[发明专利]一种基于固液两相流的离心泵的设计方法

说明书

本发明公开了一种基于固液两相流的离心泵的设计方法，离心泵输送的介质为固液两相流介质，基于现有离心泵，保持离心泵的蜗壳出口的管径不变，将离心泵的隔舌与叶轮外缘的间隙缩小，对应减小泵体的尺寸，同时，保持叶轮的外径不变，增大叶片出口角。现有技术中采用放大设计制作的离心泵，额定最高效率偏大负荷点，采用本发明的设计方法设计的离心泵，实际运行点更符合实际系统需要的额定载荷点，叶轮消耗的功率减小，提高了离心泵的效率。

技术领域

本发明涉及流体输送技术领域，特别是涉及一种基于固液两相流的离心泵的设计方法。

背景技术

离心泵是利用叶轮旋转而使水发生离心运动来工作的。水泵在启动前，必须使泵壳和吸水管内充满水，然后启动电机，使泵轴带动叶轮和水做高速旋转运动，水发生离心运动，被甩向叶轮外缘，经蜗形泵壳的流道流入水泵的压水管路。离心泵的基本构造是由六部分组成的分别是叶轮，泵体，泵轴，轴承，密封环和填料函。叶轮是离心泵的核心部分，它转速高出力大，叶轮上的叶片又起到主要作用，叶轮在装配前要通过静平衡实验，叶轮上的内外表面要求光滑，以减少水流的摩擦损失；泵体也称泵壳，它是水泵的主体，起到支撑固定作用，并与安装轴承的托架相连接。

现有技术中，固液两相流泵涉及的大多是近似球状颗粒，比如，杂质泵、污水泵等，对于这类固液两相流，通常其流动阻力是高于清水情形的，且随固粒浓度增高阻力也大幅增高的。过去由于缺乏有关于含纤维固粒两相流输送的研究，泵行业技术人员普遍采用传统的固液两相流观念，因而，在含纤维固液两相流泵输送过程中，也同样采用放大设计法，以满足载荷要求。一般的放大设计，也就是所谓的加大流量设计，其结果是设计出的泵额定最高效率偏大流量工况，见图1点A，对这种情况，通常用节流阀调节泵运行于系统额定工况，见图1点B，此时，图1中阴影部分的面积即为浪费的能耗，显然，设计中加大流量越多，能耗浪费越大。

离心泵行业通常采取放大设计的方法，甚至为了保证设计余量，进一步放大设计，以避免在实际应用中达不到指定载荷，带来的结果是大马拉小车，造成较为普遍的能源浪费。对于造纸及制浆工业，这类泵应用极为广泛，无形中造成了巨大的能源浪费，增加了制造成本。

因此，如何改变现有技术中，固液两相流离心泵造成能源浪费的现状，是本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于固液两相流的离心泵的设计方法，以解决上述现有技术存在的问题，使离心泵在满足额定载荷的前提下做到节约能源。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种基于固液两相流的离心泵的设计方法，离心泵输送的介质为固液两相流介质，具体设计方法包括如下步骤：

步骤一、相对于现有离心泵而言，保持离心泵的蜗壳出口的管径不变，将离心泵的隔舌与叶轮外缘的间隙缩小，对应减小泵体的尺寸；

步骤二、保持叶轮的外径不变，增大叶片出口角。

优选地，离心泵输送的介质为水中加入纤维颗粒形成的纤维悬浮液。

优选地，在水中加入的纤维颗粒的长度为1-5mm，纤维颗粒的质量浓度为1-15％。

优选地，在步骤一中，隔舌与叶轮外缘的间隙缩小5-15％。

优选地，在步骤二中，增大后的叶片出口角为40-45°。

优选地，叶片包角为145-150°，叶片前盖板和叶片后盖板呈流线型，叶片前盖板流线角为145°，叶片后盖板流线角为150°，叶片前盖板和叶片后盖板连接处圆滑过渡。