【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 按比轉(zhuǎn)速ns確定。40～100，則(一般入口邊平行于軸心線；對(duì)流量較小的泵，可??；對(duì)流量較大的泵，也可將入口邊伸向吸入口，但是應(yīng)注意鑄造造型的工藝性)：100～200，則(1～)；200～300，則(～)；300～500，則(～)；500，則(軸流泵)。 葉片入口處絕對(duì)速度 一般取或略大于，對(duì)抗汽蝕性能要求較高的泵，可?。ā１驹O(shè)計(jì)中取。 葉片入口寬度 （4—8）離心泵葉輪入口尺寸，和除影響泵的性能和效率外，對(duì)泵的抗汽蝕性能影響很大。 葉片入口處圓周速度 （4—9） 葉片數(shù)Z目前尚無(wú)準(zhǔn)確的方法確定葉片數(shù)，對(duì)～250的泵，一般取6片；對(duì)低比轉(zhuǎn)速的泵可取9片，但應(yīng)注意勿使入口流道堵塞；對(duì)高比轉(zhuǎn)速的泵可取4片～5片。一般情況可按下表選取。表41 葉片數(shù)的選擇比轉(zhuǎn)速ns50～6060～180180～350350～580葉片數(shù)Z8765本設(shè)計(jì)葉片數(shù)取為8。 葉片入口軸面速度 （4—10）式中，——葉片入口排擠系數(shù)。設(shè)計(jì)離心泵時(shí)，先選取排擠系數(shù)進(jìn)行計(jì)算，待葉片厚度和葉片入口安裝角確定后，再來(lái)校核值。計(jì)算時(shí)，一般取～，低比轉(zhuǎn)速的小泵取大值。本設(shè)計(jì)中。 葉片入口安裝角葉片入口安裝角就是在葉片入口處，葉片工作面的切線（嚴(yán)格地說(shuō)，應(yīng)該是在流面上葉片骨線的切線）與圓周切線間的夾角。假定液體是無(wú)旋流入葉輪內(nèi)，則由速度三角形可知： tan （4—11）式中，——液體進(jìn)入葉輪相對(duì)速度的液流角。葉輪入口處的葉片安裝角比相對(duì)速度液流角增大了的角度，這個(gè)角度叫做沖角，以表示。葉片入口安裝角： （4—12）一般沖角取176?！?3176。，葉片入口安裝角176。～40176。本設(shè)計(jì)中，取176。，tan 176。176。+13176。=176。 葉片包角的確定包角就是葉片入口邊與圓心的連線和出口邊與圓心連線間的夾角。對(duì)比轉(zhuǎn)速60～220的泵，一般取75176?！?50176。，低比轉(zhuǎn)速葉輪取大值，高比轉(zhuǎn)速葉輪取小值。包角確定后，在繪型時(shí)還有根據(jù)具體情況作適當(dāng)?shù)男薷?。在本設(shè)計(jì)中，取90176。 葉輪外徑葉輪外徑是決定泵性能的最主要水力參數(shù)之一。 （4—13）式中，——揚(yáng)程系數(shù)，目前從理論上還無(wú)法直接推導(dǎo)出計(jì)算公式，在總結(jié)國(guó)內(nèi)目前優(yōu)秀離心泵水力模型的基礎(chǔ)上，運(yùn)用數(shù)值分析方法，擬合得到揚(yáng)程系數(shù)計(jì)算公式： （4—14） 葉片出口安裝角葉片出口安裝角一般在16176。～40176。范圍內(nèi)，通常選用20176。～30176。范圍內(nèi)。對(duì)高比轉(zhuǎn)速的泵，可以取得小些，對(duì)低比轉(zhuǎn)速的泵，可取得大些。葉片出口安裝角對(duì)葉輪流道形狀和泵的效率影響很大。本設(shè)計(jì)中取28176。 葉輪出口寬度將泵相似理論推出的表達(dá)式中的線性尺寸和系數(shù)分別以葉輪出口寬度和流量系數(shù)代替，則出口寬度的計(jì)算式為： （4—15）式中，——流量系數(shù)，采用統(tǒng)計(jì)分析離心泵水力模型，數(shù)值擬合出計(jì)算公式： （4—16）葉輪外徑確定后，葉輪出口寬度是影響泵流量的最主要因素之一[5]。第五章 葉輪的選擇及繪型 葉輪選擇 葉輪是離心泵的核心部分，它轉(zhuǎn)速高出力大，葉輪上的葉片又起到主要作用，葉輪在裝配前要通過(guò)靜平衡實(shí)驗(yàn)。葉輪上的內(nèi)外表面要求光滑，以減少水流的摩擦損失。葉輪的作用是將原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能直接傳給液體，以增加液體的靜壓能和動(dòng)能(主要增加靜壓能)。葉輪按液體流出的方向分為三類(lèi)：（1）徑流式葉輪（離心式葉輪）液體是沿著與軸線垂直的方向流出葉輪。（2）斜流式葉輪（混流式葉輪）液體是沿著軸線傾斜的方向流出葉輪。（3）軸流式葉輪液體流動(dòng)的方向與軸線平行的。葉輪按吸入的方式分為二類(lèi)：（1）單吸葉輪（即葉輪從一側(cè)吸入液體）。（2）雙吸葉輪（即葉輪從兩側(cè)吸入液體）。葉輪按蓋板形式分為三類(lèi)：（1）封閉式葉輪。（2）敞開(kāi)式葉輪。（3）半開(kāi)式葉輪。其中封閉式葉輪應(yīng)用很廣泛，前述的單吸葉輪雙吸葉輪均屬于這種形式。 壓水室的作用 1）將葉輪中流出的液體收集起來(lái)送往下一級(jí)葉輪或管路系統(tǒng)；2）降低液體的流速，實(shí)現(xiàn)動(dòng)能到壓能的轉(zhuǎn)化，并可減小液體往下一級(jí)葉輪或管路系統(tǒng)中的損失。3）消除液體流出葉輪后的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，以避免由于這種旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)那個(gè)帶來(lái)的水力損失。為達(dá)到上述要求，壓水室在設(shè)計(jì)中要做到：1）壓水式的水力損失占整個(gè)泵中的損失的很大一部分，為此壓水室中的水力損失應(yīng)盡量??；2）盡可能使水流量軸對(duì)稱(chēng)，提高泵運(yùn)行的穩(wěn)定性；3）具有足夠的強(qiáng)度，較好的經(jīng)濟(jì)性及公益性，并考慮到泵布置的要求。蝸形體的斷面形狀主要有梯形、矩形和圓形。1）梯形斷面：梯形斷面結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，水力性能好，是蝸形體斷面中用的最廣的一種。2）矩形斷面：矩形斷面具有與梯形斷面相同的優(yōu)點(diǎn)，適用于各種ns的泵上。它的工藝性最好，且斷面比較容易打磨或加工，用于材料為鑄造收最不易光潔的鋼或不銹鋼而又要求很光潔的蝸形體上是最適宜的。由于這種斷面是等寬的，所以徑向尺寸比梯形斷面要略大一些。3）圓形斷面：如果葉輪出口后即是圓形斷面，中間沒(méi)有過(guò)渡區(qū)，則由于圓形斷面在葉輪出口處突然擴(kuò)大，這對(duì)泵的水力性能是不利的。圓形斷面的優(yōu)點(diǎn)是在蝸形體受壓后，受力情況比上面兩種斷面要好。因此這種斷面適用于大型的額壓力高一些的泵上，這種情況下，液體出了葉輪后經(jīng)過(guò)擴(kuò)散導(dǎo)葉再進(jìn)入圓形斷面。本次設(shè)計(jì)采用蝸形體，斷面形狀為梯形斷面。蝸形體擴(kuò)散管部分的作用在于降低泵壓出口的液流速度，使液體一部分動(dòng)能轉(zhuǎn)化為壓力能，減少壓出管路的水力損失。擴(kuò)散管的進(jìn)口可看做是蝸形體的Ⅷ斷面，其出口時(shí)泵的壓出口。設(shè)計(jì)計(jì)算擴(kuò)散管的長(zhǎng)度L和壓出口直徑Dy時(shí)，原則上長(zhǎng)度L應(yīng)盡可能小，并應(yīng)照顧到泵壓出口法蘭尺寸符合法蘭標(biāo)準(zhǔn)，法蘭位置適當(dāng)，便于加工和裝拆法蘭螺栓。另外，為了減小擴(kuò)散損失，擴(kuò)散角應(yīng)在的范圍內(nèi)。先確定基圓直徑D3和蝸形體進(jìn)口寬度b3，以b3為底邊，作等腰梯形，此梯的二斜邊的斜度應(yīng)符合，并令其面積略大于Ⅷ斷面面積AⅧ，然后將梯形圓角的取大一些，使圓角后的梯形面積等于Ⅷ斷面的計(jì)算面積AⅧ，Ⅷ斷面即算作成。繪圖時(shí)要注意下述事項(xiàng)：為便于繪制斷面、比較各斷面的形狀和識(shí)圖方便起見(jiàn)，八個(gè)斷面可繪制在一起；而為了圖面清晰，各個(gè)斷面可只繪出一半。蝸形體外壁如系弧線，則其圓弧半徑RR、R6……應(yīng)隨斷面包角的減小而有規(guī)律的增大，且應(yīng)使O斷面處為直線。否則會(huì)增大隔舌與葉輪之間的間隙，影響泵的性能。斷面高度HH7……，圓角半徑rr7……，側(cè)劈斜度等，均應(yīng)如前所述，隨著包角的減小而有規(guī)律的減小。一般HHH6……H1的數(shù)值是等差的，h1不小于b3／2，斷面面積與計(jì)算值不符，則以調(diào)整斷面高度月HH7…較為方便。梯形斷面見(jiàn)圖51。蝸型體平面圖見(jiàn)圖5第六章 離心泵的過(guò)流設(shè)計(jì) 泵能達(dá)到較高效率，必須使葉輪、能量轉(zhuǎn)換裝置和吸入室三者之間有良好的匹配，如果匹配不當(dāng)，不能保證流體在吸入室和能量轉(zhuǎn)換裝置中有良好的流動(dòng)，那么即使葉輪設(shè)計(jì)得再完善，仍會(huì)導(dǎo)致泵的效率下降，達(dá)不到預(yù)期的性能要求，因此三者應(yīng)作為一個(gè)整體考慮。 吸水室尺寸確定離心泵吸水室是指泵進(jìn)口法蘭至葉輪進(jìn)口前泵體的過(guò)流部分，吸入室設(shè)計(jì)的好壞影響到水泵的抗空化性能。按照吸水室的形狀可分為錐管吸水室、環(huán)形吸水室和辦螺旋形吸水室三種。本次吸水室采用錐管吸水室，如圖錐管吸水室廣泛用于單級(jí)懸臂離心泵上，其水力性能好，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，速度分布從進(jìn)口到水泵葉輪進(jìn)口逐步均勻變化，其出口直徑與進(jìn)口直徑相同，入口直徑比出口徑大7%~10%，而入口的經(jīng)濟(jì)流速在3m/s左右，允許錐度為，這樣就可以確定該吸水室的尺寸。錐管吸水室的進(jìn)口直徑 mm (61) 概述離心泵吸入管路接頭與葉輪進(jìn)口前的空間稱(chēng)為吸入室。它是液體進(jìn)入離心泵經(jīng)過(guò)的第一個(gè)構(gòu)件。液體流過(guò)吸入室后，才進(jìn)入葉輪。在液體由吸入管進(jìn)入葉輪的流動(dòng)過(guò)程中，流速要發(fā)生變化，特別是流速分布要進(jìn)行調(diào)整，以適應(yīng)液體在葉輪內(nèi)的運(yùn)動(dòng)情況。因此，在葉輪之前設(shè)置吸入室以調(diào)整液流是重要的。其作用是以最小的流動(dòng)損失，引導(dǎo)液體平穩(wěn)地進(jìn)入葉輪，并且要求液流在葉輪進(jìn)口處具有較為均勻的速度分布。根據(jù)離心泵類(lèi)型，容量的大小，使用場(chǎng)合的不同，吸入室主要類(lèi)型有直錐形、彎管形、螺旋形。本設(shè)計(jì)采用直錐形吸入室。 直錐形吸入室設(shè)計(jì)直錐形吸入室結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，液流的流速分布均勻，流動(dòng)阻力損失亦小，所以多用在單級(jí)單吸離心泵上。直錐形吸入室出口直徑與葉輪進(jìn)口直徑相同，所以㎜，通常進(jìn)口直徑比出口直徑大7%～12%，故取其值為90㎜，在允許的錐度（約在718范圍內(nèi)）取，確定直錐式吸水室的軸向長(zhǎng)度為㎜。 螺旋形壓出室螺旋形壓出室由一個(gè)截面逐漸擴(kuò)大的螺旋形流道和一個(gè)擴(kuò)壓管組成，位于葉輪出口之后，作用是收集從葉輪中高速流出的液體，使其速度降低，轉(zhuǎn)變速度動(dòng)能為壓能，并且把液體按一定要求送入下級(jí)葉輪進(jìn)口或送入排出管路。螺旋形壓出室主要優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造比較方便，泵性能曲線高效率區(qū)域比較寬廣，車(chē)削葉輪后泵效率變化比較小；缺點(diǎn)是單蝸室泵在非設(shè)計(jì)工況運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生不平衡的徑向力，蝸室斷面面積對(duì)泵的性能影響很大，泵比轉(zhuǎn)速越小，影響越大，比轉(zhuǎn)速越大，影響越小。蝸室斷面面積的大小，由所選取的蝸室流速?zèng)Q定。蝸室中的液流速度可按下式計(jì)算： （6—2）式中：——蝸室0點(diǎn)處第Ⅷ斷面液流速度，m/s；——蝸室中的速度系數(shù)。根據(jù)比轉(zhuǎn)速n=70由文獻(xiàn)[5，8—6]選取螺旋形蝸室和導(dǎo)葉中的速度系數(shù)。蝸室最大斷面（即第Ⅷ斷面）處的面積FⅧ：Ⅷ （6—3）Ⅷ㎡由于液體是從葉輪中均勻流出的，故蝸室各斷面面積也均勻第變化，可按下式計(jì)算各斷面面積：第一斷面面積：ⅠⅧ ，Ⅰ；第二斷面面積：ⅡⅧ ，Ⅱ；第三斷面面積：ⅢⅧ ，Ⅲ；第四斷面面積：ⅣⅧ ，Ⅳ；第五斷面面積：ⅤⅧ ，Ⅴ；第六斷面面積：ⅥⅧ ，Ⅵ；第七斷面面積：ⅦⅧ ，Ⅶ。 （6—4） （6—） （6—7） （6—8） 式中：——斷面?zhèn)缺趦A斜角，；b3——壓水室入口寬度，mm；r3——壓水室基圓半徑，mm；i=Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ Ⅶ Ⅷ；——過(guò)渡圓弧半徑，mm。本設(shè)計(jì)中，?。?00第一斷面尺寸：mm ，mm；第二斷面尺寸：mm ，mm；第三斷面尺寸：mm ，mm；第四斷面尺寸：mm ，mm；第五斷面尺寸：mm ，mm；第六斷面尺寸：mm ，mm；第七斷面尺寸：mm， mm；第八斷面尺寸：mm ，mm。 擴(kuò)散管為減少壓力管路中的水力損失，須進(jìn)一步降低壓水室中的流動(dòng)速度，這一任務(wù)通常由在第Ⅷ斷面后設(shè)置的擴(kuò)散管來(lái)實(shí)現(xiàn)。液體離開(kāi)蝸室后進(jìn)入擴(kuò)散管，在擴(kuò)散管中，80％～85％的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為壓力能。擴(kuò)散管末端為泵的吐出口，與吐出管路相連接，所以吐出直徑應(yīng)按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的管徑選取，其流速符合經(jīng)濟(jì)流速。擴(kuò)散管的擴(kuò)散角一般取8176?！?2176。，擴(kuò)散角過(guò)大，會(huì)導(dǎo)致邊界層內(nèi)液體脫流，增加水力損失?！?，否則，由于邊界層厚度增加，液流會(huì)脫流，惡化擴(kuò)散管的工作性能。本泵擴(kuò)散角選取12176。，吐出口直徑為76 mm。 第七章 軸向力徑向力平衡計(jì)算 軸向力及