基于水力损失计算的离心泵叶轮叶片出口安放角计算方法研究

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离心泵叶轮叶片出口安放角是离心泵叶轮的重要几何结构参数之一,对离心泵的效率有很大的影响。但在目前的离心泵水力设计过程中,设计者们需要凭借经验在较大的范围(20°~40°)选取离心泵叶轮叶片出口安放角,如此一来就会使得设计出来的离心泵效率具有一定的偶然性。为了提高离心泵的效率,文章在泵叶轮内水力损失计算的基础上,通过推导建立了叶轮水力效率和流量、转速、叶片数、比转速、出口安放角及叶轮设计参数的函数关系。从提高叶轮水力效率的角度研究了叶轮叶片出口安放角、叶轮进口直径系数k0、叶片数的最佳搭配方法,主要工作和研究成果有:  1.采用损失模型法计算水力损失,将水力损失带入水力效率计算公式,通过推导建立了叶轮水力效率和叶轮主要几何结构参数之间的关系;依此关系利用MATLAB编写了水力效率计算程序,在离心泵性能参数要求已知的条件下,绘制出了不同叶片数、不同k0取值、不同出口安放角下水力效率曲线图;依据此图像,分别研究了叶轮进口设计系数k0对离心泵水力效率的影响以及出口安放角β2、叶片数Z对水力效率的影响;以叶轮水力效率最高为目标,提出了将叶轮进口设计系数k0、叶轮叶片数 Z、出口安放角β2进行综合选择的方法。  2.依据上述方法,对一台性能要求为 Q=100m3/h、H=34m、n=2900r/min的离心泵进行叶片数及出口角的优化选择。依据这台离心泵性能要求编写了水力效率计算程序,绘制出不同叶片数下、叶片出口安放角的和水力效率关系图。从关系图可得到,叶轮进口设计系数k0=4.2,叶片数和出口安放角分别为:Z=6,β2=28°时,叶轮水力效率最高。  3.通过数值计算获得了改进前后离心泵的水力效率预测值,通过对比发现新设计出来的离心泵叶轮在0.6Q~1.2Q流量工况下的水力效率均获得提高,而设计工况下的水力效率约提高了2%。实例证明:文中方法进行叶片出口安放角和叶片数选择,可以避免采用传统水力设计出口安放角的盲目性,能设计出具有较佳水力效率的叶轮。
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