PDF《基于 Fluent 的无过载离心泵改型设计*》

5 次方 成正比[ 6] , 所以过大的 D2 会导致效率的降低, 使基 于传统无过载理论设计的离心泵效率普遍较低.另外, 较小的叶轮出口宽度 b2 也给制造加工带来许多 困难. 因此, 本文提出了一种采用加大流量法和堵塞 流道法相结合的无过载离心泵设计思路.

2 改型设计方案 (1)加大流量设计法 首先, 采用加大流量设计法, 对无过载离心泵进 行改型设计.加大流量设计法的指导思想是, 对给 定的设计流量和比转数进行放大, 用放大了的流量 和比转数设计一台较大的泵.由于较大泵的性能曲 线基本包络了较小泵的性能曲线, 所以采用加大流 量设计法可以有效提高泵的扬程、 效率.具体的措 施有以下几个方面: 选择较大的叶片出口角 B

2、 叶 轮出口宽度 b

2、 泵体喉部面积 F t , 选取较少的叶片 数z[ 7] . (2)堵塞流道法 由于在加大流量设计法中选取了较大的 B

2、 b

2、 Ft , 使扬程流量曲线变得平坦, 相同流量下的轴 功率增大, 泵在大流量区运行更易产生过载现象. 所以, 在采用加大流量设计法对离心泵进行改型设 计后, 采用堵塞流道法来降低叶片出口排挤系数 U2.这样可以起到/ 节流0的作用, 以此来降低离心 泵轴功率, 实现无过载特性. 图1堵塞叶轮流道的形式 Fig.

1 Form of clogging flow passage ( a) 部分堵塞 ( b) 完全堵塞 堵塞流道法分以下两种形式: ? 堵塞部分叶轮 流道.? 完全堵塞叶轮流道.对流量较大, 比转数 较高(相对而言)的低比数叶轮可以采用堵塞部分叶 轮流道的形式;

对流量很小, 比转数很低的叶轮可以 采用完全堵塞叶轮流道的形式.具体的堵塞量可以 确定为 [ 3] F ? F ? = 1105~

112 (2) 式中 F ?、 F ? )) ) 两叶片间流道有效部分出口和 进口面积

3 实例 采用上述设计方法, 对IS50 -32 -160 型无过载 离心泵进行了改型尝试.具体的设计步骤如下: 首先, 采用加大流量法, 对该泵进行改型设计, 将改型后的泵命名为

1 号泵. 其次, 在1号泵的基础上, 采用堵塞流道的方法 对其进行改型设计.采取两种堵塞流道的形式: 第1种, 采取部分叶轮堵塞流道的形式, 两叶片间流道 有效部分出口和进口面积比为 111, 将该泵命名为

2 号泵;

第2种, 采取完全堵塞叶轮流道的方式, 将该 泵命名为

3 号泵. IS50 -32 -160 型无过载离心泵的水力设计参数 是: 流量

1215 m3 / h、 扬程

32 m、 转速

2 900 r/ min、 比 转数 47.改型前、 后泵设计参数如表

1 所示. 表1改型前、 后的泵设计参数对比 Tab.

1 Comparison of the pump design parameters between before and after modification 参数 改型前

1 号泵

2 号泵

3 号泵 比转数

47 54

54 54 D2/ mm

160 160

160 160 b2/ mm

6 7

7 7 B2/ (b)

15 20

20 20 z

4 4

4 3 U2 0.

87 0.

89 0.

61 0.

5 4 性能预测 ( 1) 采用 Pro/ E 软件对改型前后的叶轮、 蜗壳 进行三维实体造型.改型前、 后的叶片如图

2 所示. ( 2) 采用 Gambit 软件对改型前、 后的模型的各 过流部件进行混合网格划分, 改型前、 后的叶轮流道 网格划分情况如图

3 所示.并检查网格质量, 经检 查, 网格的等角斜率和等尺斜率都小于 0185, 网格 质量良好.改型前的叶轮和蜗壳的网格数总和为

749 058;

1 号泵叶轮和蜗壳网格数总和为

737 627.

2 号泵的叶轮和蜗壳的网格数总和为