离心泵叶轮水力设计

设计题目：离心泵叶轮水力设计设计参数：流量0.1m3/s，扬程71.5m，转速1450rpm

比转速：68.07

目录

一、已知设计参数

二、速度系数法

1.计算泵的比转速

2.计算泵的进出口直径

4. 计算叶轮进口直径D j

5. 确定叶轮进口流速

4. 确定叶轮叶片数z和叶片包角

5. 确定叶轮叶片的出口安放角

6. 确定叶轮外径D2及叶片厚度

7. 确定叶轮出口轴面流速

8. 确定叶轮出口宽度b2

9. 绘制叶轮的轴面投影图，检查过流面积变化

10. 做叶片进口边

11. 绘制轴面液流的流线（分流线）

三、叶轮叶片的绘型

1. 掌握方格网绘型的过程

2. 掌握叶片木模图绘制过程

3. 绘制木模图

一、已知设计参数流量：Q=0.1m³/s

扬程：H=71.5m

转速：n=1450rpm

二、速度系数法

1. 计算泵的比转速

根据比转速公式

s

n=

4

3

5.

71

1.0

1450

65

.3⨯

⨯

=68.07

故泵的水力方案为：单级单吸式离心泵。

2确定泵的总体结构形式进出口直径

泵吸入口直径泵的吸入口直径由合理的进口流速确定，而泵的入口流速一

般为3m

s 。暂取2.7m

s

泵的吸入口直径按下式确定

S D =

π

s 4υQ =π⨯⨯7.21.04= 217mm 取标准值220mm

泵的排出口直径为D d = 0.8D s =220mm （因设计的泵扬程较低）

t D —泵吸入口直径

s D —泵排出口直径

将选定的标准值代入上式，得泵的进出口流速为2.63m s 。

5确定比转速s n 和泵的水力方案

根据比转速公式

s n =

435

.711.0145065.3⨯⨯=68.07 根据以往的运行经验。依算得的s n =68.07，宜采用单级单吸的水力结构方案。

6估算泵的效率和功率

查《泵的理论和设计》手册，根据经验公式得

a 水力效率计算

1h η=+=31450

1

.0lg 0835.01+=0.884

取h η=0.88 b 容积效率

23

110.68v s n η-=

+=3

207.6868.011-⨯+=0.961 取v η=0.96

c 圆盘损失效率

76

1

10.07()100

m s n η=-=8710007.68107.01）（-=0.89 d 机械效率

假定轴承填料损失约为2% ，则m η=0.89×0.98=0.87 f 总效率

m v h ηηηη= =0.87×0.96×0.88=0.73

g 轴功率

1000rQH N η

=

=73.010005

.711.0100081.9⨯⨯⨯⨯=96.08KW

h 计算配套功率

'N =KN=1.2×68.7=115.3KW

K 取1.2

7叶轮主要参数的选择和计算

叶轮主要几何参数有叶轮进口直径0D 、叶片进口直径1D 、叶轮轮毂直径

h d 、叶片进口角1β、叶轮出口直径2D 、叶轮出口宽度2b 、叶片出口角2β和叶片数Z 。叶轮进口几何参数对汽蚀具有重要影响，叶轮出口几何参数对性能（H 、Q ）具有重要影响，而两者对效率均有影响。因此，泵的主要尺寸的确定精确与否，直接影响泵的效率和性能。

图 2 轴面投影图

a 轴径和轮毂直径的确定 根据扭矩计算公式，轴径为

d =

= 3

5

10

3502.039

.759⨯⨯=48mm 取[]2535010N m τ=⨯

上式中'3

9.5510n N M n

=⨯⨯=14503

.1151055.93⨯⨯=759.39N·m

d 取标准值50mm

n M - 扭矩（N·

m ） 'N —计算功率（KW ） 'N =KW

K —工况变化系数

[]τ—泵轴材料的许用切应力（2

N m

）

本离心泵采用悬臂叶轮，因此，轮毂直径n d =0

b 叶轮进口直径0D 的确定

实践证明，泵在相应增加0v 很广的范围内运转时能保持水力效率不变，所以如果所设计的泵对抗汽蚀性能要求不高，可选择较小的有叶轮进口直径0D 以减小密封环的泄漏量，提高容积效率。

根据有叶轮进口直径0D 的计算公式得

0D K =31450

1

.045.3=141.48mm 取值140mm 0K 取3.45

C 叶片进口直径1

D 的计算

100.93D D ==0.93×140=130.2mm 取值130mm

c 叶片出口直径2D 的初步计算

叶片外径2D 和叶片出口角2β等出口几何参数是影响泵扬程的最重要因素。另外影响泵扬程的有限叶片数的修正系数也与2D 和2β及叶片等参数有关。可见，

2D 的精确与否，间接影响着泵的性能。

根据经验公式得

2D D K ==31450

1

.033.11=465mm （初步计算值） 上式中122

9.35()100s D n K -==21

)100

07

.68(35.9-=11.33

d 叶片进口宽度1b 计算与选择

()

2

2200/4/4j

h j m D Q d D Q V V πηπην

ν=-=

= 1

11/V D Q b πην

=

所以 1

21

120144D K D V D D V b V j j =

=

其中，01V K V V = 取V K =0.8 ，则