[工學(xué)]課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)-軸流泵葉輪水力設(shè)計(jì)-文庫(kù)吧
2025-01-01 04:25 本頁(yè)面
【正文】 （1）從能量轉(zhuǎn)換和空化性能考慮，不論葉片數(shù)多少，葉片都應(yīng)當(dāng)有一定的長(zhǎng)度，用以形成理想的通道，所以選擇還應(yīng)當(dāng)考慮葉片數(shù)的多少。根據(jù)研究，推薦一下幾組外緣處的l/t值，供設(shè)計(jì)時(shí)參考：；；（2）另外應(yīng)當(dāng)適當(dāng)減小外緣側(cè)的，增加輪轂側(cè)的，以減小內(nèi)外側(cè)翼型的長(zhǎng)度差，均衡葉片出口揚(yáng)程。推薦輪緣和輪轂翼型稠密度的關(guān)系為(l/t)輪轂=（~）(l/t)輪緣，輪緣和輪轂之間各截面的l/t按照線性規(guī)律變化。關(guān)醒凡教授給出了江蘇大學(xué)系列模型用的葉柵稠密度統(tǒng)計(jì)圖，如下圖所示。也有文獻(xiàn)推薦，按照?qǐng)D 6所示的曲線(l/t)輪緣=f(KH)來(lái)確定輪緣處的l/t，KH按下式計(jì)算式中 H——泵的揚(yáng)程n——轉(zhuǎn)速D——葉輪外緣直徑圖 6 （l/t）輪緣與KH的關(guān)系曲線常?。╨/t）輪廓=（—）（l/t）輪緣，并且從輪轂到輪緣的l/t是按線性規(guī)律變化的。輪轂處葉片最大厚度可按下式粗略計(jì)算Ymax=（）KD = mm式中 D——葉輪外徑（m）H——揚(yáng)程(m)Ymax——輪轂處葉片最大厚度（m）K為材料系數(shù)，近似取K=1 輪轂處的葉片相對(duì)厚度Ymax/l通常為10%15%左右。輪緣處的葉片厚度應(yīng)盡量薄一些為好，通常按照工藝條件條件確定，相對(duì)厚度通常取為2%5%。從輪轂到輪緣的葉片厚度按線性規(guī)律變化。以上公式僅用來(lái)作為葉片厚度的粗略計(jì)算，待葉輪設(shè)計(jì)完后，應(yīng)進(jìn)行強(qiáng)度校核計(jì)算。 確定進(jìn)口軸面速度Vm1軸面速度Vm1=/（考慮各截面的排擠影響）其中，進(jìn)口前軸面速度可按下式計(jì)算： = = m/s 式中 Q——流量D——葉輪外徑Dh——輪轂直徑——容積效率，各截面的容積效率可以取同一值。容積效率通常按照=~——各截面的排擠系數(shù)。葉弦角一般可近似取輪緣處20176。，輪轂處40176。，從輪緣到輪轂按線性規(guī)律變化。葉輪環(huán)量?？筛鶕?jù)泵基本方程式求得Γ=== /s式中g(shù)——重力加速度，g=——角速度Ht——理論揚(yáng)程 Ht=H/ 為水力效率== rad/sHt=H/= 5/= m 確定出口圓周速度Vu2軸流泵葉輪的設(shè)計(jì)中，有一種葉片出口流動(dòng)為自由旋渦模式（VuR=const）的設(shè)計(jì)理論。按照自由旋渦設(shè)計(jì)理論算得的相對(duì)液流角，輪緣側(cè)小，越到輪轂側(cè)越大，葉片的扭曲角很大，影響泵的效率，尤其在非設(shè)計(jì)工況下，泵的效率下降的比較快，泵的高效率范圍窄。有關(guān)專家根據(jù)不同比轉(zhuǎn)速模型不同出口環(huán)量分布試驗(yàn)結(jié)果，為了提高輪緣側(cè)環(huán)量，減小輪轂側(cè)環(huán)量，給出了一種從輪緣到輪轂按照線性變化修正環(huán)量分布的規(guī)律，如下所示：式中，——按計(jì)算的旋轉(zhuǎn)分速度——修正后旋轉(zhuǎn)分速度——修正系數(shù)，=~。對(duì)于出口圓周分速度，可按照下式計(jì)算：式中，u——圓周速度，(D研究圓柱流面的直徑) H ——揚(yáng)程HT——理論揚(yáng)程，HT = H / ——進(jìn)口圓周分速度，由吸入條件決定，通常=0——水力效率。水力效率，中間截面按確定，從輪緣到輪轂線性變化。（1）計(jì)算各截面葉片進(jìn)口角一般是，計(jì)算各截面進(jìn)口液流角，選擇沖角，確定葉片進(jìn)口角。按照速度三角形。沖角的選用范圍為0176。~3176。，從輪轂到輪緣增加，比轉(zhuǎn)速大著取小值。（2）計(jì)算各截面葉片出口角一般是，計(jì)算各截面出口液流角，選擇沖角，確定葉片出口角。按照速度三角形，計(jì)算各截面出口液流角。通常，，即認(rèn)為等于各截面進(jìn)口軸面速度?？紤]有限葉片數(shù)等因素影響，的選用范圍為（0176。~3176。）；，計(jì)算型線半徑R葉片型線是連續(xù)曲線，通常采用單圓弧或拋物線，如下圖所示：對(duì)于圓弧葉片，各角度關(guān)系為：，，型線的高度 H：型線的拱度 h：型線的半徑 R：， 選擇翼型軸流泵設(shè)計(jì)中所用到的翼型技術(shù)資料，有的是從飛機(jī)翼型資料中得來(lái)的，有的是從水洞中研究的來(lái)的，一般飛機(jī)翼型的能量性能可能是較好的，但抗空化性能可能很差，而利用水洞對(duì)翼型進(jìn)行研究，其主要目的是尋找適用于水力機(jī)械的翼型。要求翼型上的負(fù)荷均勻，以便改善翼型的抗空化性能。最大厚度在（）l處的翼型負(fù)荷分布均勻，最小壓力較高，有利于改善葉柵的抗空化性能。選擇翼型的原則：1) 要求設(shè)計(jì)出來(lái)的葉輪效率高；2) 要求設(shè)計(jì)出來(lái)的葉輪抗空化性能良好。翼型資料詳見(jiàn)參考文獻(xiàn)《葉片泵設(shè)計(jì)手冊(cè)》第268278頁(yè)內(nèi)的各種翼型。 實(shí)例流程5 葉片各截面的葉柵計(jì)算（升力法）如果用半徑為r和（r+dr）的兩個(gè)同心圓柱面去切割軸流泵的葉輪，則得到一個(gè)包括翼型在內(nèi)的液體圓環(huán)，如圖2所示，如將這個(gè)圓環(huán)剖開(kāi)并展開(kāi)于平面上，則得到一個(gè)無(wú)限直列葉柵，如圖3所示。圖 2 用圓柱面切割葉輪示意圖 圖 3 無(wú)限直列葉柵這個(gè)葉柵是由許多相同的翼型組成的，當(dāng)液體流過(guò)葉柵時(shí)，每個(gè)翼型像單個(gè)翼型那樣，會(huì)受到升力和迎面阻力的作用，但由于鄰近翼型的相互影響，葉柵中翼型上的升力和迎面阻力的數(shù)值與作用在單個(gè)翼型上的升力和迎面阻力的數(shù)值不同。用升力法設(shè)計(jì)時(shí)，按下述程序進(jìn)行。 分計(jì)算截面通常選取五個(gè)計(jì)算截面，如圖 4所示，各計(jì)算截面的半徑按下列各式確定：R5=dh/2+=+= mR1=D/== mR3=(R1+R5)/2= mR2=(R1+R3)/2= mR4=(R5+R3)/2= m 圖 4 分計(jì)算截面 確定軸面速度Vm和葉輪環(huán)量Γ通常認(rèn)為各截面的軸面速度Vm和葉輪環(huán)量Γ是相等的，即所謂均勻分布規(guī)律。軸面速度Vm可按下式計(jì)算： Vm== = m/s 式中 Q——流量D——葉輪外徑Dh——輪轂直徑葉輪環(huán)量?？筛鶕?jù)泵基本方程式求得Γ=== /s式中g(shù)——重力加速度，g=——角速度Ht——理論揚(yáng)程 Ht=H/ 為水力效率== rad/sHt=H/= 5/= m 計(jì)算和此速度與圓周速度之間的夾角1) 做進(jìn)出口速度三角形為了做進(jìn)出口速度三角形，必須首先求出u， Vm，Vu1和Vu2，葉柵進(jìn)口處和出口處圓周速度u都是相等的，其大小由下式確定u== (m/s)式中 n——泵轉(zhuǎn)速 r——計(jì)算截面的半徑葉輪進(jìn)口處絕對(duì)速度的圓周方向分量Vu1決定于吸入室的結(jié)構(gòu)，通常Vu1=0可從泵的基本方程式求得葉輪出口處的絕對(duì)速度的圓周方向分量Vu2 Vu1= Vu1+ (m/s)當(dāng)求出u， Vm和Vu2后，就可作出葉輪的進(jìn)口速度三角形ABC和出口速度三角形ABD
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