中浓纸浆泵的设计方法

在中浓纸浆泵的设计方面，由于的泵业公司起步早，已经有系列化的产品，并且有充足的资金从事的纸浆泵以及关键问题的研究工作，这也使得公表的资源非常有限。国内中浓纸浆泵发展始于1987年陈克复的研究，目前中浓纸浆泵的设计普通采用清水泵的低比转速泵的加大流量设计法或相似设计法。

高扬程中浓纸浆泵的设计实际是一个依赖经验积累的过程，不能按照清水泵的设计方法。例如设计中叶轮的结构比较，具有排气孔和背叶片，同时还要考虑叶轮气孔与二次分离叶片的匹配，与真空系统的匹配，与湍流发生器的匹配等诸多问题。由于中浓浆料的不透明性，使得常规的流场测试手段难以使用，得不到具体的内部流动形态。输送介质的性和对纸浆泵内部流动机理的不明确性是造成设计困难的两个主要原因。实际上，在造纸工艺中，由于对纸浆悬浮液流动流变特性了解不够深刻，造纸设备的设计通常都较保守，尺寸过大，导致过大的能量损耗。中浓纸浆泵的设计也不例外。鉴于中浓纸浆泵设计经验和统计数据的缺失，中浓纸浆泵的设计应该在参照清水泵设计方法的基础上，同时考虑中浓浆料的特性对一些设计参数进行调整。下面简单介绍几种常用的清水泵设计方法。普通清水泵设计叶轮的主要方法有相似换算法和速度系数法。

相似换算法也称模型法，是利用相似理论参考原型机进行尺寸的缩放。速度系数法也是一种相似换算法，其建立在对大量水力模型统计的基础上。相似换算法的优点是简单。只要找到比转速相似的水力模型，可以很快的设计出新泵模型。但是通常设计的泵性能很难超过模型泵的性能。英国泵专家Anderson于1938年提出了离心泵的面积比原理。面积比法的原理是:离心泵叶轮对蜗壳的流动面积之比是泵的扬程、流量和功率等特性的主要决定因素，泵在佳效率时的流量是由叶轮的出口面积和蜗壳的喉部面积的比值决定的。通过对水力模型的统计，比转速与面积比之间的关系。由于中浓漂白过程中，操作条件对离心泵的扬程要求比较高。在本项目要求的操作条件范围内，属于中低比转速离心泵。低比转速离心泵的两个主要问题是容易出现驼峰现象和容易过载。对于低比转速离心泵，重要和普遍采用的方法是加大流量系数法。

加大流量法相当使叶轮运行在高比转速泵的低流量区域。尽管加大流量法设计的泵佳效率不在设计流量点，但是效率还是同等设计要求下的泵的效率要高。加大流量法设计中的重要参数主要是放大系数，根据对大量低比转速泵水力模型统计，已有一些推荐系数的选择。根据加大流量法的设计思想，过载是加大流量法容易出现的问题。为了解决加大流量设计法容易出现功率过载的现象，目前有无过载理论方法来设计具有饱和功率曲线的低比转速泵。无过载理论主要建立了大轴功率点的流量系数与滑移系数和出口安放角之间的关系。通过选择泵的几何参数及其相互关系满意的轴功率曲线。低比转速泵容易出现的另一个现象是驼峰。复合叶片]是解决低比转速泵驼峰、效率低及易过载的一种解决方法。复合叶片指在叶轮的长叶片中间加设短叶片。加设短叶片相当于增大叶轮入口的排挤系数，叶轮流道之间的轴向旋涡，控制长叶片背面的脱流。短叶片的设置可以叶轮和泵体内的速度分布，增加叶轮扬程。