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1、- 1 -离心泵水力设计课程设计及指导书（一）离心泵水力设计任务书1 设计目的掌握离心式叶轮和进、出水室水力设计的基本原理和基本方法加深对课堂知识的理解，培养学生进行产品设计、水泵改造及科学研究等方面的工作能力。2 设计参数及有关资料（1）泵的设计参数：（可自选一组参数设计，也可参照给出的参数变更局部参数设计，每个人必须选择不同的参数进行设计）流量 Q( m3/h) 扬程 H( m) 转速 n (r/min) 效率 () 汽蚀比转数 c1 145 48 2900 80 9002 140 50 2900 82 9503 155 55 2900 85 8504 150 60 2900 78 880
2、5 160 65 2900 75 8006 180 70 2900 70 9207 175 75 2900 88 8208 66 24 143 81 9001. mhrpnmHhQa3.,290,6,/3 2. 45145903. 90,3,/63 Cr4. 0%,82908145 pmnHhmQ5. m5,7,5.1,/2 SZHrsl 泵 的 安 装 高 度6. hr13.203. 7. pmnHhmQ6,1450,.32,/17 r8. %0,920 r3 （2）工作条件：抽送常温清水。（3）配用动力：用电动机作为工作动力。3 设计内容及要求（1）设计内容。包括以下几个方面：- 2 -l
3、） 、离心泵结构方案的确定。2） 、离心泵水力过流部件（进水室、叶轮、压水室）主要几何参数的选择和计算。3） 、叶轮轴面投影图的绘制。4） 、螺旋形压水室水力设计。（2）要求。包括以下几个方面：l） 、用速度系数法和解析计算法进行离心泵水力设计。2） 、绘出压水室设计图。3） 、编写设计计算说明书。4 设计成果要求（1）计算说明书应做到字迹工整、书面整洁、层次分明、文理通顺。文中所引用的重要公式、论点及结论均应交待依据。（2）设计说明书中应包括计算、表格和插图（图表统一编号）配以目录和参考文献目录等内容统一装订成册。（3）设计图纸要图面整洁、尺寸准确、线条匀称。（4）手绘一张离心泵的总装简图，
4、标注出主要的零部件的名称。（二）离心泵水力设计指导书设计者应根据设计任务书中给定的设计参数，参考有关设计资料，在规定的时间内完成任务书中提出的具体要求。提出以下设计步骤，供设计者参考。（1）计算泵的比转数 ns，确定泵的结构方案。公式为(10-1)4/365.HQns式中 Q单吸叶轮泵的流量， m3/sH单级叶轮泵的扬程， m。（2）确定泵的进出口直径 。吸入口直径 Ds由进口流速 vt(经济流速)决定， stvQD4出口直径 Dt按经验公式 Dt（0.71.0）D s确定。Ds、D t 要求按标准直径选择。（3）计算泵的允许汽蚀余量h或允许吸上真空高度H s 公式如下（102）3/462.5
5、cQnhr(一般规定 k=0.3m)khr（10gvpgHsvs 203）（4）泵转速 n 的确定按满足汽蚀要求校核转速公式为- 3 -（ 10Qhcnr62.54/34）所用转速均应与电动机档次一致。（5）计算泵的轴功率 P，确定配套电动机的型号及传动方式公式为（105）)(10kWgH配套功率为 P（1.11.2）P（kW）（6）估算设计泵的效率（ v、 h、 m 和 ）总效率 应符合国家标准的要求。（7）计算泵轴的最小直径 dmin。 ，并圆整到标准直径、公式为（106）)(2.03minMd（8）确定叶轮的穿孔直径 dB。（9）确定轮毂直径 dh，画出泵轴草图，校核轮毂强度（键槽处轮毂
6、的最小壁厚 min 45mm ）（10）确定叶轮进口直径 D0。可由叶轮进口的速度系数 Kv0。 ，求出叶轮进口流速 v0。即（107）gHkv20再由叶轮进口流速 v0 求得叶轮进口直径 D0，即（108）vQ04也可先计算出叶轮进口的折引直径 D，即(109)为 经 验 系 数 ）03(kn再由折引直径 D计算出进口直径 D0，即； 2hd（1010）（11）初定叶片出口安装角 2（或出口直径 D2） 。如先定 2 时，一般可取 22030（与 ns有关） ，以后精算 D2。如先定 D2，则可用式（ 1011）先估算 D2，即（1011）nu260式中， ； 为圆周速度系数。gHku222
7、uk或用下列统计公式粗估 D2，即- 4 -32nQkD（1012）21205.9sQ或 32ngHkD（1013）5120.9sH（12）确定叶轮出口宽度 b2。按统计公式（1014）计算，即3nQk6/5210.sb（1014） （13）选定叶片数 z。当 ns60120 时，z67。（14）确定叶片厚度 。可用经验公式（1015）估算，即（mm） 12zHAD（1015）式中，H 为泵的扬程（m） ；D 2 为叶轮外直径（m） ；A 为经验系数，与 和材料有关，见sn表 101。表 101 经验系数 A 选择表sn60 70 80 90 130 190 280铸铁、铜 3.2 3.5 4
8、.0 4.5 6 7 10钢 3.4 3.2 3.4 3.5 5 6 8（15）确定叶片包角 。 90 120（与 成反比） 。sn（16）精算叶轮外径 D2（或 2） ，公式及算法见第五章式（56） 、式（57）等有关内容。根据以上思路计算确定的各个参数，由于引入了不少经验系数，在一般情况下应是可靠的，但又有较大的近似性和灵活性，所以计算出来的数据，有时要用几种方法来验证，有的则可从不同的角度去推求。某些参数的选定，在很大程度上取决于设计者的经验和水平，所以在设计时，要反复推敲。- 5 -（17）绘制叶轮轴面流道投影图。参照同比转数泵，拟定叶轮前后盖板轮廓线（盖板倾角、转弯、半径等） 。（1
9、8）检查轴面流道过水断面的面积变化是否合理、具体做法如下。l）在轴面流道投影图内，作若干内切圆，流道转弯处要求适当加密。2）按图 101 的作法作出过水断面形成线，求出各内切圆中心的轴面液流过水断面的面积 fi，公式为计算可从进口断面开始，按断面编号列表进行。3）作过水断面面积随流道中线长度 l 变化的 fi l 曲线，并检查其曲线的合理性。（l9）按一元流理论（r i bi const）分流线并作出 v m f（ S） 曲线。（20）确定叶片入口边位置。叶片进口边的恰当位置应使叶片进口边与前盖板的交点 A 在略大于或等于叶轮吸入口直径的地方。该交点和进口边与后盖板的交点 B 的连线与叶轮轴心
10、线的夹角为 ， 取值一般为：低比转数泵 2030；中比转数泵 3045；高比转速泵 4560。如图 102 所示。这样的布置对于提高泵的效率和吸程是有利的。（21）计算和确定叶片进口安装角 1（用逐次逼近法进行） 。 ，1， ，先假定 k10.840.95，可求 ，然后校核 k1，要求11mvutgvkbDQ1 ，加冲角时，应注意：%1设 设原 k。cba1（22）用保角变换法进行叶片绘型。步骤如下。l）轴面流线分段。2）在方格网上画展开流线。3）绘制轴面截线。4）在轴面图上对叶片加厚。5）画叶片剪裁图。6）检查流道水力性能（作w l、 vur l 曲线） 。（23）螺旋形压水室水力力设计要点
11、。具体如下。- 6 -l）根据螺旋形压水室的基本方程式 drbkQR02用速度系数法求作压水室各过流断面，即（1017）gHkv23（查有关曲线）)(snf（1018）o603vQFr2）绘制螺旋形压水室平面图。画出压水室基圆和断面安装角射线；计算并画出螺旋角 3（ ） 。3umvarctg将各过流断面内壁与分型面的交点投影到平面图上（用分规） ；作压水室螺旋线；作扩散管。参考资料：1. 水泵及水泵站习题实验课程设计指导书 （中国数字图书馆有电子版）2. 泵的理论与设计 关醒凡 机械工业出版社 T414/19（中国数字图书馆有电子版）3. 现代泵技术手册 关醒凡 1995.9 （超星数字图书馆有电子版，书中有水力模型）4. 离心泵 陈乃祥，吴玉林 TH311/C527 （中国数字图书馆有电子版）5. 离心泵与轴流泵 原理及水力设计 丁成伟 T414.2/56. 叶片泵原理及水力设计 查森 T414.2/7公共邮箱：密码：jxsj123- 7 - 8 - 9 - 10 - 11 - 12 - 13 - 14 - 15 - 16 - 17 - 18 - 19 -
