离心油泵性能的影响和叶片型线的关系 叶片型线是离心泵叶轮流面与叶片厚度中分面或叶片工作面的交线。叶片型线是决定叶片实际形状的重要几何要素。叶片型线通过改变叶片表面流体动力负荷来决定离心泵油力性能。一般可以通过三种方式改变叶片型线:⑴固定叶片进口角,改变出口角和包角;⑵固定叶片出口角和包角,改变进口角;⑶固定叶片进口角和出口角,改变包角。以离心泵为例,以离心油泵为例,对第一种改变叶片型线的方式进行过实验研究。 2 叶片设计方法与型线2.叶片设计方法本文采用基于叶片骨面(涡面)的叶片设计理论与方法设计离心油泵叶片。设计时认为液体是理想流体,叶片骨面就是涡面。涡面上有附着(束缚)涡。涡面与S2rn流面形状相同。 叶片设计程序主要用于叶轮改型设计。 (背面)压力差与当地平均相对流速的速度头之比,利用Bern货让方程也负荷系数可以化简为沈加咖pubi油吨Huse.(a)前盖板最大负荷差随扭角的变化利用该程序可以根据给定的离心泵设计参数,设计出叶轮轴面流道,计算出叶片形状,直到画出叶片剪裁图。同时还可以显示流场信息,以便修正设计,实现对设计过程的全程控制。由于程序设计时采用了面向对象的可视化高级语言,所以程序有友好简明的操作界面,大大提高了设计效率。 2.2 叶片型线准三元设计时,保持叶轮轴面尺寸与形状、叶片数和出口部分20°包角范围型线不变,仅仅改变叶片进口附近的形状。表示前后盖板流面上叶片型线的切线方向与叶轮旋转相反方向夹角,即叶片角,随轴面流线长Lm的变化关系。 叶片角的变化2.3叶片表面流体动力负荷系数为了说明叶片型线对叶片油力性能的影响,计算了叶轮内部理想流体的流动,同时也将叶轮设计过程中的流场信息提取出来,画出叶片表面流体动力负荷系数沿无量纲叶片长Lb的分布曲线,负荷系数是叶片压力面(工作面)与吸力面面的相对流速,W表示S2m流面上的平均相对流速。负荷系数越大,叶片压力面与吸力面压力差越高,叶片对液体做功越多,压力面相对流速越低,逆压力梯度增大,越容易引起脱流。不同流面上的负荷系数不相等则不同流面上叶片对液体做功不相等,压力沿叶片宽度方向发生变化,容易引起叶片宽度方向和平行于盖板方向的流动,即二次流动,泊头市泰邦泵阀产生附加油力损失,导致泵性能下降。由可知,无论叶轮还是叶轮,其前盖板流面上的负荷系数随叶片角变化不大,但是后盖板流面上的负荷系数角变化很大,并且叶片角越大,叶片负荷系数越大。因此,后盖板流面上的负荷系数分布可能对叶片油力性能产生较大影响。 (b)后盖板叶片负荷系数变化为了表示叶片型线对8叶片表面流体动力负荷系数的影响作用,本文规定6两个新概念,即叶片扭角4和最大负荷差。叶片扭角表示后盖板流面上最大叶2片角与相同半径处前盖板流面上叶片角之差,用△卩表示,即叶片扭角,表示叶片扭曲程度。AP越大,表示前后盖板流面之间叶片型线差别越大,即叶片扭曲越大;△P=0表示叶片没有扭曲,是圆柱形叶片。 最大负荷差表示后盖板流面上最大叶片负荷系数与相同半径处前盖板流面上负荷系数之差,用△Cw表示最大负荷差越大,前后盖板流面之间的压力差越大,越容易引起二次流。表示最大负荷差随叶片扭角的变化关系。由图可见,扭角△卩越大,最大负荷差ACw也越高,因此可以通过扭角A卩控制叶片油力性能。对一定的比转速叶轮,应该存在使叶轮油力性能最好的最优叶片扭角AP. 3实验结果与讨论为了检验叶片型线对离心油泵性能的影响,建立了离心油泵输送油和粘油时性能实验台。与普通离心泵性能实验装置不同的是该装置安装了油温控制系统,以便控制粘油温度,改变粘油粘度。 说明新设计的叶轮3D-1叶片的进口扭曲规律很好地适应了粘油流场,应用叶片设计理论设计离心油泵叶片有效果。 表示最优工况效率随叶片扭角的变化关系。随着被输送液体粘度的增加,最优叶片扭角有逐渐增大的趋势。当粘度较低时, 最优叶片扭角为4°左右;当粘度较高时,最优叶片扭角为14°左右。得到如下结论:编制的贴体坐标系下的有限差分法离心泵准三元流动分析程序和叶片设计程序能够分析离心叶轮内部流动和设计离心泵叶片。 叶片进口附近的型线对离心油泵的性能有较大影响。 叶片扭角越大,前后盖板流面上的叶片表面流体动力负荷相差也越大;通过叶片扭角,可以控制两流上的叶片负荷差,从而控制叶轮内部二次流。 被输送液体运动粘度低于35cSt时,最优叶片扭角为3°~5°;当粘度高于30cSt时,最优叶片扭角为10.~15°叶轮效率比原有叶轮效率提高2%4%,有较明显的节能效果。 |