水泵水力设计-CH3-N

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1、第三章 离心泵的压水室和吸水室 压水室概述压水室概述螺旋形压水室螺旋形压水室径向导叶径向导叶空间导叶空间导叶吸水室概述吸水室概述半螺旋形吸水室半螺旋形吸水室 本章主要内容3-1 压水室概述一、定义一、定义 压水室是指叶轮出口到泵出口法兰的过流部分。压水室是指叶轮出口到泵出口法兰的过流部分。 对对节节段段式式多多级级泵泵是是从从第第一一级级叶叶轮轮出出口口到到次次级级叶叶轮轮进进口口前前，对对水水平平中开式水泵则是到过渡流道之前的过流部分。中开式水泵则是到过渡流道之前的过流部分。 二、作用和要求二、作用和要求 1 1、收集叶轮流出的高速液体，并将液体的大部分动能转换为压能。、收集叶轮流出的高速液

2、体，并将液体的大部分动能转换为压能。 2 2、消除速度环量。、消除速度环量。 3 3、为使叶轮流动稳定，压水室的流动必须是轴对称的、为使叶轮流动稳定，压水室的流动必须是轴对称的形成轴对称流动形成轴对称流动三、形式三、形式 1 1、螺旋形压水室（蜗壳、螺壳、涡室、涡形体）、螺旋形压水室（蜗壳、螺壳、涡室、涡形体） 2 2、环形压水室、环形压水室 3 3、叶片式压水室（导叶）：径向导叶、流道式导叶、空间导叶、叶片式压水室（导叶）：径向导叶、流道式导叶、空间导叶（a） 螺旋形压水室 （b） 径向式导叶 （c） 环形压水室3-2 螺旋形压水室一、工作原理一、工作原理 如如果果液液体体从从叶叶轮轮流流出

3、出后后，进进入入两两个个平平行行的的平平板板之之间间，当当忽忽略略液液体体的的粘粘性性摩摩擦擦力力时时，这这种种液液流流不不受受任任何何外外力力作作用用，应应遵遵从从速速度度矩矩保保持持性性原原理，即理，即 因此，液流角因此，液流角保持不变，即流动迹线为对数螺旋线。保持不变，即流动迹线为对数螺旋线。 实实际际不不采采用用平平板板侧侧壁壁的的方方式式，而而大大多多采采用用梯梯形形断断面面，个个别别为为矩矩形形或或圆形。圆形。二、涡形体主要结构参数二、涡形体主要结构参数 断面断面I-VIIII-VIII：相隔相隔4545度，第度，第VIIIVIII为螺旋线终点位置为螺旋线终点位置 隔舌：螺旋线起点

4、位置隔舌：螺旋线起点位置 基圆：隔舌起始点所在的圆周基圆：隔舌起始点所在的圆周 扩散管：第扩散管：第VIIIVIII断面至泵出口部分断面至泵出口部分 隔舌起始角隔舌起始角o o：隔舌和第隔舌和第VIIIVIII断面的夹角断面的夹角 隔舌螺旋角（隔舌角）隔舌螺旋角（隔舌角）o o：隔舌处内壁与圆周方向夹角隔舌处内壁与圆周方向夹角 三、涡形体的设计计算三、涡形体的设计计算 1 1、计算基圆直径、计算基圆直径 考虑因素：考虑因素： 隔隔舌舌间间隙隙过过小小时时，难难以以保保证证从从叶叶轮轮流流出出的的液液体体均均匀匀进进入入涡涡形形体体，振振动动隔舌间隙过大时，径向尺寸隔舌间隙过大时，径向尺寸，效率

5、，效率 污水泵取大值污水泵取大值 2 2、涡形体进口宽度、涡形体进口宽度b b3 3 由由b b2 2与盖板宽度来定：与盖板宽度来定： 3 3、隔舌角、隔舌角 4 4、隔舌起始角、隔舌起始角 低低比转速取小值比转速取小值 5 5、各断面面积、各断面面积 6 6、扩散管、扩散管当量扩散角当量扩散角应为应为8 81212 7 7、绘制梯形断面、绘制梯形断面 7 7、绘制梯形断面、绘制梯形断面其中：其中：若给定若给定 ，则：，则：其中：其中：四、涡形体绘制实例3-3 径向导叶一、导叶概述一、导叶概述 导叶导叶 = = 若干个小螺旋形压水室若干个小螺旋形压水室 螺旋形压水室螺旋形压水室= = 单个叶片

6、的导叶单个叶片的导叶 结构形式：径向导叶、流道式导叶、空间导叶结构形式：径向导叶、流道式导叶、空间导叶二、径向导叶结构二、径向导叶结构 正导叶：螺旋线段正导叶：螺旋线段ABAB： 用来保证液体在压水室内的自由流动用来保证液体在压水室内的自由流动 扩散段扩散段BCBC： 用来把大部分动能转换为压力能用来把大部分动能转换为压力能 环形空间（过渡段）环形空间（过渡段）CDCD：用来变换液流方向用来变换液流方向 反导叶反导叶DEDE： 用来消除环量，并把液体引入下级叶轮用来消除环量，并把液体引入下级叶轮 因此，导叶同时兼有压水室和吸水室的作用。因此，导叶同时兼有压水室和吸水室的作用。三、径向导叶设计计

7、算过程概述三、径向导叶设计计算过程概述 1 1、计算基圆直径、计算基圆直径 2 2、计算导叶进口宽度、计算导叶进口宽度b b3 3 由由b b2 2与盖板宽度来定与盖板宽度来定： 3 3、确定螺旋线的角度和线型、确定螺旋线的角度和线型 4 4、喉部面积、喉部面积F F及叶片数及叶片数Z ZD D3 3与与D D2 2之差最大为之差最大为5mm5mm导叶进口安放角导叶进口安放角 ,螺旋线螺旋线喉部面积喉部面积F=aF=a3 3bb3 3，最好为正方形；叶片数要与叶轮叶片数互为质数最好为正方形；叶片数要与叶轮叶片数互为质数 5 5、扩散段、扩散段当量扩散角为当量扩散角为7979度度, ,v4=(0

8、.40.5)v3 , a4=b4 6 6、过渡段、过渡段转变过程的面积逐渐收缩为宜转变过程的面积逐渐收缩为宜 7 7、反导叶、反导叶进口进口D D5 5，b b5 5,5 5参照正导叶确定，出口参照正导叶确定，出口D D6 6，h h参照叶轮进口确定参照叶轮进口确定3-4 空间导叶一、应用场合一、应用场合 井径受限制的场合（如井泵、潜水泵），以及混流泵井径受限制的场合（如井泵、潜水泵），以及混流泵 深井泵深井泵 潜水泵潜水泵 二、设计过程二、设计过程 1 1、确定主要几何参数：、确定主要几何参数： 导叶基圆直径导叶基圆直径D D3 3，导叶入口外径导叶入口外径D4D4，导叶入口宽度导叶入口宽度

9、b b3 3， 导叶出口内径导叶出口内径D D5 5，出口外径出口外径D D6 6，导叶轴向长度导叶轴向长度L L，叶片数叶片数Z Z（Z Z叶轮叶轮11） 2 2、定轴面图：参考同类产品，要检查过水断面面积（同叶轮设计过程）、定轴面图：参考同类产品，要检查过水断面面积（同叶轮设计过程） 3 3、分流线：同叶轮设计过程、分流线：同叶轮设计过程 4 4、定进出口边：考虑叶轮位置确定、定进出口边：考虑叶轮位置确定 5 5、定进出口角：、定进出口角： 进口安放角：进口安放角：3 3=3 3+ 出口安放角：出口安放角：4 4=80=809595 6 6、绘型：、绘型： 扭曲三角形法（与叶轮绘型方法相同

10、）扭曲三角形法（与叶轮绘型方法相同）三、设计实例三、设计实例3-5 吸水室概述 定义：泵进口法兰到叶轮入口之间的泵体过流部分定义：泵进口法兰到叶轮入口之间的泵体过流部分 作用：将液体引入叶轮，同时向叶轮提供所需要的速度作用：将液体引入叶轮，同时向叶轮提供所需要的速度 要求：沿吸水室所有断面的速度必要尽可能均匀地分布，以保证要求：沿吸水室所有断面的速度必要尽可能均匀地分布，以保证 叶轮内的稳定流动叶轮内的稳定流动 型式：型式： 直锥形：主要用于单级单吸泵直锥形：主要用于单级单吸泵 弯管形：主要用于大型轴流泵、大型离心泵弯管形：主要用于大型轴流泵、大型离心泵 环形：环形： 主要用于节段式多级泵主要

11、用于节段式多级泵 半螺旋形：主要用于双吸泵、水平中开多级泵半螺旋形：主要用于双吸泵、水平中开多级泵环形吸水室 直锥形吸水室 双吸泵（水平中开式）双吸泵（水平中开式） 半螺旋形吸水室 一、半螺旋形吸水一、半螺旋形吸水 室的结构型式室的结构型式 隔隔舌舌一一般般位位于于与与水水平平线线线线4545度度位位置置，隔隔断断水水流，即流，即0 0断面。断面。 可可每每隔隔22.522.5度度分分一一个个断断面面, ,生生成共成共0 0VIIIVIII断面。断面。 各各断断面面的的VmVm及及VuVu分布如下：分布如下：3-6 半螺旋形吸水室VmVm：大大小小基基本本一一样样( (均均匀匀) )。在在18

12、0180360360段，因直接进入，大一些。段，因直接进入，大一些。 VuVu： 00： Vu=0Vu=0，受阻受阻 0-1800-180： 隔舌影响减小，隔舌影响减小，VuVu 270 270： 液体直入，液体直入，Vu=0Vu=0 270-360: 270-360:反向，反向，VuVu为负为负二、设计方法二、设计方法 1 1、确定吸入口流速、确定吸入口流速 2 2、确定、确定0 0VIIIVIII断面的平均流速断面的平均流速 V=V=（0.70.70.850.85）V Vj j ( (V Vj j：叶轮进口流速）叶轮进口流速） 3 3、确定、确定0 0VIIIVIII断面的面积断面的面积

13、认为有认为有Q/2Q/2的流量通过第的流量通过第VIIIVIII断面，其它断面面积与之成比例断面，其它断面面积与之成比例 4 4、画、画0 0VIIIVIII断面的断面图断面的断面图 要求各断面均匀变化（过渡），可先画第要求各断面均匀变化（过渡），可先画第VIIIVIII断面断面 5 5、画平面图、画平面图 6 6、画第、画第VIIIVIII断面到进口的过渡部分断面到进口的过渡部分三、设计实例三、设计实例本章复习思考题 1 1、导导叶叶的的作作用用是是什什么么？径径向向导导叶叶、空空间间导导叶叶各各有有何何特特点点，应应用用场场合合如如何何？设计的关键是什么？进出口安放角如何确定？设计的关键是什么？进出口安放角如何确定？ 2 2、何何为为自自由由流流动动？蜗蜗壳壳内内的的流流动动为为何何要要求求为为自自由由流流动动？如如何何得得到到其其自自由由流流动？动？ 3 3、说明影响蜗壳性能的主要参数有哪些。简述蜗壳的设计步骤。、说明影响蜗壳性能的主要参数有哪些。简述蜗壳的设计步骤。 4 4、吸水室有哪些主要型式？半螺旋形吸水室的断面如何确定、如何表示？、吸水室有哪些主要型式？半螺旋形吸水室的断面如何确定、如何表示？