1、离心泵设计离心泵设计第三章第三章离心泵和混流泵叶轮的水力设计离心泵和混流泵叶轮的水力设计 离心泵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、ssvQ4D2.泵出口直径 sdD)7.01(D 离心泵设计离心泵设计三、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 离心泵设计离心泵设计可根据汽蚀比转数选取 4/3rNPSHQn62.5C 离心泵设计离心泵设计四、计算比转数ns，确定水力方案 4/3sHQn65.3n 离心泵设计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
3、曲线的形状与比转数的大小有关 离心泵设计离心泵设计五、估算泵的效率水力效率 3hnQlg0835.01离心泵设计离心泵设计容积效率 3/2svn68.011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 离心泵设计离心泵设计机械效率 6/7sm)100n(107.01泵的总效率 mvh离心泵设计离心泵设计六、轴功率和原动机功率 102QHgN NNc2.1离心泵设计离心泵设计七.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。
4、3n 2.0MdnN1055.9Mc3nKNNc离心泵设计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 Bhd)4.12.1(d离心泵设计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 离心泵设计离心泵设计第二节相 似 设 计 法 离心泵设计离心泵设计一、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、扬程和功率应满足公式：mp3MPmpnn)DD(QQ2mp2MPmp)nn()DD(HH离心泵设计离心泵设计两台相似泵的尺寸比例可以从
5、上式求得：mppmHmppmQHHnnQnQn3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 离心泵设计离心泵设计根据确定过流部件的尺寸 mpDD22mpbb22mpDD11mpbb11离心泵设计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 mmppQnnQ3mmppHnnH22)(mpmmppNnnN35)(ppppp
6、NHQ102离心泵设计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。离心泵设计离心泵设计叶轮主
7、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。离心泵设计离心泵设计一、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。2h202edDD30enQKD 离心泵设计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
8、程的最重要的因素。32D2nQKD 式中 2/1s2D)100n(35.9K离心泵设计离心泵设计三、叶轮出口宽度b2的计算和选择 32b2nQKb 式中 6/5s2b)100n(64.0K离心泵设计离心泵设计四、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。离心泵设计离心泵设计2sin1321erZm对于低比数离心叶轮 2sin5.6211212rrrrZ离心泵设计离心泵设计叶片数也可按比转数选择 ns3045456060120120300Z810
9、786746离心泵设计离心泵设计五、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：常数3nDQ3nQKD 离心泵设计离心泵设计速度v和nD成比例有：32QnKvv由 常数22DnH离心泵设计离心泵设计或 3n2gHKD gHKvv23nHKD 离心泵设计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 gHKvv2000v4QKD02260Dvu离心泵设计离心泵设计gHKuu222gHKvmm222222bmvvDQ离心泵设计离心泵设计对于斜流泵 2D22222baDD对于多级泵 220DhedD 离心泵设计离心泵设计六、叶轮外径或叶片出口角
10、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。离心泵设计离心泵设计由基本方程式gvuvuHuuT1122由出口速度三角形2222tgvuvmu离心泵设计离心泵设计所以 112222)(umTvutgvuguH整理后，得 01122222TumgHvuutgvu离心泵设计离心泵设计解上面的方程，得 11222222)2(2uTmmvugHtgvtgvu由可求得为 nuD2260离心泵设计离心泵设计对于离心泵，一般先选再计算；对于
11、混流泵，先确定各流线的，精确计算角 2222umvuvtg112uTuvuugHv离心泵设计离心泵设计七、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。1u11m1vuvtg离心泵设计离心泵设计32urnQmvK式中0.0550.08，n小取小值。叶片进口轴面速度 11v1mkFQv211111111u1)sinctg(1DZ1sinDZS1DZS1k离心泵设计离心泵设计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。混流泵一般按叶片出口处液流符合vur常数的方
12、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2222umvuvtg222kFQvvm22222222222)sin(11sin11ctgDZDZSDZSku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 离心泵设计离心泵设计流面上叶片各厚度间的关系轴面流线叶片离心泵设计离心泵设计轴截面上叶片厚度轴面流线轴面截线离心泵设计离心泵设计平面上叶片厚度离心泵设计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。sinSSu离心泵设计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
13、。conSSm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。sinmrSS 离心泵设计离心泵设计叶片真实厚度与圆周厚度之间的关系：叶片垂直叶片的面圆周方向Su离心泵设计离心泵设计叶片真实厚度与圆周厚度之间的关系：sinuSsintgtg离心泵设计离心泵设计叶片真实厚度与流面厚度之间的关系 叶片盖板流面离心泵设计离心泵设计叶片真实厚度与流面厚度之间的关系：sinScosctgctg离心泵设计离心泵设计叶片各厚度与角度之间的关系：222cos11sinctgctgS22222222222sin1)sincos1(1sincoscossin1sinsinctgctgctgctgSSu222221coscos1cosctgtgctgSSmsin1sin22ctgtgSSmr
