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潜水轴流泵水力模型的设计实践

1. 水力模型的设计指导方法

(1)变环量、变轴面速度升力法设计基础 升力法源于叶栅理论，用于轴流泵叶片设计时，做了如下假设：

1)流体介质经过叶片时，各圆柱面流层之间互不干扰。

2)在计算升力时，假定叶片为无限翼展，可以利用二元翼型的试验或理论计算，再加以对直列翼栅的修订。

3)轴流泵的水力效率或水力损失可以通过已有水力模型效率，可以估算。

(2)潜水轴流泵环量的径向分布规律 变环量设计方法的主要着重点是按叶轮机械的流动情况，使环量分布沿叶片径向有变化，即根部和叶梢部(外周缘)负荷较小而中部负荷较大。因此采用变环量设计，正是适应潜水轴流泵内实际流态的一种有效手段。而这手段运用得好坏，关键在于根据具体设计要求，合理选择环量分布规律。

在设计实践中，结合理论分析和模型试验的情况看，推荐用笔者统计回归的计算公式：

Γ(r)=ΚrΓ0

式中 Γ(r)——环量分布函数，r为叶轮半径；Γ0 ——平均分布环量；Κr——径向环量分布系数，Κr=-2.83r2i +4.64ri-0.8，ri为各个圆柱面的半径。

(3)潜水轴流泵轴面速度的分布规律 在设计实践中，结合理论分析和模型试验的情况看， 轴向环量分布系数Κm推荐用计算公式：

Κm=-1.807r2i +3.037ri-0.215 (2)

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潜水轴流泵和混流泵常用的型号为ZQB型和HQB型，出水口直径为350～1400mm。单机流量可超过20×104m3／d。潜污泵的流量范围为3～1000m3／h，扬程为7～40m，功率为0.25～30kW。其中QWB型潜污泵是使用较多的一种，它适用于输送40。C以下的工矿企业排放的工业废水、生活污水、粪便或含有纤维、纸屑等非磨蚀性固体的液体。液体的pH值在5～9范围内，固体颗粒直径小于20mm。被广泛地应用于矿山建设、市政工程以及医院、宾馆、饭店污水杂物的排放，也可用作采油、水处理及农田灌溉等。 

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在潜水轴流泵水力模型设计中，采用合理的环量及轴面速度径向分布规律。针对潜水轴流泵的结构特点，提出合理的轮毂比、叶片数、升力系数及稠密度等叶轮几何参数的确定方法。并提出合理的导叶几何参数的确定方法。依此设计系列效节能、抗汽蚀性能好的新型水力模型；经过试验验证，潜水轴流泵效率达到78%～85%，达到了国外同类产品的技术指标。

潜水轴流泵的电动机与水泵联为一体，电动机在水泵的上方。电动机周围是液体的环形流道，电动机的尺寸是根据功率和转速确定的，这就限制了导叶体的出口尺寸，即导叶体扩散角的大小。为了保证过流面，扩散角一般情况下偏大，这势必增加了扩散损失，降低了水泵的效率。另外，电动机的法兰面太大，几乎挡住了导叶出水口的一半以上，使出水受阻，水流不畅，增加冲击损失，降低泵的效率。