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1、离心泵设计,第三章离心泵和混流泵叶轮的水力设计,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,离心泵设计,第一节泵的主要设计参数和结构方案的确定,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）,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）,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,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
2、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,离心泵设计,可根据汽蚀比转数选取,离心泵设计,四、计算比转数ns，确定水力方案,离心泵设计,在确定比转数时应考虑下列因素 ns=120210的区间，泵的效率最高，ns60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,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,离心泵设计,五、估算泵的效率水力效率,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,离心泵设计,机
3、械效率,泵的总效率,离心泵设计,六、轴功率和原动机功率,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。,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dB和轮毂直径dh。一般,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,离心泵设计,第二节相 似 设 计 法,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、
4、扬程和功率应满足公式：,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。,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ns 根据ns选择模型泵。,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,离心泵设计,根据确定过流部件的尺寸,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,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
5、性（如叶片和导叶厚度不能太厚或太薄）可作适当的修改。,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,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。,离心泵设计,叶轮主要几何参数有： 叶轮进口直径D0 叶片进口直径D1 叶轮轮毂直径dh 叶片进口角1,离心泵设计,叶轮出口直径D2 叶轮出口宽度b2 叶片出口角2 叶片数z 叶片包角。,
6、离心泵设计,一、叶轮进口直径D0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De以排除轮毂的影响。,离心泵设计,对于双吸泵取Q/2 主要考虑泵的效率时 K0=3.54.0 兼顾效率和汽蚀时 K0=4.05.0 主要考虑汽蚀时 K0=5.05.5,离心泵设计,二、叶轮出口直径D2的初步计算 叶轮外径D2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,离心泵设计,三、叶轮出口宽度b2的计算和选择,式中,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
7、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。,离心泵设计,对于低比数离心叶轮,离心泵设计,叶片数也可按比转数选择,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：,离心泵设计,速度v和nD成比例有：,由,离心泵设计,或,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,离心泵设计,离心泵设计,对于斜流泵,对于多级泵,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
8、尺寸，按速度系数法确定后，最好以此为基础进行精确计算。,离心泵设计,由基本方程式,由出口速度三角形,离心泵设计,所以,整理后，得,离心泵设计,解上面的方程，得,由可求得为,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,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。,离心泵设计,式中0.0550.08，n小取小值。,叶片进口轴面速度,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
9、片出口处液流符合vur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vur，进而求出其它流线的vu。,离心泵设计,离心泵设计,第四节叶片厚度和角度及其几何关系,离心泵设计,流面上叶片各厚度间的关系,离心泵设计,轴截面上叶片厚度,离心泵设计,平面上叶片厚度,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。,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。,离心泵设计,叶片真实厚度与圆周厚度之间的关系：,离心泵设计,叶片真实厚度与圆周厚度之间的关系：,离心泵设计,叶片真实厚度与流面厚度之间的关系,离心泵设计,叶片真实厚度与流面厚度之间的关系：,离心泵设计,叶片各厚度与角度之间的关系：,
