本發明屬于流體機械設計領域，尤其是涉及一種噴涂離心清水泵葉輪設計方法。

背景技術：

離心式清水泵是供輸送清水及物理化學性質類似于清水的其他液體的一種旋轉機械，用途非常廣泛，適用于工業和城市給排水泵，可作為工廠、城市、電站和水利工程等排水或給水用泵，同時可用于農田灌溉等領域。但對于普通清水離心泵，由于長時間水流的沖刷，葉輪流道內壁會變得粗糙不平，摩擦阻力系數增加，水頭損失增加，導致泵效率下降，揚程不足等情況。而離心泵對離心泵葉輪進行噴涂工藝技術處理后，可有效避免這種情況的同時，還可以彌補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，延長產品的使用壽命，減少設備維修更新的頻次。

在噴涂離心泵中，葉輪是最重要的過流部件，其作用是將原動機中的機械能以靜壓能與動能的形式傳給液體，達到液體抽送的目的。葉輪的設計合理與否直接關系到噴涂離心清水泵的各項性能與指標。噴涂離心泵葉輪的設計與普通離心泵的設計有較大差別，經過噴涂技術處理后葉輪內壁的邊界層和液體流態發生較大改變，液體紊流及局部小漩渦減小，致使泵效率發生較大幅度提升，從而葉輪外徑及葉輪出口寬度等的設計與普通離心泵有較大區別，傳統的設計方法不再適用。而在現有技術下，噴涂離心泵葉輪的水力設計依然主要依賴于設計者的經驗，從而造成設計的不確定性大，設計成本和風險相對較高，較難滿足當今市場對產品生產的要求。

技術實現要素：

本發明的目的在于提供一種噴涂離心清水泵葉輪設計方法，能夠解決上述問題中的至少一個。

根據本發明的一個方面，提供了一種噴涂離心清水泵葉輪設計方法，對離心清水泵葉輪內表面進行噴涂技術處理，對噴涂離心泵效率估算公式η進行了修正，對噴涂離心泵葉輪的進口直徑dj、葉輪外徑d2、葉輪出口寬度b2、葉片數z和葉片包角進行優化設計，主要由以下關系式確定：

(1)噴涂離心清水泵效率公式修正：

式中：

η—效率；

ns—比轉速；

q—流量，m³/h；

n—轉速，r/min；

h—揚程，m；

(2)葉輪進口直徑：

式中：

dj—葉輪進口直徑，mm；

d0—葉輪進口當量直徑，mm；

dh—葉輪輪轂直徑，mm；

ns—比轉速；

q—流量，m³/h；

n—轉速，r/min；

(3)葉輪出口直徑：

其中：

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

d2—葉輪出口直徑，mm；

kd2—外徑修正系數；

ns—比轉速；

q—流量，m³/h；

n—轉速，r/min；

(4)葉輪出口寬度：

其中：

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

b2—葉輪出口寬度，mm；

kb2—出口寬度修正系數；

ns—比轉速；

q—流量，m³/h；

n—轉速，r/min；

(5)葉片數：

z＝4～8

其中葉片數z根據比轉速選取；

式中：

z—葉片數；

(6)葉片包角：

式中：

—葉片包角,算出后根據葉片數及實際情況適當調整，°；

ns—比轉速；

d2—葉輪出口直徑，mm；

dj-葉輪進口直徑，mm。

在一些實施方式中，外徑修正系數kd2按以下公式確定：

當ns＝20～120時：

kd2＝-0.118q^0.81n^0.31h^-0.44+1.56

當ns＝120～300時：

kd2＝0.946q^0.53n^0.03h^-0.72

式中：

kd2—外徑修正系數；

ns—比轉速；

q—流量，m³/h；

n—轉速，r/min；

h-揚程，m。

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

kb2＝11.38q^-0.52n^-0.02h^-1.77+0.825

當ns＝120～300時：

kb2＝3.51q^0.18n^0.68h^-1.07

式中：

kb2—出口寬度修正系數；

ns—比轉速；

q—流量，m³/h；

n—轉速，r/min；

h-揚程，m。

本發明公開的一種噴涂離心清水泵葉輪設計方法經過噴涂技術處理后會改變葉輪內壁液流的邊界層、液體流態隨之發生較大改變，液體紊流及局部小漩渦減小，致使泵效率發生較大幅度提升；同時，減少設計成本并且大幅度縮短設計周期，以達到對噴涂離心清水泵葉輪更加精準高效的設計效果。

附圖說明

圖1是本發明的噴涂離心清水泵葉輪設計方法中葉輪的結構示意圖；

圖2是本發明的噴涂離心清水泵葉輪設計方法中泵葉輪的另一視角的結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明作進一步詳細的說明。

參照圖1和圖2：本發明的噴涂離心清水泵葉輪設計方法，對離心清水泵葉輪內表面進行噴涂技術處理，其中噴涂技術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，由于經過噴涂技術處理后會改變葉輪內壁液流的邊界層、液體流態隨之發生較大改變，液體紊流及局部小漩渦減小，致使泵效率發生較大幅度提升。對噴涂離心泵效率估算公式η進行了修正，對噴涂離心泵葉輪的進口直徑dj、葉輪外徑d2、葉輪出口寬度b2、葉片數z和葉片包角進行優化設計，主要由以下關系式確定：

(1)噴涂離心清水泵效率公式修正：

式中：

η—效率；

ns—比轉速；

q—流量，m³/h；

n—轉速，r/min；

h—揚程，m；

(2)葉輪進口直徑：

式中：

dj—葉輪進口直徑，mm；

d0—葉輪進口當量直徑，mm；

dh—葉輪輪轂直徑，mm；

ns—比轉速；

q—流量，m³/h；

n—轉速，r/min；

(3)葉輪出口直徑：

其中：

優選的，當ns＝20～120時，kd2＝-0.118q^0.81n^0.31h^-0.44+1.56；優選的，當ns＝120～300時，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；

ns—比轉速；

q—流量，m³/h；

n—轉速，r/min；

(4)葉輪出口寬度：

其中：

優選的，當ns＝20～120時，kb2＝11.38q^-0.52n^-0.02h^-1.77+0.825；優選的，當ns＝120～300時，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；

ns—比轉速；

q—流量，m³/h；

n—轉速，r/min；

(5)葉片數：

z＝4～8

其中葉片數z根據比轉速選取；

式中：

z—葉片數；

(6)葉片包角：

式中：

—葉片包角,算出后根據葉片數及實際情況適當調整，°；

ns—比轉速；

d2—葉輪出口直徑，mm；

dj-葉輪進口直徑，mm。

本發明公開的一種噴涂離心清水泵葉輪設計方法減少設計成本并且大幅度縮短設計周期，以達到對噴涂離心清水泵葉輪更加精準高效的設計效果。

以上所述的僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明創造構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發明的保護范圍。