离心泵水力模型的设计与数值模拟验证论文.docx
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1、一、离心泵水力模型的设计1、泵的主要设计参数和结构方案的确定1-1设计参数和要求流量;扬程;转速(或由设计者确定);装置汽蚀余量(或给出装置的使用条件);效率(要求保证的效率);介质的性质(温度、重度、含杂质情况、腐蚀性等);对特性曲线的要求(平坦、陡降、是否允许有驼峰等)。1-2确定泵的总体结构形式和泵的进出口直径=%&V Vs=(1 - 0.7)Ds泵进口直径选取原则:泵出口直径选取原则:DD1-3泵转速的确定确定泵转速应考虑下面几个因素:泵转速越高,泵的体积越小;确定转速应考虑原动机的种类和传动装置;提高转速受汽蚀条件的限制。可根据汽蚀比转数选取=5.62nyQ NPSHf 41-4计算
2、比转数ns,确定水力方案ns =3.65 q在确定比转数时应考虑下列因素:ns=120210的区间,泵的效率最高,ns60的效率显著下降;可以采用单吸或双吸的结构形式来改变比转数的大小;泵特性曲线的形状与比转数的大小有关。1-5估算泵的效率水力效率h =l + 0.08351g3 -容积效率l + 0.68n273该容积效率为只考虑叶轮前密封环的泄漏,对于有平衡孔、级间泄漏和平衡盘泄漏的情况,容积效率还要相应降低机械效率= 1-0.07100泵的总效率1-6轴功率和原动机功率轴功率gpQH102 77原动机功率N c = 12N1-7轴径和轮毂直径的确定泵轴直径的确定应按强度、刚度和临界转速等
3、情况确定。由于扭矩是泵主要的载荷,开始设计时首先按扭矩来确定泵轴的最小直径,最小直径一般位于联轴节处。Mn =9.55103-nN =KN根据轴各段的结构工艺要求,确定叶轮处的轴径dB和轮毂直径dho一般dh =(K2-1.4)dB2、相似设计法2-1相似设计法的导出扬程和功率应满足如果两台泵相似,比转速必然相等,在相似工况下,两台泵的流量、公式:Qp z Dp .3 npQm Dm m两台相似泵的尺寸比例可以从上式求得:在实际计算时,入Q和入H往往并不相等,在两者差值不大时,一般取较大的值。3-1叶轮进口直径Do的确定 根据给定的参数,计算比转数ns; 根据ns选择模型泵; 根据已选定的模型
4、和给定的参数,计算放大或缩小系数人; 根据人确定过流部件的尺寸;D?p 202mb?p =Dip = 2Dmblp = blm 根据模型泵性能曲线换算出是型泵性能曲线的数据;0之4g nn c%(产/N,=尤-3N,3nmYmQpHp%102N/, 绘制实型泵图纸实型泵过流部件所有角度与模型相等,所有尺寸按计算出的人值放大或缩小。但应考虑到制造的可能性和结构的合理性(如叶片和导叶厚度不能太厚或太薄)可作适当的修改。2-3相似设计法应注意的问题关于性能和效率问题;关于结构形式的影响;关于修改模型问题;汽蚀相似问题。3、速度系数设计法比转数相等的泵的速度系数是相等的。不同的比转速就有不同的速度系数
5、。我们以现有性能比较好的产品为基础,统计出离心泵的速度系数曲线,设计时按n S选取速度系数,作为计算叶轮尺寸的依据,这样的设计方法就叫做速度系数设计法。叶轮主要几何参数有:叶轮进口直径DO; 叶片进口直径D1;叶轮轮毂直径dh;叶片进口角 1;叶轮出口直径D2;叶轮出口宽度b2;叶片出口角8 2;叶片数z;叶片包角 o因为有的叶轮有轮毂,有的叶轮没有轮毂,为了研究问题方便,引入当量直径De以排除轮毂的影响。De =De =对于双吸泵取Q/2主要考虑泵的效率时兼顾效率和汽蚀时主要考虑汽蚀时KoKo=3.54.OKo=4.O-5.OKo=5.O-5.53-2叶轮出口直径D2的初步计算Kd2=9.3
6、5(d)100-1/2叶轮外径D2和叶片出口 B 2等出口儿何参数,是影响泵杨程的最重要的因素。3-3叶轮出口宽度b2的计算和选择式中b9b 20.64(-5/61OO3-4叶片数的计算和选择叶片数对泵的扬程、效率、汽蚀性能都有一定的影响。选择叶片数,一方面考虑尽量减小叶片的排挤和表面的摩擦,另一方面又使叶道有足够的长度,以保证液流的稳定性和叶片对液体的充分作用。一般来说z = 13-sin+2e2对于低比数离心叶轮N = 6.53sin 日十也r2 -ri2n304545-60Sz8107-83-5介绍确定叶轮尺寸的其它速度系数由相似原理,可以写出速度系数的一般表达式: =常数D360720
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