【正文】 最后，我要深深感謝邸老師，閻老師，儀老師，戴老師，馮老 師的指導(dǎo)。這也是我們對(duì)所學(xué)知識(shí)的鞏固。 參考文獻(xiàn) [1]關(guān)醒凡 ． 泵的理論與設(shè)計(jì) ． 北京 ： 機(jī)械工業(yè)出版社， 1987 [2]金村德 陳次昌 ． 現(xiàn)代水泵設(shè)計(jì)方法 ． 北京 ： 兵器工業(yè)出版社， 1993 [3]化工機(jī)械手冊(cè)編輯委員會(huì)主編 ． 化工機(jī)械手冊(cè) ． 天津 ： 天津大學(xué)出版社， 1991 [4]黃振仁 魏新利．過(guò)程裝備成套技術(shù)．北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 2021 [5]蕭前．化工機(jī)械制造工藝學(xué)．北京：中國(guó)石油出版社， 1990 [6]姚玉英．化工原理．天津：天津科學(xué)技術(shù)出版社， 1995 [7]關(guān)醒凡 ． 現(xiàn)代泵技術(shù)手冊(cè) ． 北京 ： 宇航出版社， 1995 [8]姜培正 ． 過(guò) 程流體機(jī)械 ． 北京 ： 化學(xué)工業(yè)出版社， 2021 [9]高鍵銘 林洪義 楊水萼 ． 水輪機(jī)及葉片泵結(jié)構(gòu) ． 北京 ： 機(jī)械工業(yè)出版社， 1992 [10]袁壽其 ． 低比速離心泵理論與設(shè)計(jì)方法的研究 ． 江蘇理工大學(xué)博士學(xué)位論文 ． 1994 [11]沈陽(yáng)水泵研究所 ． 中國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械化科學(xué)研究院 ． 葉片泵設(shè)計(jì)手冊(cè) ． 北京 ： 機(jī)械工業(yè)出版社， 1983 [12]關(guān)醒凡 姚兆生 ． 泵零件強(qiáng)度計(jì)算 ． 北京 ： 機(jī)械工業(yè)出版社， 1987 [13]查森 ． 葉片泵原理及水利設(shè)計(jì) ． 北京 ： 機(jī)械工業(yè)出版社， 1988 [14]Igor J． Karassik Pump Hand Book． 2nd Edition New York： Mc GramHill,2021 [15]John Davdclson． Process Pump Selection． 2nd Edt． UK． 2021 致謝 結(jié)束了一學(xué)期緊張而有序的畢業(yè)設(shè)計(jì)，我有了一次實(shí)踐工作經(jīng)歷，而不同的是在指導(dǎo)老師的耐心指導(dǎo)和各位同學(xué)的熱心幫助下，在畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中遇到的困難得到了很快的解決。本設(shè)計(jì)采用過(guò)盈配合。 鍵的 強(qiáng)度計(jì)算 采用雙鍵 鍵高 ? 鍵長(zhǎng) ? 鍵寬 ? 許用擠壓應(yīng)力，按照輪轂材料選用（因?yàn)檩嗇灢?料弱于鍵的材料）。 ( 1 ) 39。1 25 4839。1 1 12 .1ta n5 .12 2 2 3 39。 5． b 流線形葉片進(jìn)口角 假設(shè) 1 ? ? 選擇 1 2439。a? ?? 39。 取 2 120D mm? 葉輪出 口速度 1． 葉輪軸面 速度 22222 c o t 9 4 c o t 4 0= 1 1 ( ) 1 1 ( ) 0 . 8 5 1s in 3 . 1 4 1 2 0 s in 9 0z D??? ?? ??? ? ? ? ? ? ? 2 2 2 2 20 . 0 2 7 8 1 . 1 8 /3 . 1 4 0 . 1 2 0 . 0 1 6 0 . 9 0 . 8 6m Qv m sDb? ? ?? ? ?? ? ? ? 2． 出口軸面速度 22 3 . 1 4 0 . 1 2 2 9 5 0= 1 8 . 5 3 /6 0 6 0Dn ms?? ???? 3． 出口圓周分速度 2 29 .8 1 2 6 .2 /1 8 .5 3tu gHv m su ?? ? ? 4． 無(wú)窮葉片數(shù)進(jìn)口圓周分速度 2 29 . 8 1 4 . 5 9 7 . 7 2 /1 8 . 5 3tu gHv m su?? ?? ? ? 葉輪進(jìn)口速度 1． 由軸面投影圖得 1 ? 1 ? 1 ? 111111 295 0 /60 60 3 295 0 /60 60 6 295 0 /60 60aabbccDnU m sDnU m sDnU m s?????? ? ???? ? ???? ? ? 2． 葉片進(jìn)口軸面液流過(guò)水面積 根據(jù)一元理論，由葉輪軸面投影圖求得 cacbccabcRmRmRmbmbmbm?????? 2121212 2 3 .1 4 0 .0 1 3 0 .0 1 4 0 .0 0 1 12 2 3 .1 4 0 .0 1 7 0 .0 1 4 0 .0 0 1 22 2 3 .1 4 0 .0 1 8 0 .0 1 1 0 .0 0 1 3a c a ab c b bc c c cF R b mF R b mF R b m???? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? 3． a 流線進(jìn)口角 假設(shè) 1 ? ? 選擇 1 3739。 計(jì)算比轉(zhuǎn)數(shù) sn 和確定泵的水力方案 由參考文獻(xiàn) [7]：比轉(zhuǎn)數(shù) sn 3 / 4 3 / 4 2950 31930( ) ( )3snQn Hi??? ? ? 為了得到較高的效率決定 取 3i? 即所設(shè)計(jì)的泵為 3 級(jí)單吸鍋爐給水泵 。 泵的主要參數(shù)和結(jié)構(gòu)方案的確定 提供設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)和要求 1．流量： Q=100 33/ 0. 02 78 /m h m s? 2． 揚(yáng)程 ： H=30m 3． 介質(zhì)：水 4． 溫度： 25℃ 5．裝置的氣蝕余量： 5m 確定泵的總體結(jié)構(gòu)形式和進(jìn)口直徑 選定單級(jí)單吸離心泵 1． 泵的進(jìn)口直徑 考慮到泵的抗氣蝕性能，在吸入口徑小于 250mm 時(shí)，可取吸入口流速為 ~ /sv m s? 。 5. 原動(dòng)機(jī)無(wú)極化和監(jiān)控系統(tǒng)自動(dòng)化 未來(lái)的原動(dòng)機(jī)將根據(jù)泵運(yùn)行工況的變化自動(dòng)調(diào)整轉(zhuǎn)速；而服役泵的自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)使泵的工作更為可靠、并減小運(yùn)行維修費(fèi)用。 在模塊化泵中大部分零部件是通用件，這就使制造商以最短的時(shí)間向客戶提供產(chǎn)品，并降低生產(chǎn)成本和庫(kù)存?？梢灶A(yù)言，建立 在泵內(nèi)部真實(shí)流動(dòng)模型基礎(chǔ)上的性能預(yù)測(cè)和計(jì)算機(jī)仿真將代替目前的經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)和反復(fù)試驗(yàn)?，F(xiàn)代文明的三大支柱：新材料技術(shù)、新能源技術(shù)和信息技術(shù)的崛起將加速泵業(yè)技術(shù)革命的到來(lái)。 可見(jiàn)，現(xiàn)代離心泵的設(shè)計(jì)不但要考慮減小損失、提高效率，而且要考慮整個(gè)設(shè)計(jì)制造的周期和成本等各種因素，以及銷售和服務(wù)整個(gè)系統(tǒng)，我們只能借助于計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)及計(jì)算機(jī)輔助制造，從流體力學(xué)、流動(dòng)模型、結(jié)構(gòu)受力、 可靠性等方面著手，才能經(jīng)濟(jì)地研制出高效離心泵。 7） 用最經(jīng)濟(jì)的工藝措施制造出所設(shè)計(jì)的泵。并具有良好的 氣蝕性能。 現(xiàn)代離心泵設(shè)計(jì)概念 離心泵自問(wèn)世至今已經(jīng)歷經(jīng)一個(gè)漫長(zhǎng)的時(shí)期，設(shè)計(jì)手段已從 依靠手工、計(jì)算尺、計(jì)算器直到計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)理論也從傳統(tǒng)的一 元理論逐步向二元粘性流動(dòng)計(jì)算過(guò)度，設(shè)計(jì)概念已不再是設(shè)計(jì)出滿足規(guī)定點(diǎn)性能參數(shù)的高效離心泵。這一研究結(jié)果與Steoanoff 的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)和 Anderson 的面積比原理相吻合。 我國(guó)從 80 年代初開(kāi)始引進(jìn)面積比原理。 Worster 與 1963 年首次用數(shù)學(xué)方法證明了 Anderson 所提出的面積比原理的科學(xué)性。 90年代初，張俊達(dá)和何希杰等對(duì)近年來(lái)的優(yōu)秀 模型進(jìn)行了重新統(tǒng)計(jì)，提高了一些系數(shù)和規(guī)律。 以便盡量克服模型換算法難以提高泵性能的不足。 這是考慮幾何和流體動(dòng)力相似而得出的一種方法。 Stepanoff 的《 Centrifugal and Axial Flow Pupms》一書 對(duì)近代離心泵的大量試驗(yàn)成果和水力設(shè)計(jì)方法做了較全面的總結(jié)。 水力設(shè)計(jì)現(xiàn)狀 長(zhǎng)期以來(lái)，離心泵的研究主要圍繞如何設(shè)計(jì)合理的結(jié)果和選擇適當(dāng)?shù)牟牧弦约叭绾翁岣咂湫阅苓@三個(gè)方面。薛敦松等 曾應(yīng)用激光流 速儀對(duì)比速度離心泵葉輪內(nèi)的流場(chǎng)進(jìn)行了測(cè)量，進(jìn)一步解釋了低比速離心泵葉輪內(nèi)的某些流動(dòng)機(jī)理。萬(wàn)淑英等用水力法測(cè)量了比速等于 60的三個(gè)低比速離心泵葉輪葉片表面的壓力。 這些測(cè)試結(jié)果都證實(shí)，由于流體粘性的存在，離心泵葉輪內(nèi)部的流動(dòng)并不像一元理論所假定的那樣流動(dòng)是均勻的，而是基本上由相對(duì)速度較小 、 旋轉(zhuǎn) 滯止總壓較小的尾跡區(qū)和近似無(wú)粘性的射流區(qū)所組成，尾跡區(qū)在葉輪出口處地前蓋板表面和葉片負(fù)壓面附近，葉輪中的損失和熵增集中在尾跡區(qū)，這就為進(jìn)一步提高離心泵的性能指出了方向。 Acosta和 Bowerman 用旋轉(zhuǎn)壓力計(jì)測(cè)量了離心泵沖輪內(nèi)的靜壓分布和相對(duì)速度分行以及相對(duì)能量損失，并且用定量的方法表達(dá)出死水區(qū)并不死，只不過(guò)是相對(duì)總壓損失較大而已，這一低能量流體區(qū)域被稱為尾跡區(qū)（ Wake zone）。 內(nèi)部流場(chǎng)學(xué)測(cè)試概況 50 年代以前，由于旋轉(zhuǎn)葉輪中的實(shí)驗(yàn)很難做，人們未能很好了解離心泵葉輪內(nèi)的真實(shí)流動(dòng)情況，因而只能用一元理論這一概念進(jìn)行設(shè)計(jì)，并用滑移修正系數(shù)來(lái)考慮真實(shí)流體的粘性效應(yīng)。 （ 3） 利用三元流動(dòng)分析來(lái)提高泵性能的研究。 國(guó)內(nèi)三元流動(dòng)計(jì)算在可壓縮流體葉輪機(jī)械中研究的比較充分，已應(yīng)用于工程實(shí)際。在整個(gè)流場(chǎng)中作為同一區(qū)域出發(fā)進(jìn)行求解方程，并以有效粘性系數(shù)代替粘性系數(shù)以考慮湍流運(yùn)動(dòng)，這類方法具有代表性的有 Khalil 和 Martelli 等提出的方法。由于無(wú)粘性流動(dòng)模型僅對(duì)軸流式機(jī)械較為適用，而完全粘性的二元流動(dòng)計(jì)算需要花費(fèi)大量的計(jì)算機(jī)內(nèi)存和計(jì)算時(shí)間，在目前的計(jì)算機(jī)發(fā)展水平上仍是相當(dāng)困難的。自 1952 年吳仲華教授提出葉輪機(jī)械二元流動(dòng)理論以來(lái)，直到 70 年代之前，這種無(wú)粘性流動(dòng)或勢(shì)流計(jì)算方法始終占了統(tǒng)治地位， Adler 曾對(duì)此做過(guò)很好的綜述，總的來(lái)說(shuō)，此法已基本成熟和完善。因此，兩類相對(duì)流面的概念主要適用于無(wú)粘性流場(chǎng)測(cè)試 較困難以及計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，葉輪內(nèi)部流動(dòng)數(shù)值模擬的研究相當(dāng)活躍。一般而言， SI流面并非是任意旋成面（或稱回轉(zhuǎn)面），該曲面可能是扭曲的。 雖然二元理論較一元理論更為科學(xué)，更接近真實(shí)流動(dòng)狀況，但一元理論實(shí)際應(yīng)用并不多，僅適合于設(shè)計(jì)高比速混流泵葉片相混流式轉(zhuǎn)輪。 歐拉理論和一元理論雖引進(jìn)了一些假設(shè)，存在一定的局限性，但到目前為止，以經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)修正了的歐拉理論 和一元理論仍然是計(jì)算中 、 低比速葉片式水里機(jī)械葉輪和導(dǎo)葉的基礎(chǔ)。 21211 ()t u uH u v u vg?? （ 2– 1） 該方程建立了泵的理論揚(yáng)程 tH 與葉輪前后流體運(yùn)動(dòng)參數(shù) uv 之間的定量系，250 年來(lái)，一直 是葉片泵設(shè)計(jì)的理論基礎(chǔ)。本 次設(shè)計(jì)的特點(diǎn)是在于一定要滿足使用要求還要考慮經(jīng)濟(jì)可行性。一般多級(jí)離心泵的級(jí)數(shù)，少則兩級(jí)，多則可達(dá)十幾級(jí)。如我國(guó)第一臺(tái) 300MW 汽輪發(fā)電機(jī)組鍋爐給水泵的壓力為 23830KPa，這樣高的揚(yáng)程，一級(jí)葉輪是較難達(dá)到的，因此就出現(xiàn)了多個(gè)葉輪串聯(lián)，使液體的能量通過(guò)每一個(gè)葉輪時(shí)逐級(jí)增加，最后達(dá)到要求的數(shù)值，這就是多級(jí)離心泵。 根據(jù)泵軸方向 、 殼體結(jié)構(gòu) 、 葉輪級(jí)數(shù) 、 吸入方式等，把離心泵分成若干類。此外，如水利采煤系統(tǒng)的供水，造紙廠地紙漿輸送，城市污水站的污水輸送，以及機(jī)械制造廠地供水等，也都離不開(kāi)離心泵。從江河湖泊取水的水泵站等大多使用離心泵作為動(dòng)力設(shè)備。原動(dòng)機(jī)通過(guò)泵軸帶動(dòng)葉輪旋轉(zhuǎn)，對(duì)液體做功，使其能量增加，從而使需要能量的液體，由吸水池經(jīng)泵的過(guò)流部件輸送到要求的高處或 要求壓力的地方。包括：軸、鍵、聯(lián)軸器、葉輪 和平衡盤等的強(qiáng)度計(jì)算。對(duì)泵的水力設(shè)計(jì)包括 ： 葉輪 、 導(dǎo)葉 、 平橫盤和渦室等的設(shè)計(jì)計(jì)算。 在鍋爐給水泵的設(shè)計(jì)中，確定鍋爐給水泵的結(jié)構(gòu)，采用單級(jí)單吸，泵體雙層結(jié)構(gòu)。對(duì)泵體的各部分所用的材料進(jìn)行擇優(yōu)選擇。討論液體在泵中的流動(dòng)一般采用 3 個(gè)方程 ：連續(xù)方程、歐拉方程和伯努利方程。 關(guān)鍵詞：鍋爐給水泵；水力計(jì)算；強(qiáng)度計(jì)算。 離心泵作為 一種通用機(jī)械，已經(jīng)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)部門得到廣泛應(yīng)用。在石油化工部門，大量使用各種類型的離心泵輸送酸 、 堿 、 鹽溶液，原油 、 石油液態(tài)制成品，及其他液體化工原料。在電力生產(chǎn)中，火力發(fā)電廠都使用大量的離心泵作為動(dòng)力設(shè)備。 按葉輪級(jí)數(shù)分類：葉輪是離心泵最重要的部件， 它起著能量的傳遞作用。 （ 1） 單級(jí)離心泵 單級(jí)離心泵只有一個(gè)葉輪，由于只有一個(gè)葉輪，其揚(yáng)程不可能太高，在通常的轉(zhuǎn)速下，最大揚(yáng)程約達(dá) 100 紙 150 水柱。由于多級(jí)離心泵工作時(shí)，液體依次通過(guò)一系列葉輪，并且每流過(guò)一級(jí)葉輪液體的能量就增加一次，故多級(jí)離心泵的揚(yáng)程可高達(dá) 2021－ 3000m 的水柱 ,甚至可以超過(guò) 3500m 水柱。 第 2 章 國(guó)內(nèi)外離心泵理論與設(shè)計(jì)方法研究概況 理論及內(nèi)部流動(dòng)計(jì)算回顧與現(xiàn)狀 著名數(shù)學(xué)家列奧那得因此，歐拉方程也稱為葉片泵的基本方程。 弗倫茨 我國(guó)學(xué)者吳仲華教授曾對(duì)葉輪機(jī)械內(nèi)二 元流動(dòng)的理論和計(jì)算做出過(guò)歷史性的奠基工作。 S2 流面也可能根本不包括任何徑向線或直線，它們都是較復(fù)雜的空間曲面。一般來(lái)說(shuō)，離心葉輪內(nèi)的流動(dòng)是三絕的湍流運(yùn)動(dòng)。 （ 2）分區(qū)計(jì)算法，即把整個(gè)流場(chǎng)劃分成不同的區(qū)域分別作粘性流或無(wú)粘性流處理。因此，這種分區(qū)計(jì)算方法就顯得既實(shí)用又相對(duì)合理，因而被廣泛應(yīng)用于工程實(shí)踐。 由于真實(shí)流體均具有粘性，因此，葉輪機(jī)械 內(nèi)部流動(dòng)計(jì)算最終是要求出完全粘性的 N－ S 方程解。而水利機(jī)械中對(duì)三元理論的研究比較晚，約 開(kāi)始于 60 年代大型可逆式水泵水輪機(jī)地研制