺陷，提高泵的整體效率、抗汽蝕性能，葉輪防磨抗磨效果明顯，延長(zhǎng)產(chǎn)品的使用壽命，減少設(shè)備維修更新的頻次。

在噴涂離心泵中，葉輪是最重要的過流部件，其作用是將原動(dòng)機(jī)中的機(jī)械能以靜壓能與動(dòng)能的形式傳給液體，達(dá)到液體抽送的目的。葉輪的設(shè)計(jì)合理與否直接關(guān)系到噴涂離心清水泵的各項(xiàng)性能與指標(biāo)。噴涂離心泵葉輪的設(shè)計(jì)與普通離心泵的設(shè)計(jì)有較大差別，經(jīng)過噴涂技術(shù)處理后葉輪內(nèi)壁的邊界層和液體流態(tài)發(fā)生較大改變，液體紊流及局部小漩渦減小，致使泵效率發(fā)生較大幅度提升，從而葉輪外徑及葉輪出口寬度等的設(shè)計(jì)與普通離心泵有較大區(qū)別，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法不再適用。而在現(xiàn)有技術(shù)下，噴涂離心泵葉輪的水力設(shè)計(jì)依然主要依賴于設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)，從而造成設(shè)計(jì)的不確定性大，設(shè)計(jì)成本和風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)較高，較難滿足當(dāng)今市場(chǎng)對(duì)產(chǎn)品生產(chǎn)的要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種噴涂離心清水泵葉輪設(shè)計(jì)方法，能夠解決上述問題中的至少一個(gè)。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種噴涂離心清水泵葉輪設(shè)計(jì)方法，對(duì)離心清水泵葉輪內(nèi)表面進(jìn)行噴涂技術(shù)處理，對(duì)噴涂離心泵效率估算公式η進(jìn)行了修正，對(duì)噴涂離心泵葉輪的進(jìn)口直徑dj、葉輪外徑d2、葉輪出口寬度b2、葉片數(shù)z和葉片包角進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，主要由以下關(guān)系式確定：

(1)噴涂離心清水泵效率公式修正：

式中：

η—效率；

ns—比轉(zhuǎn)速；

q—流量，m³/h；

n—轉(zhuǎn)速，r/min；

h—揚(yáng)程，m；

(2)葉輪進(jìn)口直徑：

式中：

dj—葉輪進(jìn)口直徑，mm；

d0—葉輪進(jìn)口當(dāng)量直徑，mm；

dh—葉輪輪轂直徑，mm；

ns—比轉(zhuǎn)速；

q—流量，m³/h；

n—轉(zhuǎn)速，r/min；

(3)葉輪出口直徑：

其中：

當(dāng)ns＝20～120時(shí)，取kd2＝1.04～1.26，比轉(zhuǎn)速小者取大值，反之取小值；當(dāng)ns＝120～300時(shí)，取kd2＝1.04～1.08，比轉(zhuǎn)速大者取大值，反之取小值；式中：

d2—葉輪出口直徑，mm；

kd2—外徑修正系數(shù)；

ns—比轉(zhuǎn)速；

q—流量，m³/h；

n—轉(zhuǎn)速，r/min；

(4)葉輪出口寬度：

其中：

當(dāng)ns＝20～120時(shí)，取kb2＝1.14～2.83，比轉(zhuǎn)速小者取大值，反之取小值；當(dāng)ns＝120～300時(shí)，取kb2＝0.85～1.14，比轉(zhuǎn)速小者取大值，反之取小值；式中：

b2—葉輪出口寬度，mm；

kb2—出口寬度修正系數(shù)；

ns—比轉(zhuǎn)速；

q—流量，m³/h；

n—轉(zhuǎn)速，r/min；

(5)葉片數(shù)：

z＝4～8

其中葉片數(shù)z根據(jù)比轉(zhuǎn)速選??；

式中：

z—葉片數(shù)；

(6)葉片包角：

式中：

—葉片包角,算出后根據(jù)葉片數(shù)及實(shí)際情況適當(dāng)調(diào)整，°；

ns—比轉(zhuǎn)速；

d2—葉輪出口直徑，mm；

dj-葉輪進(jìn)口直徑，mm。

在一些實(shí)施方式中，外徑修正系數(shù)kd2按以下公式確定：

當(dāng)ns＝20～120時(shí)：

kd2＝-0.118q^0.81n^0.31h^-0.44+1.56

當(dāng)ns＝120～300時(shí)：

kd2＝0.946q^0.53n^0.03h^-0.72

式中：

kd2—外徑修正系數(shù)；

ns—比轉(zhuǎn)速；

q—流量，m³/h；

n—轉(zhuǎn)速，r/min；

h-揚(yáng)程，m。

在一些實(shí)施方式中，出口寬度修正系數(shù)kb2按以下公式確定：當(dāng)ns＝20～120時(shí)：

kb2＝11.38q^-0.52n^-0.02h^-1.77+0.825

當(dāng)ns＝120～300時(shí)：

kb2＝3.51q^0.18n^0.68h^-1.07

式中：

kb2—出口寬度修正系數(shù)；

ns—比轉(zhuǎn)速；

q—流量，m³/h；

n—轉(zhuǎn)速，r/min；

h-揚(yáng)程，m。

本發(fā)明公開的一種噴涂離心清水泵葉輪設(shè)計(jì)方法經(jīng)過噴涂技術(shù)處理后會(huì)改變?nèi)~輪內(nèi)壁液流的邊界層、液體流態(tài)隨之發(fā)生較大改變，液體紊流及局部小漩渦減小，致使泵效率發(fā)生較大幅度提升；同時(shí)，減少設(shè)計(jì)成本并且大幅度縮短設(shè)計(jì)周期，以達(dá)到對(duì)噴涂離心清水泵葉輪更加精準(zhǔn)高效的設(shè)計(jì)效果。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的噴涂離心清水泵葉輪設(shè)計(jì)方法中葉輪的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明的噴涂離心清水泵葉輪設(shè)計(jì)方法中泵葉輪的另一視角的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

參照?qǐng)D1和圖2：本發(fā)明的噴涂離心清水泵葉輪設(shè)計(jì)方法，對(duì)離心清水泵葉輪內(nèi)表面進(jìn)行噴涂技術(shù)處理，其中噴涂技術(shù)包括超音速火焰噴涂、電弧噴涂和熔化等方法噴涂金屬、陶瓷等抗磨損材料，由于經(jīng)過噴涂技術(shù)處理后會(huì)改變?nèi)~輪內(nèi)壁液流的邊界層、液體流態(tài)隨之發(fā)生較大改變，液體紊流及局部小漩渦減小，致使泵效率發(fā)生較大幅度提升。對(duì)噴涂離心泵效率估算公式η進(jìn)行了修正，對(duì)噴涂離心泵葉輪的進(jìn)口直徑dj、葉輪外徑d2、葉輪出口寬度b2、葉片數(shù)z和葉片包角進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，主要由以下關(guān)系式確定：

(1)噴涂離心清水泵效率公式修正：

式中：

η—效率；

ns—比轉(zhuǎn)速；

q—流量，m³/h；

n—轉(zhuǎn)速，r/min；

h—揚(yáng)程，m；

(2)葉輪進(jìn)口直徑：

式中：

dj—葉輪進(jìn)口直徑，mm；

d0—葉輪進(jìn)口當(dāng)量直徑，mm；

dh—葉輪輪轂直徑，mm；

ns—比轉(zhuǎn)速；

q—流量，m³/h；

n—轉(zhuǎn)速，r/min；

(3)葉輪出口直徑：

其中：

優(yōu)選的，當(dāng)ns＝20～120時(shí)，kd2＝-0.118q^0.81n^0.31h^-0.44+1.56；優(yōu)選的，當(dāng)ns＝120～300時(shí)，kd2＝0.946q^0.53n^0.03h^-0.72；

式中：

d2—葉輪出口直徑，mm；

kd2—外徑修正系數(shù)；

ns—比轉(zhuǎn)速；

q—流量，m³/h；

n—轉(zhuǎn)速，r/min；

(4)葉輪出口寬度：

其中：

優(yōu)選的，當(dāng)ns＝20～120時(shí)，kb2＝11.38q^-0.52n^-0.02h^-1.77+0.825；優(yōu)選的，當(dāng)ns＝120～300時(shí)，kb2＝3.51q^0.18n^0.68h^-1.07；

式中：

b2—葉輪出口寬度，mm；

kb2—出口寬度修正系數(shù)；

ns—比轉(zhuǎn)速；

q—流量，m³/h；

n—轉(zhuǎn)速，r/min；

(5)葉片數(shù)：

z＝4～8

其中葉片數(shù)z根據(jù)比轉(zhuǎn)速選??；

式中：

z—葉片數(shù)；

(6)葉片包角：

式中：

—葉片包角,算出后根據(jù)葉片數(shù)及實(shí)際情況適當(dāng)調(diào)整，°；

ns—比轉(zhuǎn)速；

d2—葉輪出口直徑，mm；

dj-葉輪進(jìn)口直徑，mm。

本發(fā)明公開的一種噴涂離心清水泵葉輪設(shè)計(jì)方法減少設(shè)計(jì)成本并且大幅度縮短設(shè)計(jì)周期，以達(dá)到對(duì)噴涂離心清水泵葉輪更加精準(zhǔn)高效的設(shè)計(jì)效果。

以上所述的僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明創(chuàng)造構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。