中濃紙漿泵的設計方法

在中濃紙漿泵的設計方面，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鍵問題的研究工作，這也使得公表的資源非常有限。國內(nèi)中濃紙漿泵發(fā)展始于1987年陳克復的研究，目前中濃紙漿泵的設計普通采用清水泵的低比轉(zhuǎn)速泵的加大流量設計法或相似設計法。

高揚程中濃紙漿泵的設計實際是一個依賴經(jīng)驗積累的過程，不能按照清水泵的設計方法。例如設計中葉輪的結(jié)構(gòu)比較，具有排氣孔和背葉片，同時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題。由于中濃漿料的不透明性，使得常規(guī)的流場測試手段難以使用，得不到具體的內(nèi)部流動形態(tài)。輸送介質(zhì)的性和對紙漿泵內(nèi)部流動機理的不明確性是造成設計困難的兩個主要原因。實際上，在造紙工藝中，由于對紙漿懸浮液流動流變特性了解不夠深刻，造紙設備的設計通常都較保守，尺寸過大，導致過大的能量損耗。中濃紙漿泵的設計也不例外。鑒于中濃紙漿泵設計經(jīng)驗和統(tǒng)計數(shù)據(jù)的缺失，中濃紙漿泵的設計應該在參照清水泵設計方法的基礎上，同時考慮中濃漿料的特性對一些設計參數(shù)進行調(diào)整。下面簡單介紹幾種常用的清水泵設計方法。普通清水泵設計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進行尺寸的縮放。速度系數(shù)法也是一種相似換算法，其建立在對大量水力模型統(tǒng)計的基礎上。相似換算法的優(yōu)點是簡單。只要找到比轉(zhuǎn)速相似的水力模型，可以很快的設計出新泵模型。但是通常設計的泵性能很難超過模型泵的性能。英國泵專家Anderson于1938年提出了離心泵的面積比原理。面積比法的原理是:離心泵葉輪對蝸殼的流動面積之比是泵的揚程、流量和功率等特性的主要決定因素，泵在佳效率時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。通過對水力模型的統(tǒng)計，比轉(zhuǎn)速與面積比之間的關系。由于中濃漂白過程中，操作條件對離心泵的揚程要求比較高。在本項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)速離心泵的兩個主要問題是容易出現(xiàn)駝峰現(xiàn)象和容易過載。對于低比轉(zhuǎn)速離心泵，重要和普遍采用的方法是加大流量系數(shù)法。

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