目前我國(guó)大部分企業(yè)采用的是一元流理論設(shè)計(jì)的泵型。這種水泵的效率會(huì)受到設(shè)計(jì)水平與制造工藝的限制效率普遍偏低。在實(shí)際生產(chǎn)中水泵憋壓的問題比較嚴(yán)重，這種情況導(dǎo)致用戶使用的水泵出現(xiàn)大量的能源浪費(fèi)。這時(shí)需要對(duì)循環(huán)水泵使用葉輪車削的方法、更換高效節(jié)能水泵、安裝變頻器的方法就能解決這一問題。但是這些方法都有一定的局限性，不可以從根本上解決水泵能耗高效率低的問題。

國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的水泵假如使用三元流理論進(jìn)行設(shè)計(jì)，重新優(yōu)化設(shè)計(jì)出高效節(jié)能水泵葉輪，可以在不更改泵體、電機(jī)和管路的情況下進(jìn)行改造，這種水泵節(jié)能的方法被稱為三元流技術(shù)。

三元流技術(shù)原理和計(jì)算方法

三元流技術(shù)是指通過使用優(yōu)秀的模型對(duì)一元流葉輪進(jìn)行改造，通過設(shè)計(jì)軟件射流-尾跡三元流動(dòng)理論計(jì)算方法，并且結(jié)合生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際的工況，重新對(duì)循環(huán)水泵的水力部件葉輪進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。具體方法是根據(jù)客戶的使用情況對(duì)原有的水泵流量、壓力、電機(jī)耗功進(jìn)行測(cè)試，并且提出常年運(yùn)行參數(shù)的要求，作為水泵的設(shè)計(jì)參數(shù)。在使用CFD容積重新設(shè)計(jì)出節(jié)能泵葉輪，確保能和原來的泵型進(jìn)行更換，在不動(dòng)管路、電路、泵體等條件下實(shí)現(xiàn)水泵的節(jié)能目的。

一元流、三元流動(dòng)的基本概念

下圖1左邊是水泵葉輪局部視圖，右邊是將葉輪內(nèi)兩個(gè)相鄰葉片與前后蓋板形成的流道作為一個(gè)計(jì)算分析研究。傳統(tǒng)的一元流理論是指將葉輪內(nèi)的曲形流道視為一個(gè)截面變化的彎曲流管，沿著流線的流速大小會(huì)隨著截面積的大小而變化，在流體力學(xué)計(jì)算中流動(dòng)速度就直說流線長(zhǎng)度坐標(biāo)的一元函數(shù)。這種簡(jiǎn)化會(huì)使水泵內(nèi)部流體力學(xué)的計(jì)算能用手工算法得到實(shí)現(xiàn)。國(guó)內(nèi)電廠經(jīng)常使用的單級(jí)雙吸離心泵就是使用這種理論進(jìn)行設(shè)計(jì)的。

由于葉輪流道的三元曲線形狀是高速旋轉(zhuǎn)的，流速不會(huì)沿著流線變化。使用CFD優(yōu)化設(shè)計(jì)的水力模型，再使用快速成型試驗(yàn)優(yōu)選來調(diào)整葉片的扭曲度，可以保證流面更加平滑，可以達(dá)到較佳的流體泵送要求，利用高精度加工中心直接三維造型，大大降低了模具曲面變形與局部渦流情況，進(jìn)而提升了泵的整體運(yùn)行效率。不銹鋼或者銅制葉輪使用全硅溶膠中溫蠟熔模鑄造工藝，鑄鐵的使用覆膜砂鑄造工藝，進(jìn)而可以保證節(jié)能水泵的高效率。

三元流技術(shù)在循環(huán)水泵節(jié)能改造中的應(yīng)用有循環(huán)泵廠家總結(jié)。