離心泵課程設(shè)計.doc

課程設(shè)計說明書題目: 流體機械及工程課程設(shè)計 院（部）： 能源與動力工程學院 專業(yè)班級： 流體1002班 學 號： 3100201079 學生姓名： 劉成強 指導教師： 趙斌娟 起止日期：2014.1.72012.1.17流體機械及工程課程設(shè)計設(shè)計任務(wù)書 設(shè)計依據(jù)：流量Q：30/h揚程H：18.5m轉(zhuǎn)速n: 2900 r/min效率：68% 任務(wù)要求：1. 用速度系數(shù)法進行離心泵葉輪的水力設(shè)計。2. 繪制葉輪的木模圖和零件圖，壓出室水力設(shè)計圖。3. 寫課程設(shè)計說明書4. 完成Auto CAD出圖目 錄第一章 結(jié)構(gòu)方案的確定51.1確定比轉(zhuǎn)數(shù) 31.2確定泵進、出口直徑 31.3泵進出口流速 31.4確定效率和功率 41.5電動機的選擇軸徑的確定 4第二章 葉輪的水力設(shè)計 52.1 葉輪進口直徑D0的確定52.2 葉輪出口直徑D2的確定62.3確定葉片出口寬度 62.4確定葉片出口安放角 62.5確定葉片數(shù)Z 62.6精算葉輪外徑D2 62.7葉輪出口速度 82.8確定葉片入口處絕對速度和圓周速度 9第三章 畫葉輪木模圖與零件圖 93.1葉輪的軸面投影圖 93.2繪制中間流線113.3流線分點（作圖分點法）113.4確定進口角133.5作方格網(wǎng) 143.6繪制木模圖 15第四章 壓水室的設(shè)計 174.1 基圓直徑的確定 174.2 壓水室的進口寬度 174.3 隔舌安放角 174.4 隔舌的螺旋角 174.5 斷面面積F 174.6 當量擴散角184.7各斷面形狀的確定184.8壓出室的繪制201.各斷面平面圖 202. 蝸室平面圖畫203.擴散管截線圖 21結(jié)束語 17參考文獻 18第一章 結(jié)構(gòu)方案確定 1.1 確定比轉(zhuǎn)數(shù) 計算泵的比轉(zhuǎn)數(shù)ns，確定泵的結(jié)構(gòu)方案。公式為 式中 Q單吸葉輪泵的流量，m3/s H單級葉輪泵的揚程，m。 則： =108.31.2 確定泵進、出口直徑 泵的進出口直徑 。 吸入口直徑Ds由進口流速(經(jīng)濟流速)決定，由于空化要求較高，應取較大的進口直徑，以減小流速。 初選23.5 m/s 試選 m/s 則 21415.33600/304=sD =72.8mm 按標準取70 mm 而出口直徑按經(jīng)驗公式（0.71.0）Ds確定。 對于低揚程泵，取泵出口直徑，則取=50 mm1.3 泵進出口流速泵進口速度V V=2.17m/s泵出口速度VV=4.25m/s1.4 確定效率和功率1）水力效率：=0.852）容積效率：=0.97 1.5電動機的選擇軸徑的確定軸功率：=12kw查表7-10 選用電動機 k=1.2則電機功率=1.245=17 kw 泵軸的直徑應按其承受的外載荷（拉、壓、彎、扭）和剛度及臨界轉(zhuǎn) 速條件確定。因為扭矩是泵軸最主要的載荷，所以在開始設(shè)計時，可按扭矩確定泵軸的最小直徑（通常是聯(lián)軸器處的軸徑）。扭矩=56Nm泵軸選用取 =550*10P,材料為 。 最小軸徑： =18.4mm 標準直徑：10，15，20，25，40，50，65，80，100，125，150，200，250，300，400采用標準化軸徑取d=20mm軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計考慮軸上零件的固定和定位，以及裝配順序，選用下圖裝配方案： 圖1-3 軸上零件裝備圖 第二章 水力設(shè)計（速度系數(shù)法）2.1 葉輪進口直徑D0的確定兼顧汽蝕與效率 取進口當量直徑 =4=60 mm單級單吸式 取=02.2 葉輪出口直徑D2的確定=13.44613.806由于比轉(zhuǎn)速小于60，要乘修正系數(shù)K,取K=1.07 =127mm2.3確定葉片出口寬度=0.30940.3384 =12mm D2 =127mm b2=12mm2.4確定葉片出口安放角 一般取 這里取2.5確定葉片數(shù)Z才30-4545-6060-120120-300Z8-107-86-74-6取Z=7=6.7 取Z=72.6精算葉輪外徑D2對于D2的精算，過程如下： 由 ；得：；注意：精算時，一般先選擇2，然后確定D2。 計算Ht時，要用到滑移系數(shù)，而此時D2尚未知，故要迭代此處 取230，D2=127mm進行迭代精算如下： 有限葉片數(shù)理論揚程修正系數(shù)：；式中：靜矩；經(jīng)驗系數(shù) ；無窮葉片數(shù)理論揚程：葉片出口排擠系數(shù)：第一次精算1. 理論揚程 =H/=30/0.85=35.3m 2. 修正系數(shù) =1.05 3. 靜矩S =0.0017m 4. 有限葉片數(shù)修正系數(shù)P =0.365 5. 無窮葉片數(shù)理論揚程 =48.18m6. 葉片出口排擠系數(shù) 7. 出口軸面速度 = 3.11m/s 8. 出口圓周速度 =24.12m/s 9. 葉輪外徑 =159mm第二次精算 S=0.0017=0.86=48.18m=2/s=23.54m/s兩次精算誤差小于2%，取2.7葉輪出口速度1. 出口軸面速度 =1.90m/s2. 出口圓周速度 =23.54m/s3. 出口圓周分速度 =14.71m/s 4. 無窮葉片數(shù)出口圓周分速度=20.06m/s2.8確定葉片入口處絕對速度和圓周速度查圖7-9 =0.165=3.428m/s =14mm =4.403 m/s 第三章 畫葉輪木模圖與零件圖3.1葉輪的軸面投影圖葉輪各部的尺寸確定之后，畫葉輪軸面投影圖。畫圖時，參考相近比轉(zhuǎn)速、性能良好的葉輪圖作為參考。（關(guān)醒凡編現(xiàn)代泵技術(shù)手冊第二十三章 泵性能（幾何）和水力模型）軸面投影圖形狀力求光滑通暢。軸面投影圖如下圖所示。 繪制好軸面投影圖后，檢查流道的過水斷面變化情況。過流斷面面積F 其中：軸面液流過流斷面形成線重心的半徑 軸面液流過流斷面形成線的長度 各流道面積計算，葉輪流道面積檢查圖如下：要求該曲線有平滑的變化規(guī)律，否則必須修改軸面投影圖，直到符合為止。3.2繪制中間流線在軸面液流過流斷面形成線上取一點，而后計算此點兩邊的面積，面積相等則此點即中間流線上的點；如面積不相等，則將此點向面積大的一面移動，再檢查兩邊面積是否相等，進行修改，直到兩面積相等為止，即得到流線所經(jīng)過的點。3.3流線分點（作圖分點法）在軸面投影圖旁，畫兩條夾角等于的射線（=35）。本設(shè)計中=5。從出口開始，沿軸面流線試取S，若S中點半徑對應的兩條射線間的弧長u,與試取的S相等，則分點正確。如果不等，另取S，直到S=u。根據(jù)上述方法將前后蓋板流線及中間流線分點。分點情況如下：3.4確定進口角葉片進口處的速度其中： 為過i點的過水斷面面積葉片進口液流角 進而得到葉片進口安放角采用編程迭代的方法計算。先假定一個，帶入上式計算出，再用反算，觀察計算值與假定值是否相等，相等則計算正確。數(shù)據(jù)如下圖;3.5作方格網(wǎng)葉片繪型時，要求葉片在出口出能有一段葉片安放角保持不變，而其他部分角度變化應盡量均勻型線的形狀極為重要，不理想時堅決修改，必要時可以適當改變進口安放角、葉片進口位置、葉片包角、葉片出口邊不布置在同一軸面上等，重新繪制。葉片加厚數(shù)據(jù)3.6繪制木模圖畫出具有軸面截線并已加了厚度的軸面投影圖.在葉輪的軸面截線圖上，作垂直于葉輪軸心線的直線，這些直線實質(zhì)上就是一些垂直于葉輪軸心線的平面，通常稱為割面或等高面，它們與葉片的交線就是葉片的模型截線。 直線是等距離的，但亦可不等，視設(shè)計需要而定，葉片扭曲較大處，距離可取小一些.根據(jù)D、d畫葉輪平面圖，并作出與軸面投影圖上軸面截線相對應軸向截面.在平面圖上先畫出葉片與后蓋板交線的投影，然后再作模型截面與葉片相交的投影。第四章 壓水室的設(shè)計壓水室是指葉輪出口到泵出口法蘭（對節(jié)段式多級泵是到次級葉輪出口前，對水平中開水泵則是到過渡流道之前）的過渡部分。設(shè)計壓水室的原則：1、水力損失最小，并保證液體在壓水室中的流動是軸對稱的,以保證葉輪中的流動穩(wěn)定； 2、在能量轉(zhuǎn)換過程中，軸對稱流動不被破壞；3、消除葉輪的出口速度環(huán)量，即進入第二級葉輪之前，速度環(huán)量等于0。 4、設(shè)計工況，流入液體無撞擊損失。 5、因流出葉輪的流體速度越大，壓出室的損失hf越大，對低ns尤甚，因此對低ns泵，加大過流面積，減小損失hf。4.1 基圓直徑的確定 ，取 =160mm4.2 壓水室的進口寬度 =20 mm （取C=10mm）4.3 隔舌安放角 查手冊8-1 取4.4 隔舌的螺旋角 查手冊，取取 4.5 斷面面積F 采用速度系數(shù)法，查手冊圖8-10得 ，壓水室中液流速度： =19.93 m/s 第8斷面的面積：=430 其他各斷面面積：4.6 當量擴散角 常用范圍為，取10度。4.7各斷面形狀的確定 確定角： 一般，取求A、B值: 求斷面高H及半徑R（8個斷面分別求） 斷面1: =2.59mm =0.66 mm 斷面2： =5.00mm =1.27mm 斷面3： =7.26 mm =0.25497.26=1.85mm 斷面4： =9.41mm =2.40 mm 斷面5： =11.45m =2.92 mm 斷面6：=13.40mm =3.42 mm 斷面7：=15.28m