闡述了螺旋軸流泵的原理和設(shè)計(jì)方法，基于商業(yè)軟件ANSYS　CFX 對(duì)設(shè)計(jì)的螺旋軸流泵進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算，并與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析。結(jié)果表明：0.8Qd工況時(shí)，在葉輪輪轂與葉片結(jié)合處存在局部高壓區(qū)和漩渦，隨著流量的增大，局部高壓區(qū)和漩渦逐漸減小并消失；設(shè)計(jì)工況和1.2Qd工況時(shí)，泵內(nèi)部壓力和速度分布逐漸均勻，流動(dòng)平穩(wěn)，入流平順；設(shè)計(jì)工況下，試驗(yàn)揚(yáng)程H=5.38m，比規(guī)定值高7.6%，比預(yù)測(cè)揚(yáng)程低4.8%；試驗(yàn)效率η=77.8%，比規(guī)定值高2.8%，比預(yù)測(cè)值低3.1%，最高效率點(diǎn)為1.2Qd工況，效率為78.9%，比預(yù)測(cè)值低5.8%，偏大工況運(yùn)行；運(yùn)行全過(guò)程中，獲得了平滑下降的Q-H 曲線(xiàn)和功率曲線(xiàn)，無(wú)馬鞍區(qū)，無(wú)過(guò)載現(xiàn)象發(fā)生，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。

　　目前國(guó)內(nèi)的污水處理用泵主要有污水泵、污泥泵、潛水軸流泵、旋流泵、螺旋離心泵等.綜觀應(yīng)用情況，現(xiàn)有各種污水處理用泵雖然具有抽送含顆粒、雜質(zhì)混合液的較好性能，但由于受泵型結(jié)構(gòu)所限，泵在工作中會(huì)時(shí)常發(fā)生繞纏與堵塞故障，而且對(duì)物料破壞嚴(yán)重，更無(wú)法用于抽送長(zhǎng)纖維、大粒徑固體物和要求不損傷的物料(活性污泥)，遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足污水處理等行業(yè)的需要。雖然螺旋離心泵具備無(wú)堵塞、高性能等特點(diǎn)，適合用于污水處理，但不能提供所需的大流量。因而，具備大流量、無(wú)堵塞、無(wú)損性和高性能的污水處理用泵是今后的發(fā)展趨勢(shì).本研究通過(guò)CFD數(shù)值模擬，分析了螺旋軸流泵的內(nèi)部流動(dòng)規(guī)律，并開(kāi)發(fā)出一種結(jié)構(gòu)緊湊、無(wú)堵塞、無(wú)纏繞、無(wú)損性且大流量的螺旋軸流泵。

1、螺旋軸流泵的開(kāi)發(fā)原理與設(shè)計(jì)

　　鑒于目前我國(guó)污水處理的嚴(yán)峻形勢(shì)，開(kāi)發(fā)出一種流暢、高效、大流量的污泥回流泵至關(guān)重要.據(jù)前人研究和試驗(yàn)結(jié)果可知：當(dāng)離心泵和旋流泵的水流流經(jīng)泵葉輪時(shí)，有一個(gè)突然的90°轉(zhuǎn)角，許多絮凝體被打碎且很容易造成纖維物質(zhì)纏繞；阿基米德螺旋泵雖然能夠輸送高固體含量的污水，但結(jié)構(gòu)龐大，受場(chǎng)地的限制而不能使用；螺旋離心泵具備無(wú)堵塞、無(wú)纏繞和無(wú)損性，柔性輸送，使活性污泥中的菌膠團(tuán)結(jié)構(gòu)基本保持完整，仍保持其物理性質(zhì)，但不能提供所需的大流量，且徑向尺寸大，安裝不便；潛水軸流泵具有大流量、結(jié)構(gòu)緊湊等特點(diǎn)，但對(duì)所輸送的介質(zhì)有較嚴(yán)格的要求，容易被纖維狀物質(zhì)纏繞造成堵塞，燒壞電機(jī)，并且流量揚(yáng)程曲線(xiàn)存在馬鞍區(qū)，流動(dòng)損失較大。

　　螺旋軸流泵的開(kāi)發(fā)是基于兩相流理論，為輸送固液混合物設(shè)計(jì)的一類(lèi)新型泵，尤其適用于作為污泥回流泵.其工作原理是泵軸帶動(dòng)螺旋型葉輪旋轉(zhuǎn)，介質(zhì)在螺旋葉片的束縛下沿螺旋線(xiàn)方向拋出，經(jīng)過(guò)空間導(dǎo)葉導(dǎo)流后，沿軸向流出；其特殊形式的葉輪結(jié)構(gòu)工作時(shí)產(chǎn)生的液流壓力與流速趨于均勻，既無(wú)水流沖擊，又能強(qiáng)制進(jìn)料，具有極好的通過(guò)性能。由于其結(jié)合了螺旋泵和軸流泵的優(yōu)點(diǎn)，且其比轉(zhuǎn)數(shù)高達(dá)570以上，因此稱(chēng)為螺旋軸流泵。

4、試驗(yàn)研究

　　4.1、試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)

　　螺旋軸流泵性能試驗(yàn)是在具有B級(jí)精度的水泵開(kāi)式試驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行的.測(cè)試系統(tǒng)由螺旋軸流泵、井筒、管路系統(tǒng)、壓力傳感器、電磁流量計(jì)、調(diào)節(jié)閥和二次儀表等組成，按照GB/T　12785—2002《潛水電泵試驗(yàn)方法》進(jìn)行試驗(yàn).試驗(yàn)開(kāi)閥啟動(dòng)，從額定流量的150%一直進(jìn)行到關(guān)死點(diǎn)，相關(guān)測(cè)試數(shù)據(jù)由計(jì)算機(jī)自動(dòng)采集和處理，螺旋軸流泵的實(shí)物圖如圖8所示。

圖8　螺旋軸流泵實(shí)物圖

　　4.2、結(jié)果與分析

　　從圖9中可以看出：揚(yáng)程的預(yù)測(cè)曲線(xiàn)與試驗(yàn)曲線(xiàn)基本符合，無(wú)馬鞍區(qū)存在，且在設(shè)計(jì)點(diǎn)試驗(yàn)揚(yáng)程H=5.38m，比規(guī)定的設(shè)計(jì)值高出7.6%，除在1.5Qd外，其他點(diǎn)的計(jì)算值均比試驗(yàn)值高，但最大誤差不超過(guò)6%，在合理范圍內(nèi)；預(yù)測(cè)效率曲線(xiàn)趨勢(shì)與試驗(yàn)曲線(xiàn)基本相同，設(shè)計(jì)點(diǎn)的試驗(yàn)效率η=77.8%，比規(guī)定值高出2.8%，比預(yù)測(cè)值低3.1%，最高效率點(diǎn)為1.2Qd，效率為78.9%，比預(yù)測(cè)值低5.8%；預(yù)測(cè)功率曲線(xiàn)與試驗(yàn)曲線(xiàn)平滑下降，整個(gè)過(guò)程的最大功率為試驗(yàn)功率P=43.1kW，小于45kW 的額定功率，無(wú)過(guò)載現(xiàn)象發(fā)生。由此，說(shuō)明本螺旋軸流泵的設(shè)計(jì)達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，設(shè)計(jì)方法合理可行。

圖9　試驗(yàn)性能與預(yù)測(cè)性能對(duì)比