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专利号: 2018111329260
申请人: 西华大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2024-08-27
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种饱和功率特性离心叶轮几何参数的迭代计算方法,其特征在于:它根据Stodola以势流理论导出的离心泵基本方程,当离心泵的水功率P达最大值时,反解出离心叶轮几何参数,此时设定叶轮旋转角速度及抽送介质重度为常数ω﹑γ,且叶轮通过的理论流量Qd为给定设计点理论流量QTd,叶轮产生的理论扬程HT为设计点给定理论扬程HTd,其中在反解离心叶轮的几何参数时采用迭代求解的计算方法;

根据Stodola的离心泵基本方程导出,当水功率有最大值时:理论扬程:

同时得到水功率:

假定叶轮几何参数及γ、ω是给定常数,上述方程表明,HT和P分别是QT的一次及二次函数,现将上述式中的所含常数的两个组合值记为常数k和a,即令可简化为:

HT=‑kQT+a

2

P=γ(‑kQT+aQT)

取两个特定值 a=2HTd,得到

其中,HT为理论扬程,P为水功率,R2为叶轮半径,b2为叶轮出口宽度,Z为叶片数,β2为叶片出口安放角,ψ2为叶片出口安放角,D0为叶轮进口直径,且ω为叶轮的旋转角速度;所述反解离心叶轮几何参数时采用迭代求解的计算方法,主要包括以下步骤:S1、确定离心泵的设计点流量Qd、扬程Hd和转速n计算泵的比转速ns,且根据公式确定b2﹑ψ2﹑D0、Z、ω、水力效率ηh、容积效率ηv、η,同时确定了叶轮在设计点的理论流量及理论扬程:QTd=Qd/ηv,HTd=Hd/ηh,且机械效率ηm=η/ηhηv,其中η为泵设计的总效率,这样根据满足条件可以求解得到:S2、利用S1中确定和求得的参数计算出新的ηv、ηm,如果计算出来的ηv、ηm不等于本轮计算开始根据经验公式确定的ηv、ηm,应转入S3中的计算;

S3、第二轮计算中暂不改变S1中初始确定的ηv值,而把S1中初始确定和计算出的ηm平均值作为第二轮计算初始的机械效率值,并以设定的泵设计的总效率值η应等于三个分效率之积的原则重新确定第二轮的初始ηh值,重新计算叶轮几何参数,直到最后一次计算中初始的和最终的ηm相等为止,在ηm收敛后,在保持ηm不变条件下,同样以平均ηv值为依据计算ηm,重复计算过程,直至最后一次计算中的ηv初始值与最终值相等为止;这样重复计算直到最后一次计算中,ηv和ηm的假定值都等于它们的由最后计算所得到的几何参数决定的计算值;

S4、输出最后一次计算确定的叶轮几何参数,全部计算结束。

2.根据权利要求1所述的一种饱和功率特性离心叶轮几何参数的迭代计算方法,其特征在于:所述迭代计算方法中利用几何参数计算ηv时,根据ηv=Qd/QTd=Qd/(Qd+q)公式求解,其中q为叶轮前泵腔返回泵入口处的泄漏量。

3.根据权利要求2所述的一种饱和功率特性离心叶轮几何参数的迭代计算方法,其特征在于:所述q的计算方法主要包括以下步骤:S51、首先假设λ值,然后根据下列公式计算hc和q,

其中,Rc为前泵腔最低点C的半径,b为叶轮入口密封间隙宽度,l为密封间隙轴向长度,Rd为叶轮进口外圆半径;

S52、然后根据下列公式计算雷洛数Re,

其中,v指水的动力粘度系数;

S53、再根据下列公式计算反解λ

‑0.25 5 ‑2 5 6

λ=0.3164Re ,Re≤10,或λ=(1.8lgRe‑1.5) ,10≤Re≤3×10;

S54、如果λ的计算值不等于S51中的假定λ值,则以反解值作为新的假定值重新进行S51~S53计算,直到λ的计算值等于假定值相等,则可以计算出泄漏量q。

4.根据权利要求1所述的一种饱和功率特性离心叶轮几何参数的迭代计算方法,其特征在于:所述迭代计算方法中利用几何参数计算ηm时,根据公式可以求得:其中,ΔN1指泵的轴承,密封处的机械损失功率,ΔN1=(0.01~0.03)γQTdHTd/η,‑4 0.134 3 2ΔN2指叶轮的圆盘摩擦损失功率,ΔN2=1.33×10 ρRe (ωR2) (2R2),ρ为介质密‑6 2度,圆盘雷诺数 ν指介质的动力粘性系数,对常温清水,ν=10 m/s。