流體機(jī)械大四上學(xué)期課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書

1、課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書題目:流體機(jī)械及工程課程設(shè)計(jì)院（部）：能源與動(dòng)力工程學(xué)院專業(yè)班級(jí)：流體班學(xué) 號(hào):學(xué)生姓名：指導(dǎo)教師:起止日期：2011.12.302012.1.13流體機(jī)械及工程課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)任務(wù)書設(shè)計(jì)依據(jù)：流量 Q: 31 m3/h揚(yáng)程H: 22m轉(zhuǎn)速 n: 1450 r/min效率：63.5%空化余量NPSH1.2R輸送介質(zhì)相對(duì)密度1任務(wù)要求：1. 用速度系數(shù)法進(jìn)行離心泵葉輪的水力設(shè)計(jì)。2. 繪制葉輪的木模圖和零件圖，壓出室水力設(shè)計(jì) 圖。3. 寫課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書4. 完成Auto CAD出圖-20 -第一章結(jié)構(gòu)方案的確定 51.1確定比轉(zhuǎn)數(shù) 31.2確定泵進(jìn)、出口直徑 31.3泵進(jìn)出口流速 31

2、.4確定效率和功率 41.5電動(dòng)機(jī)的選擇軸徑的確定 4第二章 葉輪的水力設(shè)計(jì) 52.1葉輪進(jìn)口直徑D0的確定52.2葉輪出口直徑D2的確定62.3確定葉片出口寬度 b2 62.4確定葉片出口安放角 2 62.5確定葉片數(shù)Z 62.6精算葉輪外徑D2 62.7葉輪出口速度 82.8確定葉片入口處絕對(duì)速度V1和圓周速度U1 9第三章畫葉輪木模圖與零件圖 93.1葉輪的軸面投影圖 93.2繪制中間流線 113.3流線分點(diǎn)（作圖分點(diǎn)法） 113.4確定進(jìn)口角1 133.5作方格網(wǎng) 143.6繪制木模圖 15第四章壓水室的設(shè)計(jì) 174.1基圓直徑D3的確定 174.2壓水室的進(jìn)口寬度 174.3隔舌安放

3、角 0 174.4隔舌的螺旋角0 174.5斷面面積F 174.6當(dāng)量擴(kuò)散角 184.7各斷面形狀的確定 184.8壓出室的繪制 201. 各斷面平面圖 202. 蝸室平面圖畫 203. 擴(kuò)散管截線圖21結(jié)束語(yǔ) 17參考文獻(xiàn) 18第一章結(jié)構(gòu)方案確定1.1確定比轉(zhuǎn)數(shù)計(jì)算泵的比轉(zhuǎn)數(shù)ns,確定泵的結(jié)構(gòu)方案。公式為ns3.65n Q3/4式中則：Q單吸葉輪泵的流量，m3/sH單級(jí)葉輪泵的揚(yáng)程，m。ns3. 65145031“ccV / 36003422=48.351.2確定泵進(jìn)、出口直徑泵的進(jìn)出口直徑吸入口直徑Ds由進(jìn)口流速Vs（經(jīng)濟(jì)流速）決定，Ds由于空化要求較高，應(yīng)取較大的進(jìn)口直徑，以減小流速。初

4、選 Vs2 3.5 m/s 試選 Vs2.5 m/s4 31 /3600 D 則 s 3.1415 2.5=66.225 mm按標(biāo)準(zhǔn)取Ds 65 mm而出口直徑Dd按經(jīng)驗(yàn)公式Dd =（ 0.71.0） Ds確定。對(duì)于低揚(yáng)程泵，取泵出口直徑，則取DdDs =65 mm1.3泵進(jìn)出口流速泵進(jìn)口速度Vs =4QD2=4 31/3600= 2314 0.065=2.595m/s泵出口速度VdVd4QD4 31/36002 =2.595m/s3,14 0.0651.4確定效率和功率1）水力效率：Qf'31/3600 nh 1 0.0835lg 31 0.0835 lg 3=0-8545n1450

5、2）容積效率：12T =_1 0.68 ns 11=0.95120.68 48.35設(shè)平板泄流量與理論泄流量之比q/Q=0.063，查現(xiàn)在泵技術(shù)手冊(cè)圖7.2得0.95120.0650.88823）估算機(jī)械效率:0.0717/6（ns/100）=0.83664）總效率：h v m =0.8545 0.8882 0.8366=0.634951.5電動(dòng)機(jī)的選擇軸徑的確定軸功率:PaQH =1000 =9.8 103 31 22=2.83kw1000 3600 0.635查表7-10選用電動(dòng)機(jī)k=1.2則電機(jī)功率 FC KPa=1.255.698=3.3953 kw泵軸的直徑應(yīng)按其承受的外載荷（拉、壓

6、、彎、扭）和剛度及臨界轉(zhuǎn)速條件確定。因?yàn)榕ぞ厥潜幂S最主要的載荷，所以在開(kāi)始設(shè)計(jì)時(shí)，可按扭矩 確定泵軸的最小直徑（通常是聯(lián)軸器處的軸徑）。扭矩M9550Pcn95502P =9550 33953 =22.36N mn1450泵軸選用取=550*10 5Pa材料為3Cr13最小軸徑：d3叫min . 0.2!22.36=仏2 550 1Q5 =12.67mm標(biāo)準(zhǔn)直徑：10, 15, 20, 25, 40, 50, 65, 80, 100, 125, 150, 200, 250, 300, 400 采用標(biāo)準(zhǔn)化軸徑取d=15mm考慮軸上零件的固定和定位，以及裝配順序，選用下圖裝配方案:圖1-3軸上零件

7、裝備圖軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第二章 水力設(shè)計(jì)（速度系數(shù)法）2.1葉輪進(jìn)口直徑D0的確定兼顧汽蝕與效率取k04.0進(jìn)口當(dāng)量直徑d0k03 Q =4X 3 3Z0 =72 mm單級(jí)單吸式取dh=0D 2 2j D0 dh 72mm2.2葉輪出口直徑D的確定0.5kD2 9.359.6 -ns9.359.6淳0.5=13.446 13.806100100D2 K kD23 Q2.3確定葉片出口寬度b2kb20.640.7 -ns-1000.645648.350.7=0.3094 0.3384100由于比轉(zhuǎn)速小于60, KD2要乘修正系數(shù)K,取K=1.071.07 KD2331/3600 =260.5 267.

8、5mm.1450b2kb23；。.30940.33843 3需0 =5.603 6.128mmD 2 =270mm b 2=6.5mm2.4確定葉片出口安放角般取 2030這里取 252 22.5確定葉片數(shù)Z才30-4545-6060-120120-300Z8-107-86-74-6取Z=76,5 sinD 2 D1取Z=2.6精算葉輪外徑D對(duì)于B的精算，過(guò)程如下:由Ht1U2Vu2gUiVuiU2Vm2tg 2得：u2Vm22tg 22Vm22tg 2gHtD260u2/ n注意：精算時(shí)，一般先選擇B 2,然后確定D2計(jì)算HtX時(shí)，要用到滑移系數(shù)，而此時(shí) D尚未知，故要迭代此處 取B 2 =

9、 25°， D=250mn進(jìn)行迭代精算如下：有限葉片數(shù)理論揚(yáng)程修正系數(shù)：PR2 ；式中：靜矩SR22Ri2經(jīng)驗(yàn)系數(shù)無(wú)窮葉片數(shù)理論揚(yáng)程：Ht葉片出口排擠系數(shù)：1 P Htk2zd21 (ctg2)2D2 sin第一次精算1. 理論揚(yáng)程HtHt=H/ =22/0.635=34.646m2修正系數(shù)(1260=1.06253.靜矩SR22 R22=0.0087m4. 有限葉片數(shù)修正系數(shù)Pr22P =0.3179 ZS5. 無(wú)窮葉片數(shù)理論揚(yáng)程HtHt (1 P)Ht=45.662m6葉片出口排擠系數(shù)k2k2i z2 ：i(ctg 2)2D2 sin7 0.004ctg25 211 ( ctg2

10、5 )20.92190.27 丫 sin907. 出口軸面速度m2Suctg 2 -2 sin1經(jīng)D20.9415Vm2D?b2=1.8677m/s2 V8. 出口圓周速度U2=23.262m/s9. 葉輪外徑D260 u2D2- =306mmn第二次精算S=0.011284=0.9484-H T =45.555mVm2=j636/SU- =22.967m/sD2303mm兩次精算誤差小于2%,取D2303mm2.7葉輪出口速度1. 出口軸面速度m2Vm2=1.653m/S2. 出口圓周速度U2U 2 =22.988m/s3. 出口圓周分速度gHt=-=14.784m/s4. 無(wú)窮葉片數(shù)出口圓

11、周分速度Vu2Vu2=gHtU2=19.442m/s2.8確定葉片入口處絕對(duì)速度 V和圓周速度U,D! Dj 0.8 7257.6 58mm查圖 7-9 仏 0.95km1 °！65 km2km1 2gh=0.165 X , 2 9.81 22 =3.428m/sbiD1V131/36000.058 3.428=14mmU1600.058 145060=4.403 m/s第三章 畫葉輪木模圖與零件圖3.1葉輪的軸面投影圖葉輪各部的尺寸D2、Dj、b2確定之后，畫葉輪軸面投影圖。畫圖時(shí)，參考相 近比轉(zhuǎn)速、性能良好的葉輪圖作為參考。（關(guān)醒凡編現(xiàn)代泵技術(shù)手冊(cè)第二十 三章 泵性能（幾何）和水

12、力模型）軸面投影圖形狀力求光滑通暢。軸面投影圖 如下圖所示。繪制好軸面投影圖后，檢查流道的過(guò)水?dāng)嗝孀兓闆r。過(guò)流斷面面積FF 2 Rcb其中：Rc軸面液流過(guò)流斷面形成線重心的半徑b軸面液流過(guò)流斷面形成線的長(zhǎng)度各流道面積計(jì)算，葉輪流道面積檢查圖如下：要求該曲線有平滑的變化規(guī)律，否則必須修改軸面投影圖，直到符合為止。3.2繪制中間流線在軸面液流過(guò)流斷面形成線上取一點(diǎn)，而后計(jì)算此點(diǎn)兩邊的面積，面積相 等則此點(diǎn)即中間流線上的一點(diǎn)；如面積不相等，貝U將此點(diǎn)向面積大的一面移動(dòng)， 再檢查兩邊面積是否相等，進(jìn)行修改， 直到兩面積相等為止，即得到流線所經(jīng)過(guò) 的點(diǎn)。3.3流線分點(diǎn)(作圖分點(diǎn)法)在軸面投影圖旁，畫兩

13、條夾角等于 B的射線( 9=3° 5°)。本設(shè)計(jì)中厶 0=5°。從出口開(kāi)始，沿軸面流線試取 5,若厶S中點(diǎn)半徑對(duì)應(yīng)的兩條射線間的 弧長(zhǎng)Au,與試取的厶S相等，則分點(diǎn)正確。如果不等，另取 S,直到 S=u。 根據(jù)上述方法將前后蓋板流線及中間流線分點(diǎn)。分點(diǎn)情況如下：3.4確定進(jìn)口角i葉片進(jìn)口處的速度DiinUli 60其中:VmlivFi1I1i1i2ctg nsin 90F1i為過(guò)i點(diǎn)的過(guò)水?dāng)嗝婷娣eUla進(jìn)而得到葉片進(jìn)口安放角1I1采用編程迭代的方法計(jì)算。先假定一個(gè)，帶入上式計(jì)算出，再用反算，1 i11i葉片進(jìn)口液流角1aarc tanVmla觀察計(jì)算值與假定值是否

14、相等，相等則計(jì)算正確。數(shù)據(jù)如下圖3.5作方格網(wǎng)葉片繪型時(shí)，要求葉片在出口出能有一段葉片安放角保持不變，而其他部分角度變化應(yīng)盡量均勻型線的形狀極為重要， 不理想時(shí)堅(jiān)決修改，必要時(shí)可以適當(dāng) 改變進(jìn)口安放角、葉片進(jìn)口位置、葉片包角、葉片出口邊不布置在同一軸面上等, 重新繪制。葉片加厚數(shù)據(jù)3.6繪制木模圖畫出具有軸面截線并已加了厚度的軸面投影圖在葉輪的軸面截線圖上，作垂直于葉輪軸心線的直線，這些直線實(shí)質(zhì)上就 是一些垂直于葉輪軸心線的平面， 通常稱為割面或等高面，它們與葉片的交線就 是葉片的模型截線。直線是等距離的，但亦可不等，視設(shè)計(jì)需要而定，葉片扭曲較大處，距離可取小一些.根據(jù)D、d畫葉輪平面圖，并作

15、出與軸面投影圖上軸面截線相對(duì)應(yīng)軸向截 面.在平面圖上先畫出葉片與后蓋板交線的投影，然后再作模型截面與葉片相交 的投影。-16 -25 -第四章壓水室的設(shè)計(jì)壓水室是指葉輪出口到泵出口法蘭(對(duì)節(jié)段式多級(jí)泵是到次級(jí)葉輪出口前，對(duì)水平中開(kāi)水泵則是到過(guò)渡流道之前)的過(guò)渡部分。設(shè)計(jì)壓水室的原則：1、 水力損失最小，并保證液體在壓水室中的流動(dòng)是軸對(duì)稱的，以保證葉輪中 的流動(dòng)穩(wěn)定；2、在能量轉(zhuǎn)換過(guò)程中，軸對(duì)稱流動(dòng)不被破壞；3、 消除葉輪的出口速度環(huán)量，即進(jìn)入第二級(jí)葉輪之前，速度環(huán)量等于0。4、設(shè)計(jì)工況，流入液體無(wú)撞擊損失。5、 因流出葉輪的流體速度越大，壓出室的損失hf越大，對(duì)低ns尤甚，因 此對(duì)低ns泵，加

16、大過(guò)流面積，減小損失 hf。4.1基圓直徑D3的確定D3(1.03 1.08) D2，取 D31.05D2=1.05 0.273=286.65 mm4.2壓水室的進(jìn)口寬度b3 b2 0.05 D 2= 16 0.05 273=29.65 mm（取 C=10mm）4.3隔舌安放角0查手冊(cè)8-1取0 154.4隔舌的螺旋角0Vu2 14.99m/ sVm3 Vm2 2.41m/s查手冊(cè)，取 03 arcta n311.42 取 11Vu24.5斷面面積F采用速度系數(shù)法，查手冊(cè)圖8-10得Kv3 0.39，壓水室中液流速度:V3 KV3 .2gH=0.39、2 9.8 80 =15.443 m/s第

17、 8 斷面的面積：F8 Q=200=3597.156 mm2 0.3031R A H1 =0.2549 5.23=1.33 mm斷面 2： H2 b E 4BF22B29.65 使.652 4 0.3031 654 =18 0.3031 R2 = A H 2=0.2549 18.54 =4.73mmV315.443 3600其他各斷面面積：F FviiiVIII斷面IIIIIIIVVVIVIIVIII包角15 °60°105°150°195°240°285°330°面積/cm 21.6356.5411.4516.3

18、521.2626.1631.0735.974.6當(dāng)量擴(kuò)散角擴(kuò)散角錯(cuò)誤！未找到引用源。常用范圍為6 10，取 84.7各斷面形狀的確定確定角:般 15 : 30，取 20A tan gtan90-29020tan20 tan0.25492B A(1 A)cos90A20.2549(1 0.2549)cos20902036022 3.14 0.254920.3031求斷面高H及半徑R（ 8個(gè)斷面分別求）斷面1: Hdb)3 4BF12B29.65=5.23mm29.6524 0.3031 163.5斷面3： H3'審郵29.65 . 29.6524 0.3031 1145=29.64 mm2 0.3031R3 A H 3=0.2549 29