哈工大叶片泵课程设计

《叶片泵原理与水力设计》课程设计

单级离心泵叶轮的水力设计

学院：能源科学与工程学院

班级：1102105

姓名：

学号：

指导教师：***

20 14年12月

目录

1.课程设计目的 (1)

2.课程设计任务和要求 (1)

3.设计计算说明书 (2)

4．参考文献 (7)

5.附录 (8)

1.课程设计目的

离心泵是叶片式流体机械的典型产品，叶轮是其最关键的部件。通过单级离心泵叶轮的水力设计，使学生基本掌握叶片式流体机械叶轮的设计理论、设计方法和国家标准的使用，培养学生能够综合运用所学的基础理论、基本知识和基本技能，提高学生训练分析和解决实际问题的能力。为毕业后能够从事叶片式流体机械的产品设计工作奠定良好的基础。

2.课程设计任务和要求

设计题目：单级离心泵叶轮的水力设计

设计参数：q=200 m 3/h ，H=50 m ，n=1450 r/min ， (NPSH)r =2.7 工作量：1. 设计计算说明书1分

2．叶轮木模图1张（A3图纸）

3.设计计算说明书

已知主要参数q=2003/m h =0.056m 3

/s H=50m n=1450r/min (NPSH ）r=2.7

一.主要参数确定。 1.确定泵进出口直径 （1）泵进口直径

根据流量q=2003

/m h ，查表6.1取流速c s =2.83，

则D s =

s c q π4=83

.2*056.0*4π=0.159（m ） 参考标准取D s =160mm （2）泵出口直径

s d D D )7.0~1(==（0.7-1.0）*180=112-160mm 取d D =140mm.

（3）进出口速度 c s = 4q/D s 2

π=2.79m/s c d =4q/D d

2

π=3.64m/s

2.空化计算

（1）泵安装高度 介质为常温清水，

ρ

g p v

=0.24 ，取进口管路损失h c =0.5m NPSH a =1.3*NPSH r =3.51

h g =

ρg p a -h c -ρ

g p

v -NPSH a =10.33-0.5-0.24-3.51=6.08 （2）泵空化余量 NPSH r =2.7 （3）泵空化比转速 4

362.5r

NPSH q n C =

=913.9

3.比转速

6.6650

056

.0145065.365.34

3

4

3=⨯⨯=

=

H

Q n n s

4.确定泵的效率 （1）.水力效率

=h η3lg 0835.01n

q

+=0.877 （2）.容积效率

000

3

/20.9610068.011

=⨯+=

-s

v n η

（3）.机械效率 圆盘摩擦损失效率

888.0)

100/(1

07

.016

/7,=-=s m n η 假定轴承，填料损失为2%，则机械效率m η=0.870 （4）.泵的总效率

η=h v m ηηη=0.732

5.泵轴最小轴径的确定 （1）泵轴功率 P=

η

ρ1000gqH

=37.49kw （2）计算配套功率 P ,=KP=44.99kw （3）泵轴转矩

Mn=9.95*1000*n

P ,

=296.31N •m

（4）泵轴最小轴径

泵轴材料选45钢，[τ]=49MPa ，泵轴最小轴径为 d=3

]

[2.0τMn

=31.2mm 取d=32mm 二、确定叶轮主要直径 1.叶轮进口当量直径 D 0=3

0n

q

k =119.66mm=120mm 根据C=913.9

k =3.54

2.叶轮进口直径

单级离心泵，轴向吸入进口，d h =0

D j =220h d D +=120mm

3.叶轮出口宽度

499.0_456.0)100

)(7.0_64.0(65

2

==s b n

K

0169.0_0154.03

22==n

q

K b b 取2b 适当扩宽为0.18 4.叶轮外径

21

2

)100

)(6.9_35.9(-=s D n K =11.47_11.76

D 2=3

2n

q

K D =0.388——0.398 D 2=390mm

三、确定叶片出口角、叶片角 （1）叶片出口角

根据n s =66.6，属于较低的比转速叶轮，选取较大的叶片出口角，以减小叶轮外径，从而减小圆盘的摩擦损失，提高效率，选取。402=β。 （2）叶片数确定

取叶片进口边直径D 1=0.93D j =0.93*120=111.6mm=112mm 设叶片进口角301=β，则z=)2

sin()()(5

.62

11212ββ+-+D D D D =6.72

取z=7。

四、画轴面投影图

1.根据叶轮的主要尺寸D j 、D 2、b 2，参考相同比转速的叶轮，初步画出叶轮的轴面投影图，见附图1.

2.轴面流到过流面积检查

作内切圆，分8——12点计算轴面流道过流面积，进口部分分点多一些。做出过流面积随内切圆中心位置L 的变化曲线，应符合直线变化，附图2。 五、精算叶轮外径

按速度系数法初步确定的叶轮主要尺寸。 1.第一次计算 （1）理论扬程 H t =

h

H

η=57.00

（2）无穷叶片数理论扬程

按直锥形吸水室，取系数α=0.62，则：)60

1(2

。

βαψ+==1.03

按轴面投影图计算静矩，取分点间距20mm

i

i R S S ∑∆==0.02*（32+36+43+51+64+76+89+105+123+146+164+182）

/1000=0.022m 2

P==zS

R 22

ψ0.2518 H ∞t =（1+P ）H t =71.3526 （3）出口圆周速度

取2δ=4mm ，2λ=90，则排挤系数

2

2

2222)sin cot (11λβπδψ+⨯-

=D z =0.964 v

b D q m

c ηψπ2222==2.745 ∞++=

t m m gH c

c u 22

2222)tan 2(tan 2ββ=28.130

（4）叶轮出口直径 n

u D π2

260==0.3707

2、第二次计算

（1）叶片出口排挤系