低比转速高速复合叶轮离心泵的设计方法是什么？请中联的朋友帮忙解答

根据传统的观点,比转速低于30就不宜设计离心泵,主要原因是在小流量工况下叶轮流道内容易产生回流和脱流,特别是对高速离心泵更容易发生这种情况,从而导致小流量工况下的工作不稳定现象以及效率偏低。如何设计低比转速高速诱导轮离心泵使之具有较高的效率、扬程系数和汽蚀性能及稳定的扬程流量特性线便是泵设计研究者的首要任务之一。

根据对高速离心泵的设计和实践,发现采用长、中、短叶片相间的复合叶轮是设计高性能高速离心泵的最有效途径之一[1]~[3]。复合叶轮具有有效阻止涡流及脱流的产生和发展,能够改善叶轮流道里的扩散程度,并能够提高扬程系数的优点。由于设计了复合叶轮,就突破了传统的离心泵比转速为30的下限,并可延拓到16以下,这就大大拓宽了离心泵的应用范围。

最早提出复合叶轮结构的学者是前苏联的П.Р.ХЛОПЕНКОВ,他认为复合叶轮实质上是一种两级叶轮,在第一级叶轮的流道内,主要以压力的形式增加液流的单位能量,液流与叶片相互作用的过程随着液流从第一级叶片前弯过渡到第二级短叶片间的流道内而急剧增加,液流的单位能量以动能的形式迅速增加[4]。文献5表明了转速为50000r/min的日本le-5液体火箭发动机液氢涡轮泵也采用了这种结构的叶轮,但没有给出详细的设计过程和方法。

文献6~8通过对低比转速离心泵进行设计和研究得出,采用复合叶轮设计能使离心泵取得较为理想的性能指标,但研究工况是针对转速为2900r/min不带前置诱导轮的离心泵进行的,因此带有一定的局限性和片面性。由于传统的离心泵速度系数设计方法的各项系数都是在比转速大于30和转速低于3000r/min的工况下取得的[9]~[12],因此设计低比转速和超低比转速(ns<30)高速复合叶轮离心泵时就不能全部照搬现有的速度系数。本章主要阐述高效复合叶轮的设计原理并对低比转速高速复合叶轮离心泵的设计方法进行分析。