半螺旋形吸入室的设计实践

半螺旋形吸入室设计方法探讨摘要：文中比较详细说明了半螺旋形吸入室的计算和设计方法，通过本文的阐述，可以了解到很方便的设计计算出半螺旋形的水力结构图，由于来原于实际，公式的可靠性高，能明显改善泵的汽蚀性，同时提高泵的效率，设计时间和周期能缩短。关键词：半螺旋形吸入室、计算、设计方法吸入室是指从泵进口到叶轮前的一段过流部分，吸入室的作用应是保证液流均匀进入叶轮，减小损失，提高泵的效率和抗汽蚀性能；吸入室设计得好坏，直接影响液流的流动状态，从而影响泵的效率，特别是对泵的汽蚀性能影响更大。吸入室的过流面积计算和径向尺寸的设计显得尤为重要。吸入室分为直锥形吸入室、环形吸入室、半螺旋形吸入室三种，其中前两种吸入室的设计方法较为简单，一般的水泵设计资料上都有说明，这里不再赘述。半螺旋形吸入室的设计及计算相对较为复杂，并且从我们设计的37种半螺旋吸入室，选择了汽蚀性能较好的29种进行分析总结，找出了一定的规律，并且用此理论指导设计的半螺旋形吸入室，取得了较好的设计效果。图11.各断面面积的计算：按图一所示计算各断面面积，隔舌位置位于45°处，以隔舌处断面为0断面，其它各断面按每间隔22.5°等角度分开，计算时假设0-Ⅷ断面为流速相等，流量分布均匀地进入叶轮。因此在计算时可按各断面的平均流速ν=常数来计算。这样通过Ⅷ断面的流量为：QⅧ=Q/2Q为泵的流量；QⅧ为通过Ⅷ断面的流量。其它断面流量分别为i/8×QⅧi为0-Ⅷ由于各断面的流速均匀，平均流速可取ν=（0.7-0.9）V0。V0为叶轮进口流速V0由设计叶轮确定，那么各断面面积的计算就非常地方便：AⅧ=Q/（2ν）AⅧ为Ⅷ断面面积其他断面面积为i/8×AⅧi为0-ⅧⅨ断面面积为A0-Ⅸ=（1.25-1.35）AⅧⅩ断面面积为A0-Ⅹ=（1.5-1.8）AⅧ以上A0-Ⅸ、A0-Ⅹ参数在设计使用时，并没有严格按照O-Ⅷ断面等流速要求设计，主要考虑结构因素影响和Ⅹ-Ⅹ’断面，在保证面积的前提下，能方便光滑过渡到其他断面，AⅨ、AⅩ断面系数选取时，高转速大流量泵选大值，反之取小值。从Ⅹ-Ⅹ’到泵的进口，各断面的面积变化也是有一定规律的，通过对29种规格的吸入室分析，并且与泵进口对比可得：AⅩ-Ⅹ’=(1.25-1.55)ADjAⅪ-Ⅺ’=(1.20-1.45)ADjAⅫ-Ⅻ’=(1.05-1.15)ADjDj为泵进口直径;ADj为泵吸入口面积。以上在设计使用时，对于口径小的参数选大值，反之取小值。Ⅹ-Ⅹ’、Ⅺ-Ⅺ’、Ⅻ-Ⅻ’为吸入室母线与中心线交点到进口的三等分点。在设计时，如果AⅩ-Ⅹ’=2AⅧ，（此公式参考《叶片泵设计手册》机械工业出版社）泵的汽蚀性能较差，有的在达不到设计流量时就已汽蚀。原因可能不完全在于吸入室，泵体的F3面积及泵体与叶轮的匹配，也有可能导致汽蚀性能差，但吸入室的作用是关键的。这一点是值得注意的。2.各断面结构设计和径向尺寸确定按照自己的设计统计和分析，并参考相关资料可得各断面径向尺寸为：RO-O’=(0.60-0.75)D0RO-Ⅳ=(0.9-1)D0RO-Ⅷ=(1.35-1.45)D0RⅩ-Ⅹ’=(1.8-2)D0D0为叶轮吸入口直径径向尺寸的长短,仅供参考，在具体设计过程中，应根据不同泵的结构要求减小或增加泵吸入室的径向尺寸。当减小轴向尺寸长，就要增加径向尺寸；反之减小径向尺寸，即要增加轴向长。关键是保证吸入室的过流面积。3.设计例证a.设计参数：Q=1050m3/h，H=35m，NPSHr=6.5m，η=84%计算主要断面：A0-Ⅷ=30800mm2，A0-Ⅸ=37200mm2，A0-Ⅹ=30800mm2，AⅩ-Ⅹ’=92700mm2，AⅪ-Ⅺ’=90500mm2，AⅫ-Ⅻ’=76000mm2，测试结果:NPSHr=3.8m，η=89%b.设计参数：Q=1650m3/h，H=36m，NPSHr=7.5m，η=84%计算主要断面：A0-Ⅷ=38800mm2，A0-Ⅸ=46800mm2，A0-Ⅹ=69200mm2，AⅩ-Ⅹ’=102900mm2，AⅪ-Ⅺ’=100900mm2，AⅫ-Ⅻ’=97800mm2，测试结果:Q=1500m3/h时即发生汽蚀，泵无法运行使用。4.小结吸入室的设计主要是AⅧ、AⅨ、AⅩ、AⅩ-Ⅹ、AⅪ-Ⅺ等关键断面面积的计算，在保证面积的前提下，结构设计可根据具体情况具体分析确定。以上只是在设计过程中的一点体会，有不妥处请专家和同行们批评指正。