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流體機械畢業(yè)設計說明書_is離心泵-在線瀏覽

2024-11-02 17:59本頁面
  

【正文】 v 很廣的范圍內運轉時,能保持水力效率不變,所以如果設計的泵對抗汽蝕性能要求不 高 ,可以選較小 的 1D 以減少葉輪密封環(huán)的泄漏量,以提高容積效率。這樣從減小進口相對撞擊損失的流道中的擴散損失考慮, 都希望減小 1w ,若假定 1w 最小 ,可 推出計算葉輪進口直徑的公式 。另外,影響泵揚程的有限葉片數(shù)修正系數(shù)也 與 2D 和 2? 及葉片數(shù)等參數(shù)有關。 因此,必須 在 假定某些參數(shù)為定值的條件下,求解葉輪外徑 2D 。為了減少壓水室的水力損失,應當減小葉輪出口的絕對速度,因此,我們 把 在滿足設計參數(shù)下使葉輪出口絕對速度最 小作為確定 2D 的出發(fā)點。 8 流體機械畢業(yè)設計說明書 (IS 離心泵 ) 西華大學畢業(yè)設計說明書 葉輪出口寬度 2b 的計算與選擇 5 5 / 662 1860 .6 4 ( ) 0 .6 4 ( ) 1 .0 7 61 0 0 1 0 0sb nk ? ? ? ? 3322 0 . 1 1 11 . 0 7 6 0 . 0 4 5 71450b Qb k mn? ? ? ? 由于制造關系,這里取 2 46b mm? 葉片數(shù)的選擇 葉片數(shù)對泵的揚程、效率、汽蝕性能都 有一定的影響。 參考 [1]P108, 葉片數(shù)按比轉速選擇(表 21) , 取 6Z? 。 ( 1) 容積效率 : 葉輪前后蓋板外側與腔內側形成了兩個充滿液體的空腔,稱為泵腔。在壓力差的作用下,有一部分水流流出葉輪后,又經(jīng)過前泵腔和葉輪進口間隙返回葉輪入口,這部分水從葉輪中獲得的能量在流動過程中全部不可逆的轉化為 熱能,形成一種能量損失。因而葉輪進口密封間隙處的這一泄漏量 q 代表了離心泵中 典型的主要的容積損失。以基本方程式精確計算,從理論上講是比較嚴格的,但其中的水力效率,有限葉片修正系數(shù),也只能用經(jīng)驗公式計算。 由基本方程式: 2 2 1 1uuT u v u vH g?? 由出口速度三角形 222 2tanmu vvu ?? ?? 所以整理后得: 2222 22()2 t a n 2 t a nmm Tvvu g H?? ?? ? ? 由 2u 可以求得 22 60uD n?? 離心泵一般是選擇適當?shù)?2? 角精算 2D 。對高比轉速泵, 2? 可以取小些,低比轉速泵可以取大一些。 ( 2) 求葉片出口排擠系數(shù),需要確定葉片厚度 2? ,軸面截線與軸面流線的夾角取 2 90???。 葉片出口排擠系數(shù): 2222 c o t 6 4 c o t 2 2 . 51 1 ( ) 1 1 ( ) 0 . 9 3 3s i n 3 . 1 4 2 9 8 s i n 9 0Z D??? ?? ??? ? ? ? ? ? ? 理論揚程: 20 hHHm?? ? ? 修正系數(shù): 2 (1 ) (1 ) 60??? ?? ? ? ? ? ??? 其中 ~ ? ? 取 ?? 10 流體機械畢業(yè)設計說明書 (IS 離心泵 ) 西華大學畢業(yè)設計說明書 靜矩: 212 2 2 2202111( ) [ ( ) ( ) ]2 2 2 2rii r DDS S R rdr r r? ? ? ? ? ? ?? ? 2 3 2 3 21 ( 14 5. 5 10 96 10 ) 0. 00 59 82 m??? ? ? ? ? 葉片修正系數(shù): 2 3 22 (1 4 5 . 5 1 0 )1 . 1 0 . 6 4 96 0 . 0 0 5 9 8rP ZS? ??? ? ? ?? 無窮葉片理論揚程: (1 ) (1 0 . 6 4 9 ) 2 2 3 6TTH P H m? ? ? ? ? ? ? 在每次計算中都可以認為 ?TH 不變。 ( 4)第二次精確計算葉輪外徑 葉片出口排擠系數(shù): 2222 c o t 6 4 c o t 2 2 . 51 1 ( ) 1 1 ( ) 0 . 9 3 3s i n 3 . 1 4 2 9 8 s i n 9 0Z D??? ?? ??? ? ? ? ? ? ? 出口軸面速度: 2 2 2 2 2. 82 2 m /s3. 14 0. 29 8 0. 04 6 0. 93 3 0. 98m vQv Db? ? ?? ? ?? ? ? ? 出口圓周速度: 222222( ) 2 2 . 5 /2 t a n 2 t a nmm Tvvu g H m s?? ?? ? ? ? 11 流體機械畢業(yè)設計說明書 (IS 離心泵 ) 西華大學畢業(yè)設計說明書 出口直徑: 22 60 60 22 .5 0. 29 63. 14 14 50uDmn? ?? ? ?? 與假定值 298mm 相差小于 2% ,故可取 2 298D mm? 為精確的葉輪外徑。因此,準確的繪 型 是保證葉片形狀的必要前 提 。 畫圖時,最好選擇 sn 相近,性能良好的葉輪圖作為參考 , 考慮泵的設計的具體情況加以改進。同時,應考慮到: (1)前后蓋板出口保持一段平行或對稱變化; (2)流道彎曲不應過急,在軸向結構允許的情況下,以采 取較大的曲率半徑為宜。 葉輪軸面投影圖的繪制 軸面投影圖繪制的已知控制尺寸只有四個:葉輪半徑 ,葉輪進口直徑 , 葉輪出口寬度和輪轂直徑,所繪軸面投影圖應當滿足這四個已知尺寸。為提高葉輪水力效率和保證圓柱形葉片進口沖角不至太大,這兩條直線應對稱布置。前蓋板以一段圓弧過渡兩直線,該圓弧應于兩直線相切。后蓋板流線下部一半也以一段圓弧構成,此圓弧 與 直線相切,也應與 1/2 的水平線相切 (對于軸不穿越葉輪吸入口的葉輪,水平線指葉輪軸心線,這時并不強求圓弧 與 軸心線一定相切) , 比值一般在 ~ 2這一范圍內。 檢查軸面流道過水斷面變化情況 軸面投影圖畫出之后,必須檢查流道面積變化是否合理 ,如圖 21。 12 流體機械畢業(yè)設計說明書 (IS 離心泵 ) 西華大學畢業(yè)設計說明書 圖 21 軸面液流過水斷面 檢查步驟如下: ( 1) 在周面投影圖流道內作 6~ 10 個內切圓。將這些內切圓圓心用光滑的曲線連接起來,便是葉輪流道中心線。 ( 3) 連接相應的圓心 與 前后蓋板的切點,如 下 圖中三角 AOB , 將三角形中垂線 OD 分為三等分,分點為 E 和 C 。過水斷面形成線的重心近似認為和三角形 AOB 的重心重合( C 點),重心半徑為 cR 。依次量出各計算點 過水斷面形成線與 流道中線交點到葉輪進口中點的曲線距離, 并分別按上述方法計算出 面積 。 作中間流線圖 一元理論假設流動是對稱的,即每個軸面上的流動是相同的。反映在軸面投影圖上就是這些流線將過流斷面形 成線分成若干小段,而每段長度 14 流體機械畢業(yè)設計說明書 (IS 離心泵 ) 西華大學畢業(yè)設計說明書 和其形心道葉輪軸心線距離與 2? 的乘積相等。得: ?2 1bR 1b =?2 2bR 2b 或 1bR 1b = 2bR 2b 。在同一過流斷面上分成的每一單 元過流斷面面積都相等。 當過流斷面形成線被分成幾部分后,這些小段曲線與直 線相近,檢查時可以近似的取每一小段弧線的中心點作為該小段的形心 。一般允許誤差不得超過在同一過流斷面上各小段面積的平均值的 3% 。 15 流體機械畢業(yè)設計說明書 (IS 離心泵 ) 西華大學畢業(yè)設計說明書 圖 24 中間流線的劃分 軸面流線是軸面和流面的交線,也就是葉片和流面交線的面投影;一條軸面流線繞軸旋轉一周形成的回轉面是一個流面。 葉片進口 安放角的選擇和計算 ( 1) 葉片進口邊的確定 在畫出葉輪軸面投影圖之后,應在圖中畫出葉片進口邊,進口邊的位置對葉輪的汽蝕性能關系密切,葉片進口邊的形狀也對汽蝕初生有直接的影響。進口邊各點葉片安放角相差不大,實際葉片進口邊都置于同一軸面內。 本次設計 葉片進口邊的確定如 圖 25所示。沖角的范圍通常為 00 15~3??? 。其原因可做如下解釋: ① 用正沖角,能增大葉片進 口角,減少葉片的彎曲,從而增大葉片進口過流面積,減小葉片的排擠, 最終 減小葉片進口的 1V 和 1W 。 ③ 用正沖角 ,能改善在大流量的工作條件。葉片進口邊有時和過水斷面形成線重合,有時不重合。 ( 3) 葉片進口角的確定 葉片進口角 2? 是葉輪主要幾何參數(shù),對泵的性能參數(shù)、水力效率和特性曲線的形狀有重要影響。 本次設計取 2 ? ??。但是也可以不在一個軸面投影圖 上 ,在葉輪的軸面投影上作葉片的進口邊,應盡量使葉片進口邊之間的幾條流線趨于相等。葉片進口邊軸面投影的形狀,從鑄造的角度出發(fā),最好為一直線或是 有一曲率的圓弧。作圖時應考慮以上的綜合因素,并參照比轉速相近的模型,作出出口邊。 4mAAAvtg u? ? ? ? 1 39。A? ? ? ? ? 11 39。 1 1 5 39。 2 8 . 4 3AA? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 取 1 1539。 18 流體機械畢業(yè)設計說明書 (IS 離心泵 ) 西華大學畢業(yè)設計說明書 11117 .4 4ta n ta n ta n 2 8 .4 2 0 .6 6 36 .0 7ABABuu??? ? ? ? ? 得 01 ? ? 111 1 7 .4 4ta n ta n ta n 2 8 .4 3 0 .7 8 15 .1 6ACA Cuu??? ? ? ? ? 得 01 ? ? B流線葉片進口排擠系數(shù): 2211111c o t 6 2 . 5 c o t 3 3 . 5 71 1 ( ) 1 1 ( ) 0 . 8 9 1s i n 1 8 0 3 . 1 4 s i n 8 2BBBBZD ??? ?? ??? ? ? ? ? ? ? B流線軸面進口速速: 1 11 0 .1 1 1 3 .7 1 ( / )0 .9 8 0 .0 3 3 4 0 .8 9 1mB v B BQv m sF? ?? ? ??? B流線葉片進口液流角: 111 139。 ? ?? B流線葉片進口沖角: 1 1 1 39。 0. Cvtg u? ? ? ? 1 39。 3 7 . 9 7 3 3 . 5 4 4 . 4 3C C C? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? 一般來說, ?? 應該采用正沖角,能夠減小排擠,增大過流能力,減小葉片彎曲,增加葉片進口過流面積,且采用正沖角,在設計流量下,液體在葉片進口背面產(chǎn)生脫流。采用正沖角,還能改善在大流量下的工作條件,即泵在大流量下運轉,則應選擇較大正沖角。為此,應當在幾個流面上畫出流線(葉片骨線),然后按一定規(guī)律把這些流線串起來,變成了無厚度的葉片。在本次設計中,采用保角變換法進行葉片繪型。用一組夾角為 ?? 的軸面和一組 垂直 軸線的平面去截流面,使之在流 面上構成小扇形格網(wǎng),并且令小扇形的軸面長度 S? ,和圓周方向上的長度 u? 相等。流面上的小扇形從進口到出口逐漸增大。在平面上的展開流線只要求其與圓周方向上的夾角和空間流線的角度對應相等。因此只在相似,而不追求相同。由此可見,空間流線穿過流面上小扇形,將扇形兩邊分別切成兩段,相應的流線在平面方格網(wǎng)上,把正方形兩邊分別切成成比例的兩段,由相似的關系,則對應的角度相等,即保持角度不變,變換到(平面和軸面投影)上。 ① 沿軸面流線分點 分點的實質就是在流面上畫特征線,組成扇形格網(wǎng)。流面就是軸對稱 的,一個流面的全部軸面流線均相同,所以只要分相應的 一 條軸面流線,就等于在整個流面上繪出了方格網(wǎng)。 分點的方法是葉輪出口,沿軸面流線任意取,量出 s? 段中點的半徑 r ,按照ru ?? 2360??? 計算 u? 。若 u? 不等于 20 流體機械畢業(yè)設計說明書 (IS 離心泵 ) 西華大學畢業(yè)設計說明書 s? ,重新取 s? ,再算 u? 直到兩者相等。 b)作圖分點法: 在軸面投影圖旁,畫兩條夾角等于 ?? 的射線。與逐點計算分點法相同,一般取 3 ~5?? ? ? ? 。第 1 點確定以后,用 同樣的方法分第 4…… 點。 ② 畫展開流面(平面方格網(wǎng)) 在其上繪制流線,因為保角變化法繪型時基于局部相似,而不追求局部相等,所以幾個流面可以用一個平面方格網(wǎng)代替。而后在其上繪制流線,通常先畫中間流線。進出口角度應與預先確定好的值相符,包角大小可以靈活掌握。必要時,可以改變葉片進口邊的位置,包角的大小等。 離心泵繪型的流 線不理想時,進出口邊均可不位于同一軸面上,如何 布置 ,主要 由方格網(wǎng)上流線的形狀和下步所述的軸面截線形狀的好壞來決定, 如圖 26所示。用軸面(相當于方格網(wǎng)中的豎線)去截這三條流線,相
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