基于流体力学的水泵输送系统作者:日期：广州大学机械与电气工程学院《流体力学》课程基于流体力学的水泵输送系统课程设计：设计一个基于流体力学的水泵输送系统专业班级:************姓名:************号:***********指导老师:************完成日期:************课程总目标：设计一个基于流体力学的水泵输送系统如图，用离心泵将水库的水抽到水池，底阀局部阻力系数（1=2.5,弯管（2=0.3,水泵进口前的渐变收缩段（3=0.1，压力管路采用铸铁管，直径D=500mm,其总长度为1000m，其余参数见表，试设计确定：1、水泵吸水管直径；2、水泵的安装高度；3、水泵的轴功率组别1234567Q(m3/s)0.30.40.20.50.60.150.45水库水位（m）656水池水位（m）9851吸水管li（m）1088101088水泵的真空度为[hv]（m）4.8554.64.54.84.5Q(m3/s)水库水位(m)水池水位(m)吸水管11(m)真空度为[hv](m)0.36590104.8一、数据选择第一组别二、水泵吸水管直径设计2.1确定吸水管流速V通过查询《机械设计手册》可得，常用水泵吸水管推荐流速为V吸=0.8〜2.0m/s,取吸水管流速为V吸=2.0m/s。
2.2计算吸水管直径D吸由流量公式，可计算得??域2-WD吸=4X0.3V=0,437??2.0X??"故水泵吸水管直径取D吸=450????此时，吸水管流速??2??咙240.3??X0.4502=.8S4三、水泵安装高度设计3.1计算水头损失???1-2以水库自由液面1-1面，建立伯努利方程和水泵进口处2-2为计算断面，自由液面0—0为基准???????2????0=???+????2??+???1-22、，22???12=???+???=入—?+二]=（入—+Et；）■??1-2,??,??1D吸.2??,2??（1D吸）2??吸水管中的雷诺数??D吸2.0X0.450???=—=---—=891089>2300??1.010X10-6由雷诺数值，可判定吸水管管道水流状态为紊流（20C时水的运动黏度产1.010X10"6??2???查莫迪表得，吸水管沿程阻力系数入1=0.020根据已知条件可得，底阀局部阻力系数（1=2.5,弯管［2=0.3,水泵进口前的渐变收缩段（3=0. 1 ,则= [2+ （3 = 2.9吸水管长？?=10m,V吸=2m/s,引=450????,则所以吸水管道水头损失?? 「 V吸2???1-2 =（入1以 + % ） 方?= （0.0203 .2计算水泵的安装高度？?？由伯努利方程，可得102.02x0.450+2.9） xe= 0.683?????二?/-?? ??2???? 2??_ ??2-???1-2 = ???- -2??2.02???1-2 = 4.8- 25项-0.683=3.913m故水泵的安装高度取为？??=3.900m,即？??=3900??m四、计算水泵的轴功率4.1确定压水管道沿程阻力系数入2压力管道采用铸铁管，铸铁管在一般设计计算时多当作旧管，查询《机械手册》可得，铸铁管的当量粗糙高度？=1.25mm。
压力管道直径D压=500mm，则相对粗糙度为1.25D压—=0.0025500计算压力管道流速Ve =????■20.3??X 0.5002 = 1.528m/s压水管中的雷诺数???=??D压1.528X0.5—=---―=756435>2300??1.010X10-6（20 C时水的运动黏度 产可得由雷诺数值，可判定压水管管道水流状态为紊流1.010X10-6??2???根据？??=756435,--=0.0025,查询莫迪图,D压压水管的沿程阻力系数入2=0.0204.2确定压水管道各局部阻力系数查《机械设计手册》，可得各局部阻力系数为（截止阀=7.0，（闸阀=0.5，（30度弯道=0.2，（出水=1则=（截止阀+（闸阀+（30度弯道+（出水=7.0+0.5+0.2+1=8.74.3计算压水管道水头损失？??3-4???3-4 =(入 2 +131)D压2?? 1000士?= (0.020 XT5+ 8.7) X1.52822 X9.8=5.801??4.4计算水泵杨程？??以水库水面为基准面，建立1-1端面和4-4水池断面的能量方程_??____???__0+????0+???=???+???+?0+???1-2+???3-4???=???+???1-2+???3-4=90-65+0.683+5.801=31.484??4.5计算水泵轴功率根据国家标准《离心泵效率》（GB/T13007-91）,查《机械手册》得，单级离心泵的的效率大概为4=80%,则水泵轴功率为?晶=PgQ???1000 X9.8 X0.3 X 31.48480%= 115.7????故水泵轴功率为？?由=115.8???2查《机械设计手册》得，可取电动机等级为二级，功率？谛机=132????。