课程设计指导书-离心泵叶轮水力设计

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1、离心泵叶轮的水力设计叶轮是泵的核心部分，泵的性能、效率、抗汽蚀性能、特性曲线的形状均与叶轮的水力设计有重要关系。因此，叶轮水力设计的质量决定着所设计出来的泵的质量。整个设计的设计流程图如下图1所示图1设计流程图1泵主要设计参数和结构方案的确定本设计给定的设计参数为：流量Q=336呀=0.0933〃叹，扬程H=55m,装置汽蚀余量NPSHa=3.3mo2确定泵的总体结构形式和泵进出口直径泵吸入口直径泵的吸入口直径由合理的进口流速确定，而泵的入口流速一般为3听。暂取2.7%泵的吸入口直径按下式确定八[4Q14x0.0933“=I=.=209mmsVS7

2、VV2.7x3」4取标准值210mm泵的排岀口一直径为Df=0.SDs=168mm（因设计的泵扬程较低）0—泵吸入口直径D、一泵排出口直径将选定的标准值9=21Qmm代入上式,得泵的进出口流速为2.69%。3泵转速的确定考虑到泵的转速越高，泵的体积越小，重量越轻，理应选择较高的转速，但乂因为转速和比转速有关，而比转速有和效率有关，综合考虑各方面因素，取n=2900久讯4汽蚀计算a泵的安装高度h=b_h一旦—NPSH严10.33・0.5・0.24・3.3=6.29mPS(PS1常温清水旦=0.24mPgb泵的汽蚀余量NPSH,=NPSHd=3.3・0.

3、5=2.8mc泵的汽蚀比转速_5.62/?7e_5.62x2900x70.0933〔_nC—y"y11'UNPSH/42.8^5确定比转速禺和泵的水力方案根据比转速公式3.65/?Je3.65x2900x70.0933皿ns===160555%根据以往的运行经验，当傀在120〜210的区间时，泵的效率最高。依算得的0=160,宜采用单级单吸的水力结构方案。6估算泵的效率和功率查《泵的理论和设计》手册，根据经验公式得a水力效率计算7/,=1+0.0835lg輕=1+0.0835lg（曙舊3=0.875取〃产0.87b容积效率1+0.68叮％1+0.68

4、x160'^3取7=0.97c圆盘损失效率d机械效率假定轴承填料损失约为2%，则％=0.88x0.98=0.86f总效率〃=刀刀力=0.86x0.97x9.87=0.73g轴功率1000/71000x0.73h计算配套功率N=KN=1.2x68.7=82.5KWK取1.27叶轮主要参数的选择和计算叶轮主要几何参数冇叶轮进口直径q、叶片进口直径9、叶轮轮毂直径£、叶片进口角几、叶轮岀口直径0、叶轮岀口宽度$、叶片岀口角禹和叶片数z。叶轮进口儿何参数对汽蚀具冇重要影响，叶轮出口几何参数对性能（H、Q）具有重耍影响，而两者对效率均冇影响。因此，泵的主要尺寸

5、的确定精确与否，直接影响泵的效率和性能。图2轴血投影图a轴径和轮毂直径的确定根据扭矩计算公式，轴径为取［r］=350xl05%2I上式中M”=9.55xl03x—=9.55xlO3x^-=271.68N-m1n2900d取标准值40mmM/t-扭矩（N・m）计算功率（KW）N=KWK—工况变化系数［引一泵轴材料的许用切应力（徐）木离心泵采用悬臂叶轮，因此，轮毂直径心=0b叶轮进口直径口的确定实践证明，泵在相应增加勺很广的范围内运转时能保持水力效率不变，所以如果所设计的泵对抗汽蚀性能要求不高，可选择较小的有叶轮进口直径q以减小密封环的泄漏量，提高容积效

6、率。根据有叶轮进口直径D.的计算公式得K。取3.45c叶轮出口直径D的初步计算叶轮外径2和叶片出I」角几等出I」几何参数是影响泵扬程的最重要因素。另外影响泵扬程的有限叶片数的修正系数也与0和02及叶片等参数有关。可见，Q的精确与否，间接影响着泵的性能。根据经验公式得。=心2扌》=7.诂（初步计算值）亠°讥nV2900n-丄160二上式中K”=9.35（亠）2=9.35（——）2=7.4D2100100d叶轮出口宽度优计算与选择根据经验公式—=0.947；上式中=0.64(-^r=0.64(—r=0.947力100100e叶片数Z的计算与选择叶片数对泵

7、的扬程、效率、汽蚀性能都有一定的影响。选择叶片数一方面考虑尽量减小叶片的排挤和表面的摩擦，另一方面乂要使流道有足够的长度以保证液流的稳定性和叶片对液体的充分作用根据公式得z=6.5^^sinAlAD2-D}2,235+102.20+30°=6.5sin=7.1235-1022取Z=7其中D=O.93Do=0.93x110=102mm,0=20°,0?=30”8叶轮外径2或叶片出口角02的精确计算前而的叶轮主要尺寸是利用经验系数来确定的，因为这些系数来源于实践，在一般情况下是比较可靠的。但速度系数多是按一般情况得出的，设计泵时，在保证相同性能情况下,可

8、以选用不同的参数组合，这样就增加了速度系数的近似性。因为0是最主要尺寸，按速度系数法算得QZ后，最好以按此算