中濃紙漿泵的設(shè)計(jì)方法

在中濃紙漿泵的設(shè)計(jì)方面，由于的泵業(yè)公司起步早，已經(jīng)有系列化的產(chǎn)品，并且有充足的資金從事的紙漿泵以及關(guān)鍵問(wèn)題的研究工作，這也使得公表的資源非常有限。國(guó)內(nèi)中濃紙漿泵發(fā)展始于1987年陳克復(fù)的研究，目前中濃紙漿泵的設(shè)計(jì)普通采用清水泵的低比轉(zhuǎn)速泵的加大流量設(shè)計(jì)法或相似設(shè)計(jì)法。

高揚(yáng)程中濃紙漿泵的設(shè)計(jì)實(shí)際是一個(gè)依賴經(jīng)驗(yàn)積累的過(guò)程，不能按照清水泵的設(shè)計(jì)方法。例如設(shè)計(jì)中葉輪的結(jié)構(gòu)比較，具有排氣孔和背葉片，同時(shí)還要考慮葉輪氣孔與二次分離葉片的匹配，與真空系統(tǒng)的匹配，與湍流發(fā)生器的匹配等諸多問(wèn)題。由于中濃漿料的不透明性，使得常規(guī)的流場(chǎng)測(cè)試手段難以使用，得不到具體的內(nèi)部流動(dòng)形態(tài)。輸送介質(zhì)的性和對(duì)紙漿泵內(nèi)部流動(dòng)機(jī)理的不明確性是造成設(shè)計(jì)困難的兩個(gè)主要原因。實(shí)際上，在造紙工藝中，由于對(duì)紙漿懸浮液流動(dòng)流變特性了解不夠深刻，造紙?jiān)O(shè)備的設(shè)計(jì)通常都較保守，尺寸過(guò)大，導(dǎo)致過(guò)大的能量損耗。中濃紙漿泵的設(shè)計(jì)也不例外。鑒于中濃紙漿泵設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的缺失，中濃紙漿泵的設(shè)計(jì)應(yīng)該在參照清水泵設(shè)計(jì)方法的基礎(chǔ)上，同時(shí)考慮中濃漿料的特性對(duì)一些設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。下面簡(jiǎn)單介紹幾種常用的清水泵設(shè)計(jì)方法。普通清水泵設(shè)計(jì)葉輪的主要方法有相似換算法和速度系數(shù)法。

相似換算法也稱模型法，是利用相似理論參考原型機(jī)進(jìn)行尺寸的縮放。速度系數(shù)法也是一種相似換算法，其建立在對(duì)大量水力模型統(tǒng)計(jì)的基礎(chǔ)上。相似換算法的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單。只要找到比轉(zhuǎn)速相似的水力模型，可以很快的設(shè)計(jì)出新泵模型。但是通常設(shè)計(jì)的泵性能很難超過(guò)模型泵的性能。英國(guó)泵專家Anderson于1938年提出了離心泵的面積比原理。面積比法的原理是:離心泵葉輪對(duì)蝸殼的流動(dòng)面積之比是泵的揚(yáng)程、流量和功率等特性的主要決定因素，泵在佳效率時(shí)的流量是由葉輪的出口面積和蝸殼的喉部面積的比值決定的。通過(guò)對(duì)水力模型的統(tǒng)計(jì)，比轉(zhuǎn)速與面積比之間的關(guān)系。由于中濃漂白過(guò)程中，操作條件對(duì)離心泵的揚(yáng)程要求比較高。在本項(xiàng)目要求的操作條件范圍內(nèi)，屬于中低比轉(zhuǎn)速離心泵。低比轉(zhuǎn)速離心泵的兩個(gè)主要問(wèn)題是容易出現(xiàn)駝峰現(xiàn)象和容易過(guò)載。對(duì)于低比轉(zhuǎn)速離心泵，重要和普遍采用的方法是加大流量系數(shù)法。

加大流量法相當(dāng)使葉輪運(yùn)行在高比轉(zhuǎn)速泵的低流量區(qū)域。盡管加大流量法設(shè)計(jì)的泵佳效率不在設(shè)計(jì)流量點(diǎn)，但是效率還是同等設(shè)計(jì)要求下的泵的效率要高。加大流量法設(shè)計(jì)中的重要參數(shù)主要是放大系數(shù)，根據(jù)對(duì)大量低比轉(zhuǎn)速泵水力模型統(tǒng)計(jì)，已有一些推薦系數(shù)的選擇。根據(jù)加大流量法的設(shè)計(jì)思想，過(guò)載是加大流量法容易出現(xiàn)的問(wèn)題。為了解決加大流量設(shè)計(jì)法容易出現(xiàn)功率過(guò)載的現(xiàn)象，目前有無(wú)過(guò)載理論方法來(lái)設(shè)計(jì)具有飽和功率曲線的低比轉(zhuǎn)速泵。無(wú)過(guò)載理論主要建立了大軸功率點(diǎn)的流量系數(shù)與滑移系數(shù)和出口安放角之間的關(guān)系。通過(guò)選擇泵的幾何參數(shù)及其相互關(guān)系滿意的軸功率曲線。低比轉(zhuǎn)速泵容易出現(xiàn)的另一個(gè)現(xiàn)象是駝峰。復(fù)合葉片]是解決低比轉(zhuǎn)速泵駝峰、效率低及易過(guò)載的一種解決方法。復(fù)合葉片指在葉輪的長(zhǎng)葉片中間加設(shè)短葉片。加設(shè)短葉片相當(dāng)于增大葉輪入口的排擠系數(shù)，葉輪流道之間的軸向旋渦，控制長(zhǎng)葉片背面的脫流。短葉片的設(shè)置可以葉輪和泵體內(nèi)的速度分布，增加葉輪揚(yáng)程。