一种固液两相流泵环形压水室的水力设计方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种固液两相流栗压水室水力设计方法，特别是涉及一种固液两相流 栗环形压水室的水力设计方法。
【背景技术】
[0002] 输送含固体颗粒介质的栗称为固液两相流栗，包括杂质栗、无堵塞栗等。它与清水 栗的主要区别在于其对磨损特性和通过能力的要求比较高。因此在其水力设计、结构设计、 材料选择等多方面均需要特别考虑。离心式固液两相流栗用途最广，在杂质栗中所占比例 最大。而离心式固液两相流栗需要压水室对从叶轮流出的介质进一步降低速度、提高压能， 然后在固液两相流栗所输送的介质往往含有较大的固体颗粒，则在对固液两相流栗进行水 力设计时需考虑压水室降低速度、提高压能的能力，而且要确保其良好的介质通过性和耐 磨性。现有的压水室设计没有考虑到含固体颗粒介质时栗内特殊的流动特性，提出一种考 虑固体颗粒直径的压水室水力设计方法很有必要。
【发明内容】
[0003] 为解决上述问题，本发明提供了一种固液两相流栗环形压水室的水力设计方法。 通过改变固液两相流栗压水室几个重要设计参数的确定方法，从而改善固液两相流栗内部 流动状况，提高固液两相流栗压水室对于含杂质液体的通过性和固液两相流栗耐磨性。
[0004] 实现上述目的所采用的设计方法：
[0005] 1.固液两相流栗压水室基圆直径
[0006] 固液两相流栗压水室基圆直径计算公式
[0007]
[0008] 式中，D3-固液两相流栗压水室基圆直径，mm ;
[0009] Q一固液两相流栗流量，m3/s ;
[0010] ns-固液两相流栗比转速；
[0011] η一固液两相流栗转速，r/min ;
[0012] Cg、Cv-固液两相流栗输送介质液相、固相体积分数，％ ;
[0013] emax一固液两相流栗输送介质中固相最大直径，mm ;
[0014] D2一固液两相流栗叶轮直径，mm ;
[0015] 2.固液两相流栗压水室进口宽度
[0016] 液两相流栗压水室进口宽度计算公式
[0017]
[0018] 式中，b3-压水室进口宽度，mm;
[0019] η一固液两相流栗转速，r/min ;
[0020] Q -固液两相流栗流量，m3/s ;
[0021] ns-固液两相流栗比转速；
[0022] D2一固液两相流栗叶轮直径，mm ;
[0023] 3.固液两相流栗环形压水室包角
[0024] 固液两相流栗环形压水室包角计算公式
[0025] Θ " = 360- Θ 〇；
[0026] 6>0=35J03e0497~+3'，Θ。取整。
[0027] 式中，ΘΜ-环形压水室包角，° ;
[0028] Θ。一隔舌安放角，° ;
[0029] 4.隔舌螺旋角、半径
[0030] 隔舌螺旋角计算公式
[0031] α 0= 5。~8。
[0032]
[0033] 式中，α。一隔舌螺旋角，° ;
[0034] emax一固液两相流栗输送介质中固相最大直径，mm ;
[0035] D2一固液两相流栗叶轮直径，mm ;
[0036] Dd-扩散管出口直径，mm ;
[0037] 5.固液两相流栗环形压水室断面形状及面积
[0038] 固液两相流栗环形压水室断面形状采用半圆形断面，方便铸造成型、利于加工。
[0039] 各断面面积确定公式如下：
[0040]
[0041 ]
[0042]
[0043] Fli = 2 (h+D 2_D3) R+0. 5 π R2
[0044] 式中，F8-压水室第八断面面积，cm2;
[0045] V3一压水室断面的平均速度，m/s ;
[0046] k3-速度系数，k3取值为0· 385~0· 425,比转速大者取小值；
[0047] Fy-压水室第 γ 断面面积，γ 取值 1，、2、3、4、5、6、7, cm2;
[0048] Q一固液两相流栗流量，m3/s ;
[0049] H一固液两相流栗扬程，m ;
[0050] g一重力加速度，m/s2;
[0051] h-压水室断面过渡段高度，mm;
[0052] R-压水室涡室断面半径，mm;
[0053] 6.固液两相流栗扩散管形状及布置方式
[0054] 扩散管采取切向布置，切于第八断面、利于固相介质顺利随液流流出压水室。扩散 管扩散角范围Θ =10°~13°，扩散管高度L确定方法如下：
[0055] L = (tan Θ+1. 〇5) D3
[0056]
[0057] 式中，Θ-扩散管扩散角，° ;
[0058] L-扩散管高度，mm;
[0059] Dd-扩散管出口直径，謹；
[0060] D3一固液两相流栗压水室基圆直径，mm ;
[0061] Q -固液两相流栗流量，m3/s ;
[0062] emax一固液两相流栗输送介质中固相最大直径，mm ;
[0063] V-固液两相流栗出口经济速度，V = 2. 4~4m/s ;
[0064] 本发明的有益效果是：根据本设计方法所设计的固液两相流栗压水室能够改善栗 内流动状况，提高固液两相流栗压水室对于含杂质液体的通过性和固液两相流栗耐磨性。
【附图说明】
[0065] 图1是本发明一个实施例的压水室轴面投影图及压水室流道断面图
[0066] 图2是同一个实施例的固液两相流栗结构图
[0067] 图中：1.固液两相流栗压水室基圆直径，2.隔舌安放角，3.扩散管高度4.扩散管 扩散角，5.扩散管出口直径，6.隔舌螺旋角，7.压水室进口宽度，8.隔舌半径，9.压水室断 面过渡段高度，10.压水室涡室断面半径，11.叶轮半径，12.叶轮出口宽度。
【具体实施方式】
[0068] 图1和图2共同确定了固液两相流栗的压水室的形状。它能够改善栗内流动状况， 提高固液两相流栗压水室对于含杂质液体的通过性和固液两相流栗耐磨性。固液两相流栗 环形压水室断面形状采用半圆形断面，方便铸造成型、利于加工。扩散管采取切向布置，切 于第八断面、利于固相介质顺利随液流流出压水室。Dd为扩散管出口直径，应为标准直径， 便于和现有法兰先匹配。满足Dd为标准直径及扩散管内介质流动速度在经济流速范围内 的情况下，L尽量取小值，减小固液两相流栗整体装置的外形尺寸。本发明通过以下几个关 系式来确定固液两相流栗压水室基圆直径（1)、压水室进口宽度（7)、压水室包角、隔舌螺 旋角、隔舌半径出，8)、扩散管扩散角（4)和扩散管高度（3)。
[0071] Θ " = 360- Θ 〇；[0072]
[0069]
[0070] Θ? =35+T,
[0073] α 0= 5。~8。；
[0074]
[0075]
[0076]
[0077]
[0078] Fy = 2 (h+D 2_D3) R+0. 5 JT R2;
[0079] 以上，为本发明专利参照实施例做出的具体说明，但是本发明并不限于上述实施 例，也包含本发明构思范围内的其他实施例或变形例。
【主权项】
1. 一种固液两相流栗环形压水室的水力设计方法，其特征在于：固液两相流栗压水室 结构的几何参数基圆直径适合以下关系：式中，D3-固液两相流栗压水室基圆直径，mm ; Q一固液两相流栗流量，m3/s ; ns一固液两相流栗比转速； η一固液两相流栗转速，r/min ; Cg、Cv-固液两相流栗输送介质液相、固相体积分数，％ ; emax一固液两相流栗输送介质中固相最大直径，mm ; D2一固液两相流栗叶轮直径，mm。2. 如权利要求1所述的一种固液两相流栗环形压水室的水力设计方法，其特征在于： 固液两相流栗压水室结构的几何参数进口宽度适合以下关系：式中，b3-压水室进口宽度，mm ; η一固液两相流栗转速，r/min ; Q一固液两相流栗流量，m3/s ; ns一固液两相流栗比转速； D2一固液两相流栗叶轮直径，mm。3. 如权利要求1所述的一种固液两相流栗环形压水室的水力设计方法，其特征在于： 固液两相流栗压水室的几何参数压水室包角适合以下关系： Θ 8= 360- Θ 0 化=35.303/497"' +3。，Θ。取整。 式中，θ8-准环形压水室包角，° ; Θ 〇一隔舌安放角°。4. 如权利要求1所述的一种固液两相流栗环形压水室的水力设计方法，其特征在于： 固液两相流栗压水室结构的几何参数隔舌螺旋角、半径适合以下关系： α 0= 5。~8。式中，α。一隔舌螺旋角，° ; emax一固液两相流栗输送介质中固相最大直径，mm ; D2一固液两相流栗叶轮直径，mm ; Dd一扩散管出口直径，mm〇5. 如权利要求1所述的一种固液两相流栗环形压水室的水力设计方法，其特征在于： 固液两相流栗准环形压水室断面形状采用半圆形断面，方便铸造成型、利于加工： 各断面面积确定公式如下：Fy= 2 (h+D 2-D3) R+0. 5 π R2式中，F8-压水室第八断面面积，cm2; V3-压水室断面的平均速度，m/s ; k3-速度系数，k3取值为0. 385~0. 425,比转速大者取小值； Fy-压水室第γ断面面积，γ取值l，、2、3、4、5、6、7，cm2; Q一固液两相流栗流量，m3/s ; H一固液两相流栗扬程，m ; g-重力加速度，m/s2; h-压水室断面过渡段高度，mm ; R-压水室涡室断面半径，mm。6.如权利要求1所述的一种固液两相流栗环形压水室的水力设计方法，其特征在于： 扩散管采取切向布置，切于第八断面、利于固相介质顺利随液流流出压水室。扩散管扩散角 范围Θ =10°~13°，扩散管高度L确定方法如下： L = (tan Θ +1. 05) D3 式中，Θ-扩散管扩散角，° ;L一扩散管高度，mm ; Dd一扩散管出口直径，mm ; D3一固液两相流栗压水室基圆直径，mm ; Q一固液两相流栗流量，m3/s ; emax一固液两相流栗输送介质中固相最大直径，mm ; V-固液两相流栗出口经济速度，V = 2. 4~4m/s。
【专利摘要】本发明涉及一种固液两相流泵环形压水室的水力设计方法。它给出了固液两相流泵压水室基圆直径、固液两相流泵压水室进口宽度、环形压水室包角、隔舌螺旋角与半径、扩散管扩散角和扩散管高度的设计公式。根据本设计方法设计的固液两相流泵压水室能很好保证固液两相流泵对含较大固体颗粒介质的通过性，在水力损失较小的情况下改善压水室内流动状况，提高固液两相流泵压水室水力效率和固液两相流泵耐磨性。
【IPC分类】F04D7/04
【公开号】CN105156336
【申请号】CN201510351458
【发明人】朱荣生, 陈宗良
【申请人】江苏国泉泵业制造有限公司
【公开日】2015年12月16日
【申请日】2015年6月24日