qA离心泵叶轮水力设计

单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,离心泵设计,第三章,离心泵和混流泵叶轮的水力设计,1,离心泵设计,离心泵水力设计的方法,模型换算法（相似换算法）,速度系数法,面积比原理,2,离心泵设计,第一节,泵的主要设计参数和结构方案的确定,3,现离心泵设计,一、设计参数和要求,流量,扬程,转速,（或由设计者确定）,装置汽蚀余量,（或给出装置的使用条件）,4,现离心泵设计,效率,（要求保证的效率）,介质的性质,（温度、重度、含杂质情况、腐蚀性等）,对特性曲线的要求,（平坦、陡降、是否允许有驼峰等）,5,离心泵设计,二、确定泵的总体结构形式和泵的进出口直径,1. 进口直径,选取原则：,经济流速；汽蚀要求,2.泵出口直径,6,离心泵设计,三、泵转速的确定,确定泵转速应考虑下面几个因素,泵转速越高，泵的体积越小,确定转速应考虑原动机的种类和传动装置,提高转速受汽蚀条件的限制,7,离心泵设计,可根据汽蚀比转数选取,8,离心泵设计,四、计算比转数,n,s,，,确定水力方案,9,离心泵设计,在确定比转数时应考虑下列因素,n,s,=120210,的区间，泵的效率最高，,n,s,60,的效率显著下降,可以采用单吸或双吸的结构形式来改变比转数的大小,10,离心泵设计,可以采用单级或多级的结构形式来改变比转数的大小,泵特性曲线的形状与比转数的大小有关,11,离心泵设计,五、估算泵的效率,水力效率,12,离心泵设计,容积效率,该容积效率为只考虑叶轮前密封环的泄漏，对于有平衡孔、级间泄漏和平衡盘泄漏的情况，容积效率还要相应降低,13,离心泵设计,机械效率,泵的总效率,14,离心泵设计,六、轴功率和原动机功率,15,离心泵设计,七.轴径和轮毂直径的确定,泵轴直径的确定应按强度、刚度和临界转速等情况确定。由于扭矩是泵主要的载荷，开始设计时首先按扭矩来确定泵轴的最小直径，最小直径一般位于联轴节处。,16,离心泵设计,根据轴各段的结构工艺要求，确定叶轮处的轴径,d,B,和轮毂直径,d,h,。,一般,17,离心泵设计,画草图时应注意以下几点：,各轴段应采用标准直径,轴上的螺纹一般采用标准细牙螺纹，其内径应等于或大于螺纹前轴段的直径,轴定位凸肩一般为12毫米,18,离心泵设计,第二节,相 似 设 计 法,19,离心泵设计,一、相似设计法的导出,如果两台泵相似，比转速必然相等，在相似工况下，两台泵的流量、扬程和功率应满足公式：,20,离心泵设计,两台相似泵的尺寸比例可以从上式求得：,在实际计算时，,Q,和,H,往往并不相等，在两者差值不大时，一般取较大的值。,21,离心泵设计,二、 相似设计法的步骤,根据给定的参数，计算比转数,n,s,根据,n,s,选择模型泵。,22,离心泵设计,选择模型泵时应该注意以下几点：,流量扬程曲线要平坦,泵效率要高，高效率区要宽,汽蚀性能好,根据已选定的模型和给定的参数，计算放大或缩小系数,23,离心泵设计,根据,确定过流部件的尺寸,24,离心泵设计,根据模型泵性能曲线换算出是型泵性能曲线的数据,25,离心泵设计,绘制实型泵图纸,实型泵过流部件所有角度与模型相等，所有尺寸按计算出的,值放大或缩小。但应考虑到制造的可能性和结构的合理性（如叶片和导叶厚度不能太厚或太薄）可作适当的修改。,26,离心泵设计,三、相似设计法应注意的问题,关于性能和效率问题,关于结构形式的影响,关于修改模型问题,汽蚀相似问题,27,离心泵设计,第三节 速度系数设计法,比转数相等的泵的速度系数是相等的。不同的比转速就有不同的速度系数。我们以现有性能比较好的产品为基础，统计出离心泵的速度系数曲线，设计时按,选取速度系数，作为计算叶轮尺寸的依据，这样的设计方法就叫做速度系数设计法。,28,离心泵设计,叶轮主要几何参数有：,叶轮进口直径,D,0,叶片进口直径,D,1,叶轮轮毂直径,d,h,叶片进口角,1,29,离心泵设计,叶轮出口直径,D,2,叶轮出口宽度,b,2,叶片出口角,2,叶片数,z,叶片包角,。,30,离心泵设计,一、叶轮进口直径,D,0,的确定,因为有的叶轮有轮毂，有的叶轮没有轮毂，为了研究问题方便，引入当量直径,D,e,以排除轮毂的影响。,31,离心泵设计,对于双吸泵取,Q/2,主要考虑泵的效率时,K,0,=3.54.0,兼顾效率和汽蚀时,K,0,=4.05.0,主要考虑汽蚀时,K,0,=5.05.5,32,离心泵设计,二、叶轮出口直径,D,2,的初步计算,叶轮外径,D,2,和叶片出口,2,等出口几何参数，是影响泵杨程的最重要的因素。,式中,33,离心泵设计,三、叶轮出口宽度,b,2,的计算和选择,式中,34,离心泵设计,四、叶片数的计算和选择,叶片数对泵的扬程、效率、汽蚀性能都有一定的影响。选择叶片数，一方面考虑尽量减小叶片的排挤和表面的摩擦，另一方面又使叶道有足够的长度，以保证液流的稳定性和叶片对液体的充分作用。,35,离心泵设计,对于低比数离心叶轮,36,离心泵设计,叶片数也可按比转数选择,n,s,3045,4560,60120,120300,Z,810,78,67,46,37,离心泵设计,五、介绍确定叶轮尺寸的其它速度系数,由相似原理，可以写出速度系数的一般表达式：,38,离心泵设计,速度,v,和,nD,成比例有：,由,39,离心泵设计,或,40,离心泵设计,利用上述公式、比转数的大小、并借助经验公式可以计算出泵相应的尺寸,41,离心泵设计,42,离心泵设计,对于斜流泵,对于多级泵,43,离心泵设计,六、叶轮外径,或叶片出口角,的精确计算,前述确定叶轮外径,的计算方法中，速度系数是按一般情况（,22.5）,得出的。在设计泵时，可以选用不同的参数的组合，这时就增加了速度系数的近似性。因为,是主要的尺寸，按速度系数法确定后，最好以此为基础进行精确计算。,44,离心泵设计,由基本方程式,由出口速度三角形,45,离心泵设计,所以,整理后，得,46,离心泵设计,解上面的方程，得,由,可求得,为,47,离心泵设计,对于离心泵，一般先选,再计算,；,对于混流泵，先确定各流线的,，精确计算,角,48,离心泵设计,七、叶片进口安放角的确定,叶片进口安放角大于液流角，采用正冲角, 。,1. 进口安放角的计算,由吸水室的结构确定。对直锥形吸水室,；对螺旋形吸水室，可按经验公式确定各流线的,1,值。,49,离心泵设计,式中0.0550.08，,n,小取小值。,叶片进口轴面速度,50,离心泵设计,2. 叶片出口安放角和出口三角形,离心泵一般是先选择叶片出口角。,混流泵一般按叶片出口处液流符合,v,u,r,常数的方法来确定出口角。计算时先按扬程计算出中间流线的,v,u,r，,进而求出其它流线的,v,u,。,51,离心泵设计,52,离心泵设计,第四节,叶片厚度和角度及其几何关系,53,离心泵设计,流面上叶片各厚度间的关系,54,离心泵设计,轴截面上叶片厚度,55,离心泵设计,平面上叶片厚度,56,离心泵设计,流面厚度,S,在流面上叶片垂线间的距离为流面厚度。,圆周厚度,流面厚度在圆周方向的分量称为圆周厚度。,57,离心泵设计,轴面厚度,流面厚度在轴面方向的分量称为轴面厚度。,径向厚度,轴面厚度在平面图上的投影长度为平面图上的径向厚度。,58,离心泵设计,叶片真实厚度与圆周厚度之间的关系：,59,离心泵设计,叶片真实厚度与圆周厚度之间的关系：,60,离心泵设计,叶片真实厚度与流面厚度之间的关系,61,离心泵设计,叶片真实厚度与流面厚度之间的关系：,62,离心泵设计,叶片各厚度与角度之间的关系：,63,