第07章-離心泵葉輪水力設(shè)計(1)

1、離心泵設(shè)計離心泵設(shè)計離心泵設(shè)計husthsj進(jìn)口1222144mqcDD11ur111tanmcu出口21mmcc=22ur2222tanmucuc2 21 122 ()tuugHcrc r 222tuhg Hg Hcrr離心泵設(shè)計離心泵設(shè)計第一節(jié)泵的主要設(shè)計參數(shù)和結(jié)構(gòu)方案的確定 現(xiàn)離心泵設(shè)計現(xiàn)離心泵設(shè)計一、設(shè)計參數(shù)和要求 流量 揚程 轉(zhuǎn)速（或由設(shè)計者確定） 裝置汽蝕余量（或給出裝置的使用條件）現(xiàn)離心泵設(shè)計現(xiàn)離心泵設(shè)計 效率（要求保證的效率） 介質(zhì)的性質(zhì)（溫度、重度、含雜質(zhì)情況、腐蝕性等） 對特性曲線的要求（平坦、陡降、是否允許有駝峰等） 離心泵設(shè)計離心泵設(shè)計二、泵的總體結(jié)構(gòu)形式和泵的進(jìn)出口直

2、徑 1. 進(jìn)口直徑 選取原則：經(jīng)濟(jì)流速；汽蝕要求 ssvQ4D2.泵出口直徑 sdD)7 . 01 (D 2ssvvkgH=離心泵設(shè)計離心泵設(shè)計三、泵轉(zhuǎn)速的確定 確定泵轉(zhuǎn)速應(yīng)考慮下面幾個因素 泵轉(zhuǎn)速越高，泵的體積越小 確定轉(zhuǎn)速應(yīng)考慮原動機(jī)的種類和傳動裝置 提高轉(zhuǎn)速受汽蝕條件的限制 離心泵設(shè)計離心泵設(shè)計可根據(jù)汽蝕比轉(zhuǎn)數(shù)選取 4/3rNPSHQn62. 5C 離心泵設(shè)計離心泵設(shè)計四、計算比轉(zhuǎn)數(shù)ns，確定水力方案 4/3sHQn65. 3n 離心泵設(shè)計離心泵設(shè)計在確定比轉(zhuǎn)數(shù)時應(yīng)考慮下列因素 ns=120210的區(qū)間，泵的效率最高，ns60的效率顯著下降 可以采用單吸或雙吸的結(jié)構(gòu)形式來改變比轉(zhuǎn)數(shù)的大小

3、 離心泵設(shè)計離心泵設(shè)計 可以采用單級或多級的結(jié)構(gòu)形式來改變比轉(zhuǎn)數(shù)的大小 泵特性曲線的形狀與比轉(zhuǎn)數(shù)的大小有關(guān) 離心泵設(shè)計離心泵設(shè)計五、估算泵的效率水力效率 3hnQlg0835. 01離心泵設(shè)計離心泵設(shè)計容積效率 3/2svn68. 011該容積效率為只考慮葉輪前密封環(huán)的泄漏，對于有平衡孔、級間泄漏和平衡盤泄漏的情況，容積效率還要相應(yīng)降低 離心泵設(shè)計離心泵設(shè)計機(jī)械效率 6/7sm)100n(107. 01泵的總效率 mvh離心泵設(shè)計離心泵設(shè)計六、軸功率和原動機(jī)功率 102QHgN NNc2 . 1離心泵設(shè)計離心泵設(shè)計七.軸徑和輪轂直徑的確定 泵軸直徑的確定應(yīng)按強(qiáng)度、剛度和臨界轉(zhuǎn)速等情況確定。由于

4、扭矩是泵主要的載荷，開始設(shè)計時首先按扭矩來確定泵軸的最小直徑，最小直徑一般位于聯(lián)軸節(jié)處。 3n 2 . 0MdnN1055. 9Mc3nKNNc離心泵設(shè)計離心泵設(shè)計根據(jù)軸各段的結(jié)構(gòu)工藝要求，確定葉輪處的軸徑dB和輪轂直徑dh。一般 Bhd)4 . 12 . 1 (d離心泵設(shè)計離心泵設(shè)計畫草圖時應(yīng)注意以下幾點：各軸段應(yīng)采用標(biāo)準(zhǔn)直徑 軸上的螺紋一般采用標(biāo)準(zhǔn)細(xì)牙螺紋，其內(nèi)徑應(yīng)等于或大于螺紋前軸段的直徑 軸定位凸肩一般為12毫米 離心泵設(shè)計離心泵設(shè)計速度系數(shù)設(shè)計法 比轉(zhuǎn)數(shù)相等的泵的速度系數(shù)是相等的。不同的比轉(zhuǎn)速就有不同的速度系數(shù)。我們以現(xiàn)有性能比較好的產(chǎn)品為基礎(chǔ)，統(tǒng)計出離心泵的速度系數(shù)曲線，設(shè)計時按選

5、取速度系數(shù)，作為計算葉輪尺寸的依據(jù)，這樣的設(shè)計方法就叫做速度系數(shù)設(shè)計法。 離心泵設(shè)計離心泵設(shè)計葉輪主要幾何參數(shù)有： 葉輪進(jìn)口直徑D0 葉片進(jìn)口直徑D1 葉輪輪轂直徑dh 葉片進(jìn)口角1離心泵設(shè)計離心泵設(shè)計 葉輪出口直徑D2 葉輪出口寬度b2 葉片出口角2 葉片數(shù)z 葉片包角。 離心泵設(shè)計離心泵設(shè)計一、葉輪進(jìn)口直徑D0的確定 因為有的葉輪有輪轂，有的葉輪沒有輪轂，為了研究問題方便，引入當(dāng)量直徑De以排除輪轂的影響。 2h202edDD30enQKD 離心泵設(shè)計離心泵設(shè)計對于雙吸泵取Q/2 主要考慮泵的效率時 K0=3.54.0 兼顧效率和汽蝕時 K0=4.05.0 主要考慮汽蝕時 K0=5.05.

6、5 離心泵設(shè)計離心泵設(shè)計二、葉輪出口直徑D2的初步計算 葉輪外徑D2和葉片出口2等出口幾何參數(shù)，是影響泵楊程的最重要的因素。 32D2nQKD 式中 2/1s2D)100n(35. 9K離心泵設(shè)計離心泵設(shè)計三、葉輪出口寬度b2的計算和選擇 32b2nQKb 式中 6/5s2b)100n(64. 0K離心泵設(shè)計離心泵設(shè)計四、葉片數(shù)的計算和選擇 葉片數(shù)對泵的揚程、效率、汽蝕性能都有一定的影響。選擇葉片數(shù)，一方面考慮盡量減小葉片的排擠和表面的摩擦，另一方面又使葉道有足夠的長度，以保證液流的穩(wěn)定性和葉片對液體的充分作用。 離心泵設(shè)計離心泵設(shè)計2siner13Z21m對于低比數(shù)離心葉輪 2sinrrrr

7、5 . 6Z211212離心泵設(shè)計離心泵設(shè)計葉片數(shù)也可按比轉(zhuǎn)數(shù)選擇 ns3045456060120120300Z810786746離心泵設(shè)計離心泵設(shè)計五、葉輪外徑或葉片出口角的精確計算 前述確定葉輪外徑的計算方法中，速度系數(shù)是按一般情況（22.5）得出的。在設(shè)計泵時，可以選用不同的參數(shù)的組合，這時就增加了速度系數(shù)的近似性。因為是主要的尺寸，按速度系數(shù)法確定后，最好以此為基礎(chǔ)進(jìn)行精確計算。離心泵設(shè)計離心泵設(shè)計由基本方程式gvuvuHuuT1122由出口速度三角形2222tgvuvmu離心泵設(shè)計離心泵設(shè)計所以 112222)(umTvutgvuguH整理后，得 01122222TumgHvuutg

8、vu離心泵設(shè)計離心泵設(shè)計解上面的方程，得 11222222)2(2uTmmvugHtgvtgvu由可求得為 nuD2260離心泵設(shè)計離心泵設(shè)計對于離心泵，一般先選再計算；對于混流泵，先確定各流線的，精確計算角 2222umvuvtg112uTuvuugHv離心泵設(shè)計離心泵設(shè)計六、葉片進(jìn)口安放角的確定 葉片進(jìn)口安放角大于液流角，采用正沖角 。1. 進(jìn)口安放角的計算 由吸水室的結(jié)構(gòu)確定。對直錐形吸水室；對螺旋形吸水室，可按經(jīng)驗公式確定各流線的1值。 1u11m1vuvtg離心泵設(shè)計離心泵設(shè)計32urnQmvK式中0.0550.08，n小取小值。 葉片進(jìn)口軸面速度 11v1mkFQv21111111

9、1u1)sinctg(1DZ1sinDZS1DZS1k離心泵設(shè)計離心泵設(shè)計2. 葉片出口安放角和出口三角形 離心泵一般是先選擇葉片出口角。 混流泵一般按葉片出口處液流符合vur常數(shù)的方法來確定出口角。計算時先按揚程計算出中間流線的vur，進(jìn)而求出其它流線的vu。 離心泵設(shè)計離心泵設(shè)計2222umvuvtg222kFQvvm22222222222)sin(11sin11ctgDZDZSDZSku離心泵設(shè)計離心泵設(shè)計 第四節(jié)葉輪軸面投影圖的繪制 離心泵設(shè)計離心泵設(shè)計一、軸面投影圖的繪制 一般原則： 出口前后蓋板保持一段平行和對稱變化； 流道彎曲不應(yīng)太急，在軸向結(jié)構(gòu)允許的條件下，采用較大的曲率半徑為

10、宜； 設(shè)計時參考性能較好的，比轉(zhuǎn)數(shù)相近的葉輪軸面投影形狀來繪制。 離心泵設(shè)計離心泵設(shè)計軸面投影圖ABDCEO過水?dāng)嗝嫘纬删€流道中線離心泵設(shè)計離心泵設(shè)計二、檢查軸面流道過水?dāng)嗝孀兓闆r 過水?dāng)嗝婷娣e的計算：F=2Rcb ABDCEO過水?dāng)嗝嫘纬删€流道中線沿流道求出一系列過水?dāng)嗝婷娣e EO離心泵設(shè)計離心泵設(shè)計過水?dāng)嗝婷娣e沿流道中線的變化曲線應(yīng)是一條光滑曲線。 高抗汽蝕F=f(l)高效率進(jìn)口邊出水邊離心泵設(shè)計離心泵設(shè)計三、分流線 所謂分流線就是將過水?dāng)嗝娣殖蓭讉€相等的小過水?dāng)嗝媪骶€的分法：出口邊一般平行軸線，只要等分出口邊線段即可；進(jìn)口邊流線，適當(dāng)延長之后使之與軸線平行； 根據(jù)進(jìn)出口的分點，憑經(jīng)驗畫

11、出各條軸面流線 。離心泵設(shè)計離心泵設(shè)計bi中間流線離心泵設(shè)計離心泵設(shè)計如果分成n個小流道，則進(jìn)口分點半徑為 2n2n20iRn)RR( iR小過水?dāng)嗝娴拿娣e為： iiibr2F沿同一過水?dāng)嗝鎽?yīng)滿足 .constbrii離心泵設(shè)計離心泵設(shè)計第五節(jié)葉片繪型 所謂葉片繪型就是畫葉片。就是將在各個流面上繪制的流線（葉片的骨線）按照一定的規(guī)律組合起來，形成無厚度的葉片。 離心泵設(shè)計離心泵設(shè)計葉片繪型的方法 ： 方格網(wǎng)保角變換法； 扭曲三角形法； 逐點計算法。 離心泵設(shè)計離心泵設(shè)計一、方格網(wǎng)保角變換法繪型原理 離心泵設(shè)計離心泵設(shè)計借助于保角變換的思想展開此曲面 離心泵設(shè)計離心泵設(shè)計將圓柱面沿母線切開，展成

12、平面 離心泵設(shè)計離心泵設(shè)計 所謂保角變換，就是要保證空間流面上流線與圓周方向的角度對應(yīng)相等。 從圖中可以看出，空間流線穿過流面上的小扇形，將扇形兩邊分別截為兩段，相應(yīng)的流線在平面方格網(wǎng)上，把正方形兩邊分別截為成比例的兩段，由相似關(guān)系，對應(yīng)的角度不變。 離心泵設(shè)計離心泵設(shè)計二、繪型步驟 1沿軸面流線分點 分點的實質(zhì)就是在流面上畫特征線，組成扇形格網(wǎng)。分點是在流線上（相當(dāng)一個流面）進(jìn)行的。 離心泵設(shè)計離心泵設(shè)計在軸面流線上分點離心泵設(shè)計離心泵設(shè)計 在軸面投影圖旁，畫兩條夾角等于的射線。則兩條射線表示夾角為的兩個軸面。一般取35。 從出口開始，先試取s，若s中點半徑對應(yīng)的兩條射線間的弧長u，與試取的

13、s相等，則分點是正確的，如果不等就逐次逼近，直至su為止。離心泵設(shè)計離心泵設(shè)計 第一點確定后，用同樣的方法分得第2、3點。當(dāng)流線平行軸線時，u不變，用對應(yīng)s截取流線即可。 各個流線用相同的分點。 離心泵設(shè)計離心泵設(shè)計2畫展開流面（平面方格網(wǎng)）并在其上繪制流線 方格網(wǎng)的大小任意選取，橫線表示軸面流線的相應(yīng)分點，豎線表示夾角，為對應(yīng)分點所用的軸面。 離心泵設(shè)計離心泵設(shè)計 畫出方格網(wǎng)并將特征線順序編號。 在其上繪流線，通常先畫中間流線。 流線在方格網(wǎng)上的位置應(yīng)與相應(yīng)軸面流線分點序號對應(yīng)。 進(jìn)出口角應(yīng)于預(yù)先確定的值相符，包角的大小可靈活掌握。 離心泵設(shè)計離心泵設(shè)計進(jìn)出口邊在方格網(wǎng)中位于同一豎線上，表示

14、進(jìn)口邊位于同一軸面上。離心泵設(shè)計離心泵設(shè)計一般離心泵進(jìn)出口邊都在同一軸面上?；炝鞅眠M(jìn)出口邊均可不置于同一軸面上。當(dāng)離心泵繪型的型線不理想時，進(jìn)出口邊可以放在不同的軸面上，究竟如何布置，主要取決于方格網(wǎng)上的流線形狀和下步所述的軸面截線形狀好壞來決定。 注意：離心泵設(shè)計離心泵設(shè)計3畫軸面截線 在方格網(wǎng)中畫出的流線，就是葉片表面的型線。 用軸面（相當(dāng)于方格網(wǎng)中的豎線）去截這流線，所截點的連線就是一條軸面截線。 把方格網(wǎng)中每隔一定角度的豎線和流線的交點，對應(yīng)于編號1、2、3的位置，用插入法分別點到軸面投影圖相應(yīng)的流線上，把所得點聯(lián)成光滑的曲線，就得到葉片的軸面截線。離心泵設(shè)計離心泵設(shè)計 離心泵設(shè)計離心泵設(shè)計離心泵設(shè)計離心泵設(shè)計軸面截線應(yīng)光滑，按一定的規(guī)律變化。軸面截線和流線的夾角最好接近90一般不要小于60。角太小，蓋板和葉片的真實夾角過小，會帶來鑄造困難、排擠嚴(yán)重和過水?dāng)嗝嫘螤畈涣迹裰茉鲩L）等缺點。 注意：離心泵設(shè)計離心泵設(shè)計4葉片加厚 方格網(wǎng)保角變換繪型，一般在軸面投影圖上按軸面截線進(jìn)行加厚。加厚時，可以認(rèn)為前面所得的軸面截線為骨線向兩邊加厚，或認(rèn)為是工作面向背面加厚。 沿軸面流線方向的軸面厚度Sm按下式計算： 221cosctgtgSSm離心泵設(shè)計離心泵設(shè)計5畫葉片