叶轮叶片间流道面积对泵性能的影响.docx

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1、叶轮叶片间流道面积对泵性能的影响关醒凡鲁涛温学通（上海希凡流体科技有限公司，上海，200061）摘要：叶轮两个相邻叶片形成的叶间流道的面积对泵的性能有重要影响，为减小水力损失，叶间流道出口面积和进口面积之比应小于13,本文给出不同叶片几何参数时该比值的设计示例，从而得出各几何参数对该比值的影响趋势。关键词：叶间流道面积比泵性能叶片三维设计叶间流道面积比A由于设计不同可以引言叶轮是由几个叶片间流道组成的，叶间流道的流动是相对运动，如知道叶间流道的过流面积和相应的流量，则可求得相应的相对速度W。可见用研究叶间流道内的流动来代替叶轮内的流动更为具体、真实、有效。1、 叶间流道内流动对泵性能的影响1.

2、1 叶间流道出口和进口的面积比N=3对泵性能的影响液体在叶间流道内的相对速度，一般是逐渐减小，这种扩散流动，阻力越来越大，水力损失增加。为了防止大的脱流和减小水力损失，应当尽量减小叶间流道的扩散度。一般希望的指标是：=A13喝A式中4、A1是叶间流道出口和进口面积，对圆柱叶片可近似按下式计算：A2=（22Siny-52）（S2-圆周厚度）Ay=（2RiSin用一.）4文献中1给出了图解近似求4、4的方法,但很繁琐，本文利用二维（三维）水力设计软件，快速确定4、A1O对多个优秀水力模型验证统计表明，面积比小于13是十分有益的。我们在进行叶轮水力设计时，检查轴面流道过水断面积（图1）,此面积和叶间

3、流道过水断面积不是一回事，也没有直接关系。例如比转速%=58的离心泵轴面液流的过水断面积，出口和进口的面积比0=1.65。R经优化设计，A=0.98（图2）,两者相差甚远。有不同的值。它和叶片的各种几何参数：叶片进、出口角、叶片数、叶片包角、叶片厚度、叶片进出口边形状，叶轮进口直径、出口宽度等，均有一定的关系。图21.2 叶间流道进口面积A对泵性能的影响叶间流道进口面积A1影响出口和进口面积比.，从而影响性能，但影响最大的是泵的汽蚀性能。知道4便可求出叶间流道进口的相对速度叫。泵汽蚀余量和泵进口流动情况有关，可写成：NPSHr=旅十足2g2g式中的耳、叫是叶间流道进口的绝对速度和相对速度，入是

4、进口的压降系数。由上式计算NPSHr的准确度有待进一步验证和修正，但是增大进口面积，降低小能降低NPS”,是毫无疑问的。实践证明，增加A比其它改善泵汽蚀性能的因素更为有效。入值和叶片进口前后的速度比值有关，也就是说与泵进口处的几何形状（叶片数、冲角、叶片厚度等）有关。入值越小，说明泵进口压力越小，越不容易发生汽蚀，所以泵的抗汽蚀性能越好。目前尚无精确计算人的方法。克里沙姆给出了流量125机3人离心泵的值曲线，在最优工况点的最小为0.38,偏离最优工况点入值增加。通常在0.20.4之间.对于凡A=I.16图3结论：减少叶片数量，A1增大、A2增以下逐个说明各几何参数的影响（其它参数相同）：大多、

5、A减小。1、叶片出口角夕2：图44、叶片冲角M：增大P2=30,并和夕2=27。进行比较。图7A=I268、4=1585、A=125结论：A变化不大、A2增大、N增加。2、叶片包角夕：图5减小W=Io0,并和9=120。进行比较。A=I529、&二1741、A=114结论：经多个实例验证，0对，影响不大。3、叶片数Z：图6减少Z=5,并和Z=6进行比较,4=1667、4=1846、A=1.11冲角M（也就是叶片进口角）三流线从5、7、9。减小到1、3、5。，并与之比较。A=I232、4=1571、A=1.27结论：减小冲角MA减小、4增大、A增大。5、叶片厚度s:图8叶片厚度进口、中间、出口，

6、从2、3.5、3.5增加大2、5、7,并进行比较。4:1305、4:1386、A=1.05结论：增大叶片厚度，A几乎不变、A2减小、4减小。6、叶片进口边位置:图9叶片进口边分别从图（9）所示中位置1处后退至位置2处或前伸至位置3处，并分别与之比较。位置2处：4=1244、A2=1445.A=I.16位置3处：4=1397、A2=1613.A=I.15结论：位置2处，A、A2稍微减小，A不变；位置3处，ApA2稍微增大，N稍小，故叶片进口边形状对N影响不大。7、长短叶片：在两叶片之间设置短叶片，并与之比较。A=I304、4=1426、A=1.09此处进口面积按6个叶片求得，出口面积按12个叶片

7、的两倍求得。结论：设置长短叶片，不变、A2减小、A减小。8、叶片进口边是否在同一轴面上图H叶片进口边不在同一轴面，错开10,并在同一轴面上进行比较。4=1396、4=1565、A=112结论：叶片进口边不在同一轴面，A2都微小增大，,减小。9、叶轮进口直径叶片出口宽度等。改变叶轮进口直径。广125mm,叶片出口宽度=13mm,并与参照值进行比较。4:1206、A2=1413A=I.174二1228、A2=1380.A=I.12结论:改变叶轮进口直径O,，、%减小，.稍微增大；改变叶片出口宽度打，A、A2减小，可稍微减大。改变进口直径，出口宽度等参数可以改变进出口面积比，但是这样容易破坏轴面图的

8、合理形状，所以不得已的情况尽量不作此修改。由这些具体的设计实例，可以看出这些参数对进出口面积和出口与进口面积比的影响趋势，但在设计中使用时要慎重考虑。设计优良的泵，是各种几何参数的协调组合。牵一发而动全身，改变某参数可能有好的影响，也有可能对其它方面造成坏的影响，而破坏了整体的和谐。所以，在得到好的面积比的同时，还要考虑其他参数的和谐。3、结语泵叶轮水力设计分两部分。一是轴面图的设计，另一是叶片的设计，这两部分都很重要。叶片的设计除单个叶片的型线外，要兼顾叶间流道的形状积变化是否合理。叶间流道出口和进口面积比应控制在13之内，而且越小越好。本文在轴面图不改变的前提下，利用泵二维（三维）水力设计软件，进行了不同叶片几何参数的水力设计，给出了叶间流道进口和出口面积比数值，由此可看出几何参数对其影响的趋势。以前，在设计叶轮时，嫌计算A、A2麻烦，往往忽略掉对叶间流道面积比的校核，现在三维绘图已日趋普及，泵二维（三维）水力设计软件的使用日益增多，设计者应对面积比进行校核，提高设计质量。参考文献1关醒凡.现代泵理论与设计M.北京：中国宇航出版社，20142薛亮，郭宁.BB2泵汽蚀改进措施J通用机械,26、015（3）:44-453徐行健译，AJ斯基潘诺夫著.离心泵和轴流泵理论、设计和应用M）.1988.