本发明涉及一种无阻塞喷射泵的水力设计方法，设计一台有较好无阻塞性能和较高效率的无阻塞泵，本发明通过模拟计算，分析无阻塞喷射泵的各项参数对其效率、无阻塞性能和汽蚀性能的影响，并给出了保证无阻塞泵良好性能各项参数的计算公式。所述的无阻塞泵主要由喷嘴(1)、喉管(2)、扩散管(3)三部分组成，其主要设计以下几个关键参数，主要包括：喷嘴规格，面积比R，流量比q，喉嘴距Lc，喉管的长度L，喉部进口过渡半径R1、R2和喉管入口处摩擦阻力系数等，在给出相应的设计要求参数(流量Q、扬程H等)情况下，实现上述目的，其优点是：无阻塞性能好，效率高，适用范围更广泛。
1.一种无阻塞泵的水力设计方法，所述的无阻塞泵主要由喷嘴(1)、喉管(2)、扩散管(3)三部分组成，无阻塞泵的性能主要和喷嘴规格，喉部面积比R，喉嘴距Lc，喉管的长度L，喉管入口处摩擦阻力系数有关，通过模拟计算，分析无阻塞泵的各项参数对其效率和汽蚀性能的影响，根据设计要求流量Q，扬程H参数，所设计无阻塞泵的喷嘴规格，喷嘴过流面积与喉部过流面积的喉部面积比R，喉嘴距Lc，喉管的长度L由以下公式确定：首先根据无因次特性曲线求得无因次流量比M，求得所需要的动力液流量Q1，喷嘴规格，喉部面积比R，从而确定喉管规格，计算所需喷嘴过流面积Fj公式如下：
无阻塞泵的喉部面积比取0.2至0.4，取R＝0.3时无阻塞泵的效率最高，且保证泵的无阻塞性能，因此无阻塞泵的喉部过流面积Ft由以下公式确定：Fj＝R·Ft＝(0.2～0.4)Ft
所述的水力设计方法，根据流体在喉管内压力的变化，最优喉管长度L和喉部面积比有关，最优喉管长度L的确定公式如下：
所述的水力设计方法，喉嘴距Lc对工作流体和被吸流体的混合的影响很大，对泵性能的影响也相当明显，喉嘴距过大其混合过程可能从吸入室就已经开始，使效率有所下降，喉嘴距过大，无阻塞泵的汽蚀性能更好，最优喉嘴距的确定公式如下：
所述的水力设计方法，喉管入口处摩擦损失和局部阻力损失对无阻塞泵的性能影响很大，在喉管入口圆弧过渡，加大喉部进口面积，降低弯管处的局部阻力损失：R1＝(0.8～1.1)D0R2＝(1.15～1.3)D0式中D0—进入管直径，mm；
一种无阻塞泵的水力设计方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种无阻塞泵的水力设计方法，主要涉及一种具有高效率和高汽蚀性能的无阻塞泵的水力设计方法。
背景技术
[0002] 无阻塞泵是一种流体输送机械及混合反应设备，其特点是本身没有运动部件，结构简单，且工作可靠，密封性好，适宜在高温、高压、真空、放射和水下等特殊条件下工作。无阻塞泵通过高速射流提升低速被吸液体的能量，从而增加整体压能，将与其他工作泵组合使用，可提高整个装置的吸程，改善汽蚀性能。正是由于这一系列优点，无阻塞泵在农牧渔业、水利电力、交通运输和环境保护等国民经济各部门都有广泛的应用。然而国内关于无阻塞泵的研究起步较晚，目前国内相关资料还没有一种确切的关于无阻塞泵水力设计方法，本发明将无阻塞泵的水力设计方法公式化，且针对无阻塞泵的效率和汽蚀性能进行优化。
发明内容
[0003] 本发明的目的是给出一种无阻塞泵的水力设计方法，设计一台有较高效率且有较好无阻塞性能的无阻塞泵，本发明通过模拟计算，分析无阻塞泵的各项参数对其效率和汽蚀性能的影响，并给出了保证无阻塞泵良好性能各项参数的计算公式。
[0004] 本发明主要设计以下几个关键参数，主要包括：喷嘴规格，喷嘴过流面积与喉部过流面积的喉部面积比R，喉嘴距Lc，喉管的长度L，喉管入口处摩擦阻力系数等，在给出相应的设计要求参数(流量Q、扬程H等)情况下，实现上述目的，采用的设计方法如下：
[0005] 1.首先根据无因次特性曲线求得无因次流量比M，求得所需要的动力液流量Q1，喷嘴规格，和喷嘴过流面积与喉部过流面积的喉部面积比R的确定是确定喉管规格的依据，计算所需喷嘴过流面积Fj公式如下：
[0006]
[0007] 式中Fj—喷嘴过流面积，mm2；
[0008] Q1—动力液流量，m3/d；
[0009] p1—动力液进口压力，MPa；
[0010] p3—吸入液进口压力，MPa；
[0011] ρ1—动力液密度，Kg/m3；
[0012] 2.无阻塞泵的喉部面积比0.2至0.4，取R＝0.3时无阻塞泵的效率最高，因此无阻塞泵的喉部过流面积Ft由以下公式确定：
[0013] Fj＝R·Ft＝0.3Ft
[0014]
[0015] 式中Fj—喷嘴过流面积，mm2；
[0016] Ft—喉部过流面积，mm2；
[0017] R—喉部面积比；
[0018] v—代表平均流速；
[0019] ν—代表运动粘度；
[0020] d3—喉管直径，
[0021] Re—雷诺数；
[0022] 3.最优喉管长度L的确定公式如下：
[0023]
[0024] 式中L—最优喉管长度，mm；
[0025] d3—喉管直径，
[0026] R—喉部面积比；
[0027] 4.喉嘴距Lc对工作流体和和被吸流体的混合的影响很大，对泵性能的影响也相当明显，喉嘴距过大其混合过程可能从吸入室就已经开始，使效率有所下降，喉嘴距过大，无阻塞泵的汽蚀性能更好，最优喉嘴距的确定公式如下：
[0028]
[0029] 式中Lc—最优喉嘴距，mm；
[0030] d3—喉管直径，
[0031] R—喉部面积比；
[0032] 4.喉管入口处摩擦损失和局部阻力损失对无阻塞泵的性能影响很大，在喉管入口圆弧过渡，加大喉部进口面积，降低弯管处的局部阻力损失，并进行精加工，尽量减少磨阻损失。喉部进口处设计公式如下：
[0033] R1＝(0.8～1.1)D0
[0034] R2＝(1.15～1.3)D0
[0035] 式中D0—进入管直径，mm；
[0036] R1—喉管入口内侧过渡半径，mm；
[0037] R2—喉管入口外侧过渡半径，mm。
[0038] 本发明无阻塞泵的水力设计方法的有益效果如下：经试验验证，相应流量Q、扬程H条件下，在该设计方法下的各项参数，泵的无阻塞性能、效率和汽蚀性能都非常优秀。
附图说明
[0039] 图1是本发明一个实施例的结构简图
[0040] 图中：1.喷嘴，2.喉管，3.扩散管。
具体实施方式
[0041] 下面将提供本发明方法的具体实施过程，步骤如下：
[0042] 计算所需喷嘴的截面积Fj、Ft根据所要求的离心泵扬程H、流量Q、动力液进口压力，吸入液进口压力等采用公式(1)、(2)确定，如下：
[0043]
[0044] Fj＝R·Ft＝0.3Ft (2)
[0045] 最优喉管长度L由公式(3)确定，如下：
[0046]
[0047] 最优喉嘴距由公式(4)确定，如下：
[0048]
[0049] 喉部进口处圆弧过渡由公式(5)、(6)确定，如下：
[0050] R1＝0.95D0 (5)
[0051] R2＝1.15D0 (6)
[0052] 喉管入口处摩擦损失对无阻塞泵的性能影响很大，在喉管入口圆弧过渡，并进行精加工，尽量减少磨阻损失。
[0053] 在该设计方法设计出的无阻塞泵同一实验条件下按照《GB3216-1989离心泵、混流泵、轴流泵和旋涡泵的实验方法》规定的实验方法获取本发明在设计工况下的水力效率，比传统设计方法的无阻塞泵水力效率高2％-5％，且汽蚀性能更优。
