水泵設(shè)計計算

計算書,,,,,,

葉輪的設(shè)計計算,,,,,,

一、設(shè)計參數(shù),,,,,,

總流量Q=,7380,m3/h,2050.00,L/S,,

設(shè)計類別,2,,1為單吸泵，2為雙吸泵,,,

設(shè)計流量,3690,m3/h,,,,

揚程H=,85,m,,,,

轉(zhuǎn)速n=,980,r/min,,,,

汽蝕余量NPSHr=,8,m,,,,

比轉(zhuǎn)數(shù)ns=,129.36,,,,,

水力效率ηh=,0.9254,,,,,

容積效率ηv=,0.9741,,,,,

機械效率ηm=,0.9482,,,,,

計算總效率η=,0.855,,,,,

要求設(shè)計效率η'=,89,,,,,

介質(zhì),H2O,,,,,

介質(zhì)密度ρ=,1000,kg/m3,,,,

二、泵進出口徑,,,,,,

1、進口直徑,,,,,,

進口流速Vs=,4,m/s,,,,

抗汽蝕性能要求高時,吸入口徑≤250mm時，Vs=1.0～1.8m/s,,,,,

,吸入口徑≥250mm時，Vs=1.4～2.2m/s,,,,,

進口直徑Ds=,808,mm,,,,

取進口直徑Ds=,800,mm,,,,

2、出口直徑,,,,,,

出口直徑Dd=,800,～,560,mm,,

,對于低揚程泵，排出口徑可與吸入口徑相同,,,,,

,對于高揚程泵，排出口徑可小于吸入口徑,,,,,

取出口直徑Dd=,700,mm,,,,

三、配用功率,,,,,,

軸功率P=,1918.71,KW,,,,

原動機功率Pg=,2110.6,～,2302.4,KW,,

選取配用功率P=,2240,KW,,,,

四、軸徑及輪轂直徑,,,,,,

扭矩Mn=,22437.13,N·m,,,,

材料許用切應(yīng)力τ=,500,×105Pa,,,,

,材料,熱處理要求,,[τ](Pa),用途,

,35,正火處理,,(343～441)×105,一般單級泵,

,45,調(diào)質(zhì)處理HB=241～286,,(441～539)×105,一般單級泵,

,40Cr,調(diào)質(zhì)處理HB=241～302,,(637～735)×105,大功率高壓泵,

,3Cr13,調(diào)質(zhì)處理HB=269～302,,(539～687)×105,耐腐蝕泵,

,35CrMo,調(diào)質(zhì)處理HB=241～285,,(687～785)×105,在高溫下工作泵,

泵最小軸徑d=,131,mm,,,,

取泵軸徑d=,145,mm,,,,

葉輪處軸徑d=,170,mm,,,,

輪轂直徑dh=,204,～,238,mm,,

取輪轂直徑dh=,205,mm,,,,

五、確定葉輪主要尺寸,,,,,,

1、葉輪進口直徑Dj,,,,,,

選取K0=,4.4,,,,,

主要考慮效率,K0=3.5～4.0,,,,,

兼顧效率和汽蝕,K0=4.0～4.5,,,,,

主要考慮汽蝕,K0=4.5～5.5,,,,,

當(dāng)量直徑D0=,447,mm,,,,

葉輪進口直徑Dj=,491,mm,,,,

取葉輪進口直徑Dj=,493,mm,,,,

2、葉輪出口直徑D2,,,,,,

計算D2=,834,～,857,mm,,

比轉(zhuǎn)數(shù)小于60，計算的葉輪外徑乘以修正系數(shù)K,,,,,,

ns,202530354045505560,,,,,

K,1.251.221.181.161.131.091.061.031.01,,,,,

取系數(shù)K=,1,,,,,

修正D2=,834,～,857,mm,,

取D2=,834,mm,,,,

3、葉輪出口寬度,,,,,,

計算b2=,80.5,～,88.1,mm,,

比轉(zhuǎn)數(shù)大于200，計算的出口寬度乘以修正系數(shù)K,,,,,,

ns,150200250300350400450500,,,,,

K,1.00.950.90.850.80.750.70.65,,,,,

取系數(shù)K=,1,,,,,

修正b2=,80.5,～,88.1,mm,,

取b2=,84,mm,,,,

4、出口安放角β2,,,,,,

β2的常用范圍是18°～40°，低比轉(zhuǎn)數(shù)泵取大值,,,,,,

取β2=,30,°,,,,

5、進口安放角β1,,,,,,

一般取β1=18°～25°,,,,,,

葉片進口角一般大于液流角，取正沖角△β=3°～15°,,,,,,

取β1=,20,°,,,,

6、葉片數(shù)的選擇,,,,,,

中間流線進口直徑D1=,345.1,～,493.0,mm,,

取D1=,325,mm,低比轉(zhuǎn)數(shù)泵取大值,,,

葉片數(shù)Z=,6.3,,通常采用的葉片數(shù)Z=5～7,,,

取葉片數(shù)Z=,6,,,,,

7、葉片厚度,,,,,,

真實厚度δ,一般小泵進口流面厚度約為2mm，最大厚度為4～5mm,,,,,

比轉(zhuǎn)數(shù),4060708090130190280,,,,,

鑄鐵、銅,3.23.53.844.56710,,,,,

鋼,33.23.33.43.5568,,,,,

取系數(shù)K=,6.5,,,,,

真實厚度δ=,20.40390275,,,,,

取真實厚度δ=,15,mm,,,,

8、精算葉輪出口直徑,,,,,,

"葉輪出口軸面截線

與流線的夾角λ2=",90,,通常取λ2=70°～90°,,,

葉片出口真實厚度δ2=,20,mm,通常取δ2=2～4mm,,,

葉片出口排擠系數(shù)ψ2=,0.94,,,,,

理論揚程Ht=,91.85,m,,,,

"與泵結(jié)構(gòu)形式有關(guān)

的經(jīng)驗系數(shù)α=",0.8,,,,,

對導(dǎo)葉式壓水室,α=0.6,,"當(dāng)雷諾數(shù)小，粗糙度大，葉片數(shù)少時

取α范圍中的大值",,,

對渦殼式壓水室,α=0.65～0.85,,,,,

對環(huán)形壓水室,α=0.85～1.0,,,,,

經(jīng)驗系數(shù)ψ=,1.2,,,,,

"葉片軸面投影圖中線

對旋轉(zhuǎn)軸的靜矩S=",0.07,m2,該公式適用于低比轉(zhuǎn)數(shù)葉輪,,,

"有限葉片數(shù)理論揚程

修正系數(shù)P=",0.47,,,,,

無窮葉片數(shù)理論揚程Ht∞,135.2,m,,,,

出口軸面速度Vm2=,5.08,m/s,,,,

出口圓周速度U2=,41.06,m/s,,,,

出口直徑D2=,801,mm,,,,

9、第二次精算葉輪出口直徑,,,,,,

葉片出口排擠系數(shù)ψ2=,0.96,,,,,

出口軸面速度Vm2=,5.21,m/s,,,,

出口圓周速度U2=,41.19,m/s,,,,

出口直徑D2=,803,mm,,,,

取出口直徑D2=,700,mm,,,,

10、葉輪出口面積FⅡ,,,,,,

單吸泵時FⅡ=,87659.9,,,,,

雙吸泵時FⅡ=,175319.8,,,,,

壓水室的設(shè)計計算,,,,,,

一、壓水室主要結(jié)構(gòu)參數(shù),,,,,,

1、基圓直徑D3,,,,,,

基圓直徑D3=,721,～,756,mm,,

高ns和尺寸較小的泵取大值，反之取小值,,,,,,

取基圓直徑D3=,720,mm,,,,

2、進口寬度b3,,,,,,

選擇需計算蓋板厚度的直徑Dx,,230,mm,,,

出口處蓋板厚度b=,,15,mm,,,

材料重度γ=,,7250,kg/m3,,,

需用應(yīng)力σ=,,127.5,kg/cm2,,,

(1)鋼的屈服強度σs=,230,MPa,,,,

則鋼的需用應(yīng)力σ=,766.67,～,575,kg/cm2,,

(2)鑄鐵的抗拉強度σb=,2000,MPa,,,,

則鑄鐵的需用應(yīng)力σ=,4000.00,～,3333.333333,kg/cm2,,

蓋板厚度S=,20.94,mm,,,,

葉輪蓋板厚度δ=,20,mm,,,,

單吸泵渦室出口寬度b3=,125.5118494,～,130.5118494,mm,,

,120.5118494,mm,,,,

雙吸泵渦室出口寬度b3=,206.0236988,～,211.0236988,,,

,201.0236988,mm,,,,

取渦室出口寬度b3=,200,mm,,,,

3、渦室隔舌安放角φ0,,,,,,

隔舌安放角φ0和比轉(zhuǎn)數(shù)ns的關(guān)系,,,,,,

比轉(zhuǎn)數(shù)ns,40～60,60～130,130～220,220～360,,

隔舌安放角φ0,0°～15°,15°～25°,25°～38°,38°～45°,,

取隔舌安放角φ0,15,°,,,,

4、隔舌螺旋角α0,,,,,,

Vu2=,21.85,m/s,,,,

Vm3=,5.70,m/s,,,,

隔舌螺旋角α0=,14.62,°,,,,

二、斷面面積,,,,,,

由于比轉(zhuǎn)數(shù)ns=,129.36,查表得k3=,,0.4,,

渦室斷面平均速度V3=,16.33,m/s,,,,

隔舌流量QFthr=,7380.0,m3/h,,,,

隔舌面積Fthr=,125561.5,mm2,,,,

三、面積比計算,,,,,,

單吸泵安德森系數(shù)1/Y=,,1.4,,,,

雙吸泵安德森系數(shù)1/Y=,,0.72,,,,

由于該泵比轉(zhuǎn)數(shù)ns=,129.4,則表中數(shù)為,,1831.8,,

查表得最優(yōu)1/Y為,0.42,～,0.64,,,

最小二乘法原理,,,,,,

計算最優(yōu)1/Y=,0.34,,,,,

圓周厚度Su=,30.01,,,,,

單吸泵實際1/Y=,0.74,,,,,

雙吸泵實際1/Y=,0.37,,,,,

調(diào)整隔舌面積Fthr=,73676,mm2,,,,

校核單吸泵安德森系數(shù)1/Y=,,0.84,,,,

校核雙吸泵安德森系數(shù)1/Y=,,0.42,,,,

最小二乘法單吸泵系數(shù)=,,0.43,,,,

最小二乘法雙吸泵系數(shù)=,,0.22,,,,

四、螺旋線繪制,,,,,,

斷面?zhèn)€數(shù)n=,8.0,個,,,,

斷面角度,40.00,°,,,,

由于結(jié)構(gòu)原因，取最大R=,,360.0,,,,

發(fā)算tanα3=,0.0000,,,,,

R1=,360.00,,,,,

R2=,360.00,,,,,

R3=,360.00,,,,,

R4=,360.00,,,,,

R5=,360.00,,,,,

R6=,360.00,,,,,

R7=,360.00,,,,,

R8=,360.00,,,,,

R9=,360.00,,,,,

R10=,360.00,,,,,

R11=,360.00,,,,,

五、計算各斷面面積,,,,,,

渦殼類別,2,1為單渦殼，2為雙渦殼,,,,

基準渦殼面積Fthr=,36838,mm2,,F6=,36838,mm2

F1=,6140,mm2,,F7=,42978,mm2

F2=,12279,mm2,,F8=,49117,mm2

F3=,18419,mm2,,F9=,55257,mm2

F4=,24559,mm2,,F10=,61397,mm2

F5=,30698,mm2,,F11=,67536,mm2

六、擴散管計算,,,,,,

擴散管高度L=,1000,mm,,,,

擴散角θ=,22.3,°,,,,

擴散角θ常用范圍為8°～12°,,,,,,

七、渦室厚度,,,,,,

當(dāng)量壁厚Sd=,20.2,mm,,,,

需用切應(yīng)力（KPa）,,,,,,

鑄鐵,9807～14710,,Kpa,,,

鑄鋼,19613～24517,,,,,

選擇切應(yīng)力=,14710,Kpa,,,,

計算壁厚S=,54.06,mm,,,,

渦殼壁厚修正系數(shù),1,單渦殼取1，雙渦殼取0.75,,,,

修正后壁厚,54.06,mm,,,,

實際壁厚S=,35,mm,,,,

吸水室的設(shè)計計算,,,,,,

1、進口直徑Ds=,800,mm,,,,

2、葉輪進口當(dāng)量面積A0=,,157803.84,mm2,,,

葉輪進口流速V0=,6.495,m/s,,,,

"2、0～Ⅷ斷面

平均流速V=",4.547,～,5.521,m/s,,

取平均流速V=,5.1,m/s,,,,

3、確定斷面面積,,,,,,

FⅧ=,100490,mm2,,,,

FⅦ=,87929,mm2,,,,

FⅥ=,75368,mm2,,,,

FⅤ=,62806,mm2,,,,

FⅣ=,50245,mm2,,,,

FⅢ=,37684,mm2,,,,

FⅡ=,25123,mm2,,,,

FⅠ=,12561,mm2,FⅨ-Ⅹ=2*FⅧ=,,200980,mm2

4、確定各斷面高度,,,,,,

(1)畫基圓Dj=,493,mm,,,,

(2)確定各斷面近似高度,,,,,,

h(0°)=,372.71,mm,實際h(0°)=,,289,mm

h(22.5°)=,399.33,mm,實際h(22.5°)=,,314,mm

h(45°)=,421.52,mm,實際h(45°)=,,342,mm

h(90°)=,470.32,mm,實際h(90°)=,,389,mm

h(135°)=,519.13,mm,實際h(135°)=,,450,mm

h(180°)=,576.81,mm,實際h(180°)=,,515,mm

h(225°)=,732.11,mm,實際h(225°)=,,622,mm

吸入斷面L=,887.40,mm,實際L=,,768,mm

,986.00,,,,,

4、確定吸入管長度,,,,,,

吸入管長度由結(jié)構(gòu)決定,,,,,,

現(xiàn)取吸入管長度L=,1100,mm,,,,

5、確定法蘭至中心距離H,,,,,,

現(xiàn)取距離H=,485,mm,,,,

6、確定吸入斷面面積,,,,,,

選擇吸入室類型,2,1為單吸泵，2為雙吸泵,,,,

A0=,251200,,,計算流速,4.08,

AⅫ=,25758,參考數(shù)值,139092.5,,39.79,

AⅪ=,26985,參考數(shù)值,276320.0,,37.98,

AⅩ=,16975,參考數(shù)值,200980.4,,60.38,

模型換算的設(shè)計計算,,,,,,

1、求所設(shè)計泵的比轉(zhuǎn)數(shù)ns,,,,,,

,Q(m3/h),H(m),η(%),n(r/min),ns,

,4700,100,89,980,91.39,

ns=,91.39,,,,,

2、根據(jù)ns選擇模型泵,