一種大型高溫高壓透平泵用葉片設(shè)計(jì)方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)提供了一種大型高溫高壓透平泵用葉片設(shè)計(jì)方法，以透平泵葉輪外徑為基礎(chǔ)，利用幾個(gè)關(guān)系式來(lái)確定葉片的主要幾何參數(shù)，主要包括：葉片液流角β'

Design method of blade for large high temperature and high pressure turbine pump

The invention provides a design method for blade of high temperature and high pressure turbine pump, turbine pump with impeller diameter as the foundation, the main geometric parameters, to determine the relationship between the use of several leaves mainly include: the blade flow angle beta '

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種大型高溫高壓透平泵用葉片設(shè)計(jì)方法
本專利技術(shù)屬于泵設(shè)計(jì)和制造領(lǐng)域，涉及一種透平泵用葉片的設(shè)計(jì)，尤其適用于高溫高壓環(huán)境。
技術(shù)介紹
透平泵是一種可逆式水力機(jī)械，在發(fā)電等行業(yè)被廣發(fā)使用，然而現(xiàn)有的透平泵用葉片在高溫高壓環(huán)境下使用效率并不高，而一種新型的內(nèi)部中空的葉片能在高溫高壓環(huán)境下穩(wěn)定運(yùn)行；然而對(duì)于透平泵用葉片的設(shè)計(jì)，現(xiàn)有的方法主要采用一元、二元和三元理論設(shè)計(jì)葉片，對(duì)葉輪內(nèi)的流動(dòng)作出一系列的假設(shè)，用具有不同規(guī)律的流動(dòng)，代替葉輪內(nèi)的復(fù)雜流動(dòng)，這種設(shè)計(jì)方法比較復(fù)雜，而且對(duì)于這種新型的內(nèi)部中空的葉片并不適用。專利申請(qǐng)?zhí)?01610059473.8公開(kāi)了一種葉片設(shè)計(jì)方法，能夠使空化初生得到推遲，提高初生空化性能，但在高溫高壓工況下效果不明顯。專利申請(qǐng)?zhí)枮?01610259479.X公開(kāi)了一種空心葉片壁厚控制方法，但沒(méi)有給出葉片其他參數(shù)的控制方法，且不適用于高溫高壓環(huán)境。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
為了克服以上問(wèn)題，本專利技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)透平泵用葉片設(shè)計(jì)方法進(jìn)行改進(jìn)，提供一種新的透平泵用葉片優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。本專利技術(shù)可以對(duì)葉片的幾何參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，達(dá)到透平泵的設(shè)計(jì)性能曲線與要求的性能曲線重合的效果，特別適用于高溫高壓的場(chǎng)合。本專利技術(shù)以透平泵葉輪外徑為基礎(chǔ)，利用以下幾個(gè)關(guān)系式來(lái)確定葉片的主要幾何參數(shù)，主要包括：葉片液流角β'1，葉片進(jìn)口角β1，葉片出口角β2，葉片平坦部分厚度s1，葉片彎曲部分厚度s2，葉片工作面厚度b1，葉片背面厚度b2，葉片截面長(zhǎng)度L1、L2、L3，工作面曲率半徑R1，背面曲率半徑R2。本專利技術(shù)的技術(shù)方案是：一種大型高溫高壓透平泵用葉片設(shè)計(jì)方法，所述設(shè)計(jì)方法滿足：β1＝Δβ+β1′(4)b1＝b2＝k1s(10)L1＝k2L2＝k3L3(13)式中：β'1a——葉片前蓋板邊緣液流角，單位：度；β'1b——葉片中軸線處液流角，單位：度；β'1c——葉片后蓋板邊緣液流角，單位：度K——修正系數(shù)；V0——葉輪進(jìn)口軸面速度，單位：米/秒；u1——計(jì)算點(diǎn)液體的圓周速度，單位：米/秒；β1——葉片進(jìn)口角，單位：度；Δβ——正沖角，單位：度；β2——葉片出口角，單位：度；H——單級(jí)揚(yáng)程，單位：米；n——轉(zhuǎn)速，單位：轉(zhuǎn)/分鐘；ns——比轉(zhuǎn)速；Q——流量，單位：立方米/秒；A1——系數(shù)；A2——系數(shù)；D2——葉輪外徑，單位：米；z——葉片數(shù)；s1——葉片平坦部分厚度，單位：毫米；s2——葉片彎曲部分厚度，單位：毫米；b1——葉片工作面厚度，單位：毫米；b2——葉片背面厚度，單位：毫米；k1——系數(shù)；kL——系數(shù)，與轉(zhuǎn)數(shù)有關(guān)；L1——葉片截面長(zhǎng)度，單位：毫米；L2——葉片截面長(zhǎng)度，單位：毫米；L3——葉片截面長(zhǎng)度，單位：毫米；k2——系數(shù)；k3——系數(shù)；R1——工作面曲率半徑，單位：米；R2——背面曲率半徑，單位：米。進(jìn)一步，所述修正系數(shù)K取0.9～1.1。進(jìn)一步，所述正沖角Δβ取5°～20°。進(jìn)一步，所述系數(shù)k1取0.2～0.4。進(jìn)一步，所述系數(shù)k2取0.3～0.7。進(jìn)一步，所述系數(shù)k3取0.4～0.7。公式(1)、(2)、(3)為葉片液流角β'1不同計(jì)算點(diǎn)的方法，受計(jì)算點(diǎn)液體圓周速度u1影響，系數(shù)K進(jìn)行修正。本專利技術(shù)的有益效果是：提供一種快速設(shè)計(jì)新型透平泵葉片的方法，節(jié)省人力，提高了揚(yáng)程和效率，拓寬了高效區(qū)的范圍，并且提高了透平泵的運(yùn)行可靠性。附圖說(shuō)明圖1是本專利技術(shù)一個(gè)實(shí)施例的透平的平面投影圖。圖2是本專利技術(shù)一個(gè)實(shí)施例的透平泵用葉片的截面圖。圖中：1.翼尾，與后蓋板相連；2.翼尖，與前蓋板相連；3.工作面；4.背面。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本專利技術(shù)作進(jìn)一步描述。圖1是本專利技術(shù)一個(gè)實(shí)施例的透平的平面投影圖。圖2是本專利技術(shù)一個(gè)實(shí)施例的透平泵用葉片的截面圖，所述翼尾1與透平后蓋板相連接，所述翼尖2與透平前蓋板相連，工作面3與背面4設(shè)于翼尾1和翼尖2之間。本專利技術(shù)以透平泵葉輪外徑為基礎(chǔ)，利用以下幾個(gè)關(guān)系式來(lái)確定葉片的主要幾何參數(shù)，主要包括：葉片液流角β'1，葉片進(jìn)口角β1，葉片出口角β2，葉片平坦部分厚度s1，葉片彎曲部分厚度s2，葉片工作面厚度b1，葉片背面厚度b2，葉片截面長(zhǎng)度L1、L2、L3，工作面曲率半徑R1，背面曲率半徑R2。一種大型高溫高壓透平泵用葉片設(shè)計(jì)方法，所述設(shè)計(jì)方法滿足：β1＝Δβ+β1′(4)b1＝b2＝k1s(10)L1＝k2L2＝k3L3(13)式中：β'1a——葉片前蓋板邊緣液流角，單位：度；β'1b——葉片中軸線處液流角，單位：度；β'1c——葉片后蓋板邊緣液流角，單位：度K——修正系數(shù)；V0——葉輪進(jìn)口軸面速度，單位：米/秒；u1——計(jì)算點(diǎn)液體的圓周速度，單位：米/秒；β1——葉片進(jìn)口角，單位：度；Δβ——正沖角，單位：度；β2——葉片出口角，單位：度；H——單級(jí)揚(yáng)程，單位：米；n——轉(zhuǎn)速，單位：轉(zhuǎn)/分鐘；ns——比轉(zhuǎn)速；Q——流量，單位：立方米/秒；A1——系數(shù)；A2——系數(shù)；D2——葉輪外徑，單位：米；z——葉片數(shù)；s1——葉片平坦部分厚度，單位：毫米；s2——葉片彎曲部分厚度，單位：毫米；b1——葉片工作面厚度，單位：毫米；b2——葉片背面厚度，單位：毫米；k1——系數(shù)；kL——系數(shù)，與轉(zhuǎn)數(shù)有關(guān)；L1——葉片截面長(zhǎng)度，單位：毫米；L2——葉片截面長(zhǎng)度，單位：毫米；L3——葉片截面長(zhǎng)度，單位：毫米；k2——系數(shù)；k3——系數(shù)；R1——工作面曲率半徑，單位：米；R2——背面曲率半徑，單位：米。所述修正系數(shù)K取0.9～1.1。所述正沖角Δβ取5°～20°。所述系數(shù)k1取0.2～0.4。所述系數(shù)k2取0.3～0.7。所述系數(shù)k3取0.4～0.7。公式(1)、(2)、(3)為葉片液流角β'1不同計(jì)算點(diǎn)的方法，受計(jì)算點(diǎn)液體圓周速度u1影響，系數(shù)K進(jìn)行修正。以上為本專利技術(shù)專利參照幾個(gè)實(shí)施例所做出的具體說(shuō)明，但是本專利技術(shù)專利并不局限于上述實(shí)施例，也包含本專利技術(shù)專利構(gòu)思范圍內(nèi)的其它實(shí)施例或變形例。本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種大型高溫高壓透平泵用葉片設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述設(shè)計(jì)方法滿足：

【技術(shù)特征摘要】
1.一種大型高溫高壓透平泵用葉片設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述設(shè)計(jì)方法滿足：β1＝Δβ+β′1(4)b1＝b2＝k1s(10)L1＝k2L2＝k3L3(13)式中：β'1a——葉片前蓋板邊緣液流角，單位：度；β'1b——葉片中軸線處液流角，單位：度；β'1c——葉片后蓋板邊緣液流角，單位：度K——修正系...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：司翔宇，王秀禮，朱榮生，盧永剛，鐘偉源，李揚(yáng)，張國(guó)玉，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：江蘇大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：江蘇,32