阅读说明：本技术 一种离心空化泵 (Centrifugal cavitation pump ) 是由 王勇 张国翔 李刚祥 吴璞 于 2020-06-02 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种离心空化泵,包括螺旋形蜗壳和离心转轮,所述离心转轮包括前盖板、直叶片和后盖板,所述前盖板和后盖板之间设有若干均布的直叶片,相邻所述直叶片的进口之间均布若干节流挡墙,且若干所述节流挡墙位于前盖板和后盖板之间；相邻的所述节流挡墙之间设有间隙。本发明可以有效控制下游的溃灭压力,从而达到既能输送有机污水又能控制溃灭强度的要求；这种离心空化泵能尽可能的减小能量损失,为空泡提供更多的溃灭能量。(The invention provides a centrifugal cavitation pump, which comprises a spiral volute and a centrifugal rotating wheel, wherein the centrifugal rotating wheel comprises a front cover plate, straight blades and a rear cover plate, a plurality of uniformly distributed straight blades are arranged between the front cover plate and the rear cover plate, a plurality of throttling retaining walls are uniformly distributed between inlets of adjacent straight blades, and the throttling retaining walls are positioned between the front cover plate and the rear cover plate; and a gap is formed between the adjacent throttling retaining walls. The invention can effectively control the downstream collapse pressure, thereby meeting the requirements of conveying organic sewage and controlling the collapse strength; the centrifugal cavitation pump can reduce energy loss as much as possible and provide more collapse energy for cavitation bubbles.)

一种离心空化泵

技术领域

本发明涉及污水处理领域，特别涉及一种离心空化泵。

背景技术

工农业的不断发展导致越来越多的生活污水、工业污水被直接排放到江河湖泊中，当这些污水超过生态的自我净化能力上限就会导致水体富营养化。在这些富营养化的水源中易于滋生藻类等有害微生物，它们的存在将对人类的饮水健康和水中生物的生存构成巨大威胁，因此针对水体富营养化的杀菌灭藻工作迫在眉睫。

王健博士对一种定子-转子型水力空化发生器的空蚀进行研究。他通过切割一台离心泵的叶轮，再加装与叶轮一起转动的转子，同时在前盖板附近设置定子，设计出这种转子-定子空化发生器。这种由转子-定子的相对运动分别产生三种空化形式，空化主要发生在转子和定子的交界面附近。但是他没有考虑这种空化发生器的出口是否能够产生足够的压力，这种压力一方面能够将污水顺利的排出空化发生器，另一方面下游压力的增加会提高空泡的破灭能量，进而达到强化空化效果的目的。

韩国学者Hyunsoo Kim对一种新型空化发生器的空泡数量和空泡破灭强度进行研究。这种新型空化发生器由壳体和转轮构成，在转轮的外径附近开有32个圆孔，转轮两侧的对应位置开有与圆孔数量相等的凹槽，进口在转轮的一侧，液体通过圆孔进入转轮的另一侧。通过转轮的旋转运动，圆孔与凹槽之间的截面积周期性的改变，进而产生空化。转轮的周期改变导致空泡周期性的脱落，由此增加了空泡的溃灭频率。然而这种空化发生器液体的流动方向在圆孔里发生了改变，先由径向转为轴向，再由轴向转为径向，这样则会增加液体的流动损失，这些被耗散掉压力能本可以转化为空泡的能量而储存起来。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明提供了一种离心空化泵，可以有效控制下游的溃灭压力，从而达到既能输送有机污水又能控制溃灭强度的要求；这种离心空化泵能尽可能的减小能量损失，为空泡提供更多的溃灭能量。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种离心空化泵，包括螺旋形蜗壳和离心转轮，所述离心转轮包括前盖板、直叶片和后盖板，所述前盖板和后盖板之间设有若干均布的直叶片，相邻所述直叶片的进口之间均布若干节流挡墙，且若干所述节流挡墙位于前盖板和后盖板之间；相邻的所述节流挡墙之间设有间隙。

进一步，所述节流挡墙为等腰三角形节流挡墙。

进一步，任一等腰三角形节流挡墙沿离心转轮中心的射线对称。

进一步，等腰三角形节流挡墙沿所述离心转轮圆周方向均匀排布，等腰三角形节流挡墙的收缩率η＝θ₂/θ₁＝0.7～0.95，其中θ₁为相邻两个等腰三角形节流挡墙中心之间的弧度，θ₂为任一等腰三角形节流挡墙底边两个端点所在圆弧的弧度。

进一步，靠近直叶片的等腰三角形节流挡墙与直叶片光滑连接；所述直叶片的骨线为过离心转轮中点的射线；直叶片沿圆周方向均匀排布。

进一步，所述直叶片的数量Z₁＝5～12。

进一步，等腰三角形节流挡墙的数量Z₂＝nZ₁，n为正整数。

本发明的有益效果在于：

1.本发明所述的离心空化泵，在其空化下游可以通过改变短叶片的数量、长度以及离心转轮的转速，控制下游的溃灭压力，从而达到既能输送有机污水又能控制溃灭强度的要求。

2.本发明所述的离心空化泵，这种离心空化泵的流道比较符合液体流动规律，液体由轴向平缓地过渡到径向，只有在等腰三角形节流挡墙附近才会产生一定的冲击损失，由此尽可能的减小了能量损失。

3.本发明所述的离心空化泵，通过CFX对这种离心空化泵的内部流场进行模拟，结果表明：直叶片能够有效提高下游的溃灭压力，顺利输送有机废水；同时在整个流道内压力降也较低。

附图说明

图1为本发明所述的离心空化泵的结构示意图。

图2为本发明所述的离心转轮的轴面截面图。

图3为本发明所述的离心空化泵数值模拟的水体装配图。

图4为本发明所述的离心空化泵空泡体积分布云图。

图中：

1-螺旋形蜗壳；2-离心转轮；3-前盖板；4-节流挡墙；5-直叶片；6-后盖板。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。

如图1和图2所示，本发明所述的离心空化泵，包括螺旋形蜗壳1和离心转轮2，螺旋形蜗壳1和离心转轮2同轴装配。所述离心转轮2包括前盖板3、直叶片5和后盖板6，所述前盖板3和后盖板6之间设有若干均布的直叶片5，相邻所述直叶片5的进口之间均布若干节流挡墙4，且若干所述节流挡墙4位于前盖板3和后盖板6之间；相邻的所述节流挡墙4之间设有间隙。

任一等腰三角形节流挡墙沿离心转轮2中心的射线对称。等腰三角形节流挡墙沿所述离心转轮2圆周方向均匀排布，等腰三角形节流挡墙的收缩率η＝θ₂/θ₁＝0.7～0.95，其中θ₁为相邻两个等腰三角形节流挡墙中心之间的弧度，θ₂为任一等腰三角形节流挡墙底边两个端点所在圆弧的弧度。

靠近直叶片5的等腰三角形节流挡墙与直叶片5光滑连接；所述直叶片5的骨线为过离心转轮2中点的射线；直叶片5沿圆周方向均匀排布。

如图1所示，直叶片5始于等腰三角形节流挡墙4的底边，终于离心转轮2的出口；靠近直叶片5的等腰三角形节流挡墙4与直叶片5光滑连接；直叶片5的骨线为过离心转轮2中点的射线；直叶片5沿圆周方向均匀排布。

如图3所示，为了保证来流的稳定性和模拟的准确性，分别在进出口加装进水段和出水段，它们的长度为管径的四倍。模拟使用的直叶片5的数量Z₁＝6。模拟使用的等腰三角形节流挡墙4的数量Z₂＝36。模拟实施例的收缩率η＝0.82。

工作原理：当离心转轮高速旋转时，由于直叶片的旋转运动，在其附近形成低压区，流体由离心转轮的吸入口向出水口流动，在三角形挡墙附近由于过流截面的减小而产生压力降，且三角形挡墙的尾缘附近结构突变导致流动分离，进而产生空化；直叶片的高速旋转将增加流体的压力，三角形节流挡墙下游压力得以恢复，空泡溃灭，释放能量。由于离心转轮的旋转运动和螺旋形蜗壳的非均匀结构，由三角形挡墙产生的空泡将周期性脱落，转速越高空泡的脱落频率越高。

模拟中离心转轮2的转速为2950r/min，进口压力0.1Mpa，流量65m³/h。

模拟所使用的网格总数量为2.1*10⁶，选择标准κ-ε湍流模型，收敛精度为1*10^-4。

如图4所示，图中三角形节流挡墙4后面的条状灰色带的空泡体积含量最高，它的颜色为灰色，接着颜色由灰色向白色转变，意味着空泡体积分数越来越小；然后颜色又由白色向黑色转变，空泡体积分数继续减小直至为零。从CFX的后处理结果可以发现：在等腰三角形节流挡墙4的底边下游空泡含量最多，空泡体积从螺旋形蜗壳1的隔舌开始沿着流动方向减小。

所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。