水泵水力设计_CH2.

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1、王福军王福军(中国农业大学水利与土木工程学院中国农业大学水利与土木工程学院)Tel: 62736972 Email: 泵主设计参数和结构方案的确定泵主设计参数和结构方案的确定叶轮主要参数的选择和计算叶轮主要参数的选择和计算相似换算法水力设计相似换算法水力设计叶片厚度、角度及其几何关系叶片厚度、角度及其几何关系叶轮轴面投影图的绘制叶轮轴面投影图的绘制叶片设计理论和型线微分方程式叶片设计理论和型线微分方程式方格网保角变换方法叶片绘型方格网保角变换方法叶片绘型扭曲三角形法叶片绘型扭曲三角形法叶片绘型*逐点积分法逐点积分法*圆柱形叶片的绘型圆柱形叶片的绘型*二元理论设计叶片二元理论设计叶片* 流量流量

2、Q 扬程扬程H 转速转速n 效率效率 汽蚀余量汽蚀余量NPSHa，或，或NPSHr， 或或 Hsz 介质的性质（温度、密度、杂质、腐蚀性等）介质的性质（温度、密度、杂质、腐蚀性等） 对性能曲线的要求（平缓、陡降、无驼峰等）对性能曲线的要求（平缓、陡降、无驼峰等） 运行环境对泵型式的要求（如潜水、井泵、立式泵等）运行环境对泵型式的要求（如潜水、井泵、立式泵等）1、初定总体结构型式、初定总体结构型式 依据设计要求初步选择，结合计算，然后校核依据设计要求初步选择，结合计算，然后校核 ssVQD42、确定泵吸入口直径（泵进口直径，、确定泵吸入口直径（泵进口直径， 进口法兰处直径）进口法兰处直径） 过程

3、：根据流速初定，然后按标准直径系列进行调整过程：根据流速初定，然后按标准直径系列进行调整 一般可选一般可选Vs=3(m/s) 原则：原则： 1) 大泵，大泵，Vs，降低制造成本，降低制造成本 2) 汽蚀要求高汽蚀要求高，Vs，1.02.0m/s 标准直径标准直径：10，15，20，25，40，50，65，80，100，125，150，2003、确定泵排出口直径（出口法兰处直径）、确定泵排出口直径（出口法兰处直径） 过程：先参照进口直径选取，再按标准直径系列调整过程：先参照进口直径选取，再按标准直径系列调整 原则：低扬程泵：原则：低扬程泵：Dd=Ds 高扬程泵：高扬程泵：Dd=(10.7)Ds

4、Dd一般比一般比Ds低低12个档次个档次 注意参照同类产品确定注意参照同类产品确定 确定转速时，应考虑以下因素：确定转速时，应考虑以下因素： 1、n，体积，体积，重量，重量， n 2、nsf(n), f(ns)，为了，为了，应，应n 3、n，磨损，磨损，振动、噪声，振动、噪声， n 4、n=f(原动机原动机) 异步电机极对数异步电机极对数 2 4 6 8 10 12 同步转速同步转速 3000 1500 1000 750 600 500 5、n=f(NPSHr) 43625/.rNPSHQnC QNPSHCnr62543./ （对于给定（对于给定C值，值，n，NPSHr） 若给定若给定NPSH

5、a，则可取，则可取NPSHr(1.11.3)NPSHa 1、当、当ns120210时，时，max 当当ns 60，2、当单吸叶轮、当单吸叶轮ns过大时，可考虑用双吸；过大时，可考虑用双吸； 反之，当双吸反之，当双吸ns过小时，可考虑用单吸。过小时，可考虑用单吸。3、当单级叶轮、当单级叶轮ns过小时，可考虑用多级；过小时，可考虑用多级； 反之，当多级反之，当多级ns过大时，可考虑减少级数。过大时，可考虑减少级数。 卧式泵一般不多于卧式泵一般不多于16级，立式泵可达数百级。级，立式泵可达数百级。4、ns与泵性能曲线形状有关与泵性能曲线形状有关43653/.HQnns 作用：预测泵的性能指标，看是否

6、可达到设计要求作用：预测泵的性能指标，看是否可达到设计要求 公式：公式：mvh 各单项效率，可通过查手册（图表）或按下式计算：各单项效率，可通过查手册（图表）或按下式计算：3Q/nlg083501.h32068011/.svn6710010701/.smn 结论：若结论：若(估估) (设设)，继续；，继续； 否则，找原因。否则，找原因。 泵的轴功率：泵的轴功率：kWgQHP/ 原动机功率：原动机功率：kWPKPtg 其中，其中，K为余量系数，为余量系数，1.11.2 t为传动效率：直联为传动效率：直联100，皮带轮，皮带轮95，液力耦合器，液力耦合器97 依据依据Pg选择原动机选择原动机 叶轮

7、进口直径叶轮进口直径D0 叶片进口直径叶片进口直径D1 轮毂直径轮毂直径dh 叶片进口宽度叶片进口宽度b1 叶片进口安放角叶片进口安放角1 叶片数叶片数Z 叶片厚度叶片厚度 盖板曲率半径盖板曲率半径R 叶轮出口直径叶轮出口直径D2 叶轮出口宽度叶轮出口宽度b2 叶片出口角叶片出口角2 轴受多种载荷，轴径的确定方法是：轴受多种载荷，轴径的确定方法是：1、按扭矩确定最小轴径、按扭矩确定最小轴径320.nMd 其中，其中，Mn为扭矩（为扭矩（Nm）nPMn.310559 P为计算功率，为计算功率，P=KP K为工况变化系数：为工况变化系数：1.11.2，杂质泵应加大，杂质泵应加大 为轴材料的许用应力

8、，单位：为轴材料的许用应力，单位：Pa（N/m2） 对于对于45钢，调质处理时，钢，调质处理时，(440540)105(Pa)2、考虑影响刚度和临界转速等因素，适当放大轴径，并圆整，得、考虑影响刚度和临界转速等因素，适当放大轴径，并圆整，得dmin3、转子部件设计好后，对轴的强度、刚度、临界转速进行校核、转子部件设计好后，对轴的强度、刚度、临界转速进行校核 轮毂直径轮毂直径dh与轴的最小直径，均与泵的结构形式有关。过程：与轴的最小直径，均与泵的结构形式有关。过程：1、画轴的草图。根据轴各段的结构工艺要求确定装叶轮处的轴径、画轴的草图。根据轴各段的结构工艺要求确定装叶轮处的轴径dB 注意：各轴段

9、用标准直径注意：各轴段用标准直径 轴上螺纹一般用细牙螺纹，内径大于前段轴径轴上螺纹一般用细牙螺纹，内径大于前段轴径 轴的凸肩一般为轴的凸肩一般为12mm2、根据、根据dB确定确定dh 对于不穿轴，对于不穿轴， dh 0 对于穿轴，对于穿轴， dh （1.21.4） dB 在满足强度条件（键槽等）下，在满足强度条件（键槽等）下， dh越小越好，利于提高流动性越小越好，利于提高流动性 （由此进入速度系数法水力设计，另一方法是相似设计法）（由此进入速度系数法水力设计，另一方法是相似设计法） D0对性能的影响：对性能的影响： D0 ，抗汽蚀性能，抗汽蚀性能 D0 ，效率，效率 若若NPSHr要求不高，

10、可选较小的要求不高，可选较小的D0 ，以提高，以提高v D0的确定原则：的确定原则： 为减小水力损失，让为减小水力损失，让w1最小最小 设设vu1=0，则：，则：212121uvwm 三者关系中三者关系中: D0, vm1, u1 因此，存在因此，存在w1min212121uvwm nDu1160 将将D1 表示成：表示成：011DKD nDKu01160 又又22004hvdDQv 1201kKvvm 式中，式中，K2 是因速度分布不均匀引入的系数，是因速度分布不均匀引入的系数，k1为排挤系数为排挤系数111DSzku 将上面得到的将上面得到的u1和和vm1代入代入 w1的表达式，有：的表达

11、式，有：令令: 22202221222222021221460hvdDkQKnDKw04260d32202221222222122021hvdDkQKnKDdw3311222202604nQKkKdDvh2202hedDDD0当量直径当量直径(与有效过流面积等效的圆的直径与有效过流面积等效的圆的直径)3112202604KkKKv30nQKDe则则: K0系经验系数，取系经验系数，取3.54.0。考虑效率时取小值，考虑汽蚀时取大值。考虑效率时取小值，考虑汽蚀时取大值 由前面叙述知，由前面叙述知，H与与D2 , b2相关。相关。 (D2 , 2 , b2 , .) 所以，所以，H一定，一定， D