150S-50双吸离心泵水力及结构设计毕业论文

流速一般为3m/s左右,从制造方面考虑,大型泵的流速取大些,以减小泵的体积,提高过流能力;而为提高泵的抗汽蚀性能,应减小吸入流速。综合考虑:初定

vs?3m/s

则吸入口径Ds?4Q??vs4?0.044?0.137m

3.14?3考虑到泵进口法兰直径,圆整Ds?150mm 反算进口流速vs?4Q?2.51m/s与初选流速相差不大。 ?Ds2(2)泵排除口直径:对于低扬程泵,可取与吸入口径相同;对于高扬程泵,为减小泵的体积和排除管直径,可使排除口径小于吸入口径。这次设计扬程H=50m,故初选出口直径比吸入口直径小的标准值Dd?100mm。

2.2.2泵转速的确定及电动机型号 确定泵转速应考虑下面因素:

(1)泵的转速越高,体积越小,重量越轻。因此,应尽量选择高的转速。 (2)转速与比转速有关,而比转速与效率有关。因此, 转速与比转速、效率综合起来考虑。

(3)确定转速应考虑原动机种类和转动装置。通常优先选取电动机直接连接传动,由参考书[2]及泵给定转速n?2950r/min, 选取极对数P=2,同步转速为3000r/min的异步电动机。电动机带负载后的转速应小于同步转速,通常按2%的转差率确定电动机额定转速。因为电动机的转速比额定转速低,所以电动机需要配一个增速装置,可选用变频调速器。

电动机传动方式:通过联轴器直接与泵轴连接传动。 (4)提高泵转速受汽蚀性能条件的限制。

2.2.3计算泵的比转速ns

ns?3.65nQ/2H343.65?2950??50341603600?2?85

计算得: ns=85

2.2.4汽蚀验算

必需空蚀余量(NPSH)r?5.5m

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由[1]P90表3—2查得C=780 所以:

汽蚀允许转速:n?3434C?hr?5.62Q/2780?5.5?3345(r/min) 1605.62?2?3600选定的转速n?2950r/min低于汽蚀允许转速n?3345r/min,满足要求。

2.2.5估算泵的效率、功率

由于水力效率?h很难精确计算,以及给出了设计的总效率??79%,所以先

分别计算或估算机械效率?m,容积效率?v,最后由总效率?计算出水力效率。

?m?1?0.07?100%?92%(1) 机械效率 71n(s)61001(2)容积效率 ?v??100%?97%1?0.68ns?2/3

?(3)水力效率 ?h??100%?88.5%

?m?v考虑到采用提高泵的表面光洁度来减小圆盘摩擦损失以提高效率,因此可以在制造过程中对泵的表面质量进行控制。

(4)轴功率

1609.8?1000??50?QH3600 N???27.57kw1000?1000?0.79

计算功率N?KN?1.2?27.57?33.084kw (工况变化系数K=1.1~1.2)

由此确定选用Y200L2-2电动机,功率37KW,转速2950转/分,工作电压380V,工作电流69.8A,功率因数0.89。

'2.3叶轮主要参数的选择和计算

2.3.1泵的直径应按强度和刚度及临界转速条件确定

因为扭矩是泵最主要的载荷。开始设计时首先按扭矩确定泵轴的最小直径。

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同时根据所设计泵的具体情况,考虑影响和临界转速的大概的因素。可做粗略修改,并圆整取为标准值。

333.084 MN?9.55?103Nn?9.55?10?2950?107.1N?m'按钮矩计算轴径的公式为:

d?3MN107.1?3?0.025m 50.2???0.2?343?10取联轴器处d?0.03m 轮毂处轴径db?0.042m

(注:泵轴材料选用普通优质碳钢。选????343?105N/m2)。

2.3.2叶轮进口直径D0的确定

叶轮进口直径D0与进口速度有关,从前限制进口速度v0一般不超过3~4m/s.认为进一步提高叶轮进口流速会降低泵的抗汽蚀性能和水力效率。实践证明:泵在相应增加进口v0很广的范围内运转时,能保持水力效率不变,所以如果所设计的泵对抗汽蚀性能要求不变,可以选较小的D0以减小叶轮密封环的泄露量,以提高容积效率。

决定叶轮内水力损失的是相对速度的大小和变化,所以应该考虑泵进口相对速度的影响,通常在叶轮流道中相对速度扩散的,即w1?w2。这样从减小进口相对撞击损失的流道中的扩散损失考虑。都希望减小w1,若假定w1最小,可推出计算叶轮进口直径的公式

进口当量直径:

De?k03Q/20.022?4.4?3?0.086m n2950(k0=4.0~5.0兼顾效率与汽蚀)

轮毂直径:dh?db(1.2~1.4)?0.042?1.4?0.0588m 取dh?60mm 所以叶轮进口直径:

D0?De2?dh2?0.0862?0.062?0.1048m

取D0?104mm

2.3.3叶轮出口直径D2的计算

叶轮外径D2和叶片出口角?2等出口几何参数,是影响泵扬程的最重要的因素。另外,是影响泵扬程的有限叶片数修正系数也与D2和?2及叶片数等参数有关。

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可见影响扬程的几个参数之间有互为影响,因此,必须假定某些参数为定值的条件下,求解叶轮外径。

因为压水室的水力损失和叶轮出口的绝对速度的平方成正比。为了减小压水室的水力损失,应当减小叶轮出口的绝对速度。因此,在满足设计参数下使叶轮出口绝对速度最小作为确定D2的出发点。

由此可推出D2的计算公式为:

D2?kD23Q/2 nkD21?ns?185?9.35()2?9.35?()2?10.14

100100D2?kD23Q/20.022?10.14?3?0.199m n2950取D2?202mm

2.3.4叶轮出口宽度b2的计算和选择

5ns585kb2?0.64()6?0.64?()6?0.599

100100b2?kb23

Q/20.022?0.559?3?0.011mn2950

取b2?13mm

2.3.5叶片数的选择

叶片数对泵的扬程、效率、汽蚀性能都有一定的影响。选择叶片数时,一方面考虑质量减少叶片的排挤和表面的摩擦;另一方面又要使叶轮流道有足够的长度,以保证液流的稳定性和叶片对液体的充分作用。根据以往优秀叶轮的叶片数我取Z=6。

2.3.6精算叶轮外径D2

叶轮外径D2是叶轮最主要的尺寸,故需要精确计算。方法是以基本方程式为基础,从理论上讲是比较严格的,但选其中有用的水力效率,有限叶片修正系数,

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