水泵水力设计-CH3-N课件.ppt

1、1l压水室概述压水室概述l螺旋形压水室螺旋形压水室l径向导叶径向导叶l空间导叶空间导叶l吸水室概述吸水室概述l半螺旋形吸水室半螺旋形吸水室 2一、定义一、定义 压水室是指叶轮出口到泵出口法兰的过流部分。压水室是指叶轮出口到泵出口法兰的过流部分。对节段式多级泵是从第一级叶轮出口到次级叶轮进口前，对水平中对节段式多级泵是从第一级叶轮出口到次级叶轮进口前，对水平中开式水泵则是到过渡流道之前的过流部分。开式水泵则是到过渡流道之前的过流部分。二、作用和要求二、作用和要求 1 1、收集叶轮流出的高速液体，并将液体的大部分动能转换为压能。、收集叶轮流出的高速液体，并将液体的大部分动能转换为压能。2 2、消除

2、速度环量。、消除速度环量。3 3、为使叶轮流动稳定，压水室的流动必须是轴对称的、为使叶轮流动稳定，压水室的流动必须是轴对称的形成轴对称流动形成轴对称流动三、形式三、形式 1 1、螺旋形压水室（蜗壳、螺壳、涡室、涡形体）、螺旋形压水室（蜗壳、螺壳、涡室、涡形体）2 2、环形压水室、环形压水室 3 3、叶片式压水室（导叶）：径向导叶、流道式导叶、空间导叶、叶片式压水室（导叶）：径向导叶、流道式导叶、空间导叶3（a）螺旋形压水室 （b）径向式导叶 （c）环形压水室4一、工作原理一、工作原理 如果液体从叶轮流出后，进入两个平行的平板之间，当忽略液体的粘如果液体从叶轮流出后，进入两个平行的平板之间，当忽

3、略液体的粘性摩擦力时，这种液流不受任何外力作用，应遵从速度矩保持性原理，性摩擦力时，这种液流不受任何外力作用，应遵从速度矩保持性原理，即即 constRvu)2(,/222RbvQbQRRvvvvtgmumum 因此，液流角因此，液流角 保持不变，即流动迹线为对数螺旋线。保持不变，即流动迹线为对数螺旋线。实际不采用平板侧壁的方式，而大多采用梯形断面，个别为矩形或圆实际不采用平板侧壁的方式，而大多采用梯形断面，个别为矩形或圆形。形。56二、涡形体主要结构参数二、涡形体主要结构参数 断面断面I-VIIII-VIII：相隔：相隔4545度，第度，第VIIIVIII为螺旋线终点位置为螺旋线终点位置 隔

4、舌：螺旋线起点位置隔舌：螺旋线起点位置 基圆：隔舌起始点所在的圆周基圆：隔舌起始点所在的圆周 扩散管：第扩散管：第VIIIVIII断面至泵出口部分断面至泵出口部分 隔舌起始角隔舌起始角 o o：隔舌和第：隔舌和第VIIIVIII断面的夹角断面的夹角 隔舌螺旋角（隔舌角）隔舌螺旋角（隔舌角）o o：隔舌处内壁与圆周方向夹角：隔舌处内壁与圆周方向夹角 7三、涡形体的设计计算三、涡形体的设计计算 1 1、计算基圆直径、计算基圆直径 考虑因素：考虑因素：隔舌间隙过小时，难以保证从叶轮流出的液体均匀进入涡形体，振动隔舌间隙过小时，难以保证从叶轮流出的液体均匀进入涡形体，振动隔舌间隙过大时，径向尺寸隔舌间

5、隙过大时，径向尺寸，效率，效率 污水泵取大值污水泵取大值 23)08.103.1(DD 2 2、涡形体进口宽度、涡形体进口宽度b b3 3 由由b b2 2与盖板宽度来定：与盖板宽度来定：22305.0Dbb 3 3、隔舌角、隔舌角221230umvvtg0 4 4、隔舌起始角、隔舌起始角004500 低比转速取小值低比转速取小值8 5 5、各断面面积、各断面面积QQVIII3603600gHKvv2333vQFVIIIVIII0360VIIIFF 6 6、扩散管、扩散管LDDtgVIIId22当量扩散角当量扩散角 VIIIVIIIFD4 应为应为8 812129 7 7、绘制梯形断面、绘制梯

6、形断面10 7 7、绘制梯形断面、绘制梯形断面)(2321FFFF其中：其中：)(21331rRbFcos)(2132rrRrF2336090rF若给定若给定 ，则：，则：BBFbbrRH242333ArRr)(3其中：其中：sin1sinAcos)1(2360902AAAB11四、涡形体绘制实例12一、导叶概述一、导叶概述 导叶导叶 =若干个小螺旋形压水室若干个小螺旋形压水室 螺旋形压水室螺旋形压水室=单个叶片的导叶单个叶片的导叶 结构形式：径向导叶、流道式导叶、空间导叶结构形式：径向导叶、流道式导叶、空间导叶二、径向导叶结构二、径向导叶结构 正导叶：螺旋线段正导叶：螺旋线段ABAB：用来保

7、证液体在压水室内的自由流动用来保证液体在压水室内的自由流动 扩散段扩散段BCBC：用来把大部分动能转换为压力能用来把大部分动能转换为压力能 环形空间（过渡段）环形空间（过渡段）CDCD：用来变换液流方向：用来变换液流方向 反导叶反导叶DEDE：用来消除环量，并把液体引入下级叶轮用来消除环量，并把液体引入下级叶轮 因此，导叶同时兼有压水室和吸水室的作用。因此，导叶同时兼有压水室和吸水室的作用。1314三、径向导叶设计计算过程概述三、径向导叶设计计算过程概述 1 1、计算基圆直径、计算基圆直径 23)05.102.1(DD 2 2、计算导叶进口宽度、计算导叶进口宽度b b3 3 由由b b2 2与

8、盖板宽度来定与盖板宽度来定：mmbb)52(23 3 3、确定螺旋线的角度和线型、确定螺旋线的角度和线型 4 4、喉部面积、喉部面积F F及叶片数及叶片数Z ZD D3 3与与D D2 2之差最大为之差最大为5mm5mm导叶进口安放角导叶进口安放角 ,螺旋线螺旋线喉部面积喉部面积F=aF=a3 3bb3 3，最好为正方形；叶片数要与叶轮叶片数互为质数，最好为正方形；叶片数要与叶轮叶片数互为质数 5 5、扩散段、扩散段当量扩散角为当量扩散角为7979度度,v v4 4=(0.4=(0.40.5)0.5)v v3,3,a a4 4=b b4 4 6 6、过渡段、过渡段转变过程的面积逐渐收缩为宜转变

9、过程的面积逐渐收缩为宜 7 7、反导叶、反导叶进口进口D D5 5，b b5 5,5 5参照正导叶确定，出口参照正导叶确定，出口D D6 6，h h参照叶轮进口确定参照叶轮进口确定)83(333tg3err 15lSds绝对是假的17一、应用场合一、应用场合 井径受限制的场合（如井泵、潜水泵），以及混流泵井径受限制的场合（如井泵、潜水泵），以及混流泵18 深井泵深井泵 潜水泵潜水泵 1920二、设计过程二、设计过程 1 1、确定主要几何参数：、确定主要几何参数：导叶基圆直径导叶基圆直径D D3 3，导叶入口外径，导叶入口外径D4D4，导叶入口宽度，导叶入口宽度b b3 3，导叶出口内径导叶出口

10、内径D D5 5，出口外径，出口外径D D6 6，导叶轴向长度，导叶轴向长度L L，叶片数，叶片数Z Z（Z Z叶轮叶轮1 1）2 2、定轴面图：参考同类产品，要检查过水断面面积（同叶轮设计过程）、定轴面图：参考同类产品，要检查过水断面面积（同叶轮设计过程）3 3、分流线：同叶轮设计过程、分流线：同叶轮设计过程 4 4、定进出口边：考虑叶轮位置确定、定进出口边：考虑叶轮位置确定 5 5、定进出口角：、定进出口角：进口安放角：进口安放角：3 3=3 3+出口安放角：出口安放角：4 4=80=809595 6 6、绘型：、绘型：扭曲三角形法（与叶轮绘型方法相同）扭曲三角形法（与叶轮绘型方法相同）2

11、1三、设计实例三、设计实例22 定义：泵进口法兰到叶轮入口之间的泵体过流部分定义：泵进口法兰到叶轮入口之间的泵体过流部分 作用：将液体引入叶轮，同时向叶轮提供所需要的速度作用：将液体引入叶轮，同时向叶轮提供所需要的速度 要求：沿吸水室所有断面的速度必要尽可能均匀地分布，以保证要求：沿吸水室所有断面的速度必要尽可能均匀地分布，以保证 叶轮内的稳定流动叶轮内的稳定流动 型式：型式：直锥形：主要用于单级单吸泵直锥形：主要用于单级单吸泵 弯管形：主要用于大型轴流泵、大型离心泵弯管形：主要用于大型轴流泵、大型离心泵 环形：环形：主要用于节段式多级泵主要用于节段式多级泵 半螺旋形：主要用于双吸泵、水平中开

12、多级泵半螺旋形：主要用于双吸泵、水平中开多级泵23环形吸水室 直锥形吸水室 24 双吸泵（水平中开式）双吸泵（水平中开式）25半螺旋形吸水室 26一、半螺旋形吸水一、半螺旋形吸水 室的结构型式室的结构型式 隔舌一般位于与隔舌一般位于与水平线线水平线线4545度位度位置，隔断水流，置，隔断水流，即即0 0断面。断面。可每隔可每隔22.522.5度度分一个断面分一个断面,生成生成共共0 0VIIIVIII断面。断面。各断面的各断面的VmVm及及VuVu分布如下：分布如下：27VmVm：大小基本一样：大小基本一样(均匀均匀)。在。在180180360360段，因直接进入，大一些。段，因直接进入，大一

13、些。VuVu：0 0：Vu=0Vu=0，受阻，受阻 0-1800-180：隔舌影响减小，隔舌影响减小，VuVu 270 270：液体直入，液体直入，Vu=0Vu=0 270-360 270-360:反向，反向，VuVu为负为负28二、设计方法二、设计方法 1 1、确定吸入口流速、确定吸入口流速 2 2、确定、确定0 0VIIIVIII断面的平均流速断面的平均流速 V=V=（0.70.70.850.85）V Vj j (V (Vj j：叶轮进口流速）：叶轮进口流速）3 3、确定、确定0 0VIIIVIII断面的面积断面的面积 认为有认为有Q/2Q/2的流量通过第的流量通过第VIIIVIII断面，

14、其它断面面积与之成比例断面，其它断面面积与之成比例 4 4、画、画0 0VIIIVIII断面的断面图断面的断面图 要求各断面均匀变化（过渡），可先画第要求各断面均匀变化（过渡），可先画第VIIIVIII断面断面 5 5、画平面图、画平面图 6 6、画第、画第VIIIVIII断面到进口的过渡部分断面到进口的过渡部分29三、设计实例三、设计实例30 1 1、导叶的作用是什么？径向导叶、空间导叶各有何特点，应用场合如何？设、导叶的作用是什么？径向导叶、空间导叶各有何特点，应用场合如何？设计的关键是什么？进出口安放角如何确定？计的关键是什么？进出口安放角如何确定？2 2、何为自由流动？蜗壳内的流动为何要求为自由流动？如何得到其自由流动？、何为自由流动？蜗壳内的流动为何要求为自由流动？如何得到其自由流动？3 3、说明影响蜗壳性能的主要参数有哪些。简述蜗壳的设计步骤。、说明影响蜗壳性能的主要参数有哪些。简述蜗壳的设计步骤。4 4、吸水室有哪些主要型式？半螺旋形吸水室的断面如何确定、如何表示？、吸水室有哪些主要型式？半螺旋形吸水室的断面如何确定、如何表示？31