流体机械课程设计说明书

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1、江苏大学题目 :流体机械及工程课程设计任务书学生姓名 ：专业班级 ：流体 0903 班学号：起止日期 ：2013.01.07 2013.01.19.设计依据 ：流量 Q： 60 m3 /h扬程 H：125m转速 n:2900 r/min效率：（ %）空化余量 NPSHR（m）任务要求 ：1. 利用速度系数法进行叶轮的水力设计 。2. 绘制叶轮的木模图和工作图 。3. 撰写课程设计说明书4. 完成 Auto CAD 出图专业 .专注.目 录31.131.231.331.441.5452.1D052.2D252.3b252.4262.5Z62.6D2683.183.293.3103.4111专业

2、.专注.3.5123.613参考文献14第一章结构方案确定1.1 确定比转数n sns3.65n QH 3/4式中Q 单吸叶轮泵的流量， m 3/ sH 单级叶轮泵的扬程， m 。则：3.65290060ns36001253 4=36.55专业 .专注.1.2 确定泵进 、出口直径泵的进出口直径。吸入口直径 Ds 由进口流速vs4Q(经济流速 )决定， D svs由于空化要求较高，应取较大的进口直径，以减小流速 。初选 vs1.0 1.8 m / s试选 vs 1.5 m / sDs4 60 / 36003.1415 1.5则=118.94 mm按标准取 D s 150 mm而出口直径Dd 按

3、经验公式Dd （ 0.7 1.0） Ds 确定 。对于高扬程泵 ，则取 D d0.8 Ds =120mm1.3 泵进出口流速泵进口速度V sV s =4Q=4 60 / 3600=0.943m/sD 2s3.1415 0.152泵出口速度 V dV d = 4Q2 =4 60 / 36002 =1.474m/sDd3.1415 0.121.4 确定效率和功率1）水力效率 ：专业 .专注.h1 0.0835 lg 3 Q1 0.0835 lg 3 60 / 3600 =0.854n29002）容积效率 ：11v-23 =-2 3 =0.942只考虑叶轮前密封环的泄漏的值10.68ns1 0.68

4、 36.553）估算机械效率 ：1 0.071m(ns /100) 7 / 6 -0.02=0.754考虑轴承填料损失 2%4)总效率：hvm =0.8540.9420.754=0.611.5 电动机的选择和轴径的确定轴功率：9.8103125PaQH60=3600=33.47kw100010000.61选用电动机k=1.2则原动机功率 PcKPa =1.233.47=40.164kw泵轴的直径应按其承受的外载荷（拉、压、弯、扭）和刚度及临界转速条件确定 。 因为扭矩是泵轴最主要的载荷，所以在开始设计时 ，可按扭矩确定泵轴的最小直径 （通常是联轴器处的轴径 ）。扭矩 M n9550Pc9550

5、1.2P = 9550 40.164 =132.26N mnn2900专业 .专注.泵轴选用取 =500*10 5 P a ,材料为 45 号钢 。最小轴径 ： dminM n30.2132.26= 30.2 500 105 =23.6mm采用标准化轴径取d=25mm单级单吸式取 dh =0第二章水力设计 （速度系数法 ）2.1 叶轮进口直径 D0 的确定兼顾汽蚀与效率取 k0=4.1进口当量直径D 03Q =4.1 360 / 3600 =74 mmk0n2900又 dh =0mm22D j D 0 dh74mm2.2 叶轮出口直径 D2 的确定查表 8-12 得，修正系数kD2 取 1.1

6、45k D9.35 K D2(ns12 =17.7100)D2kD3 Q317mm取 D2 =320mmn专业 .专注.2.3 确定叶片出口宽度 b2查表 8-13 ， 修正系数Kb2 取 1.697kb0.64kb2( ns5) 6 =0.47100b2kb3 Q8.5mmn2.4 确定叶片出口安放角2一般取15o 45o 这里取35222.5 确定叶片数 Zns30-4545-6060-120120-300Z8-107-86-74-6取 Z=82.6 精算叶轮外径 D2第一次精算1. 理论扬程 H tH t =H/ h=125/0.854=146.4m2. 修正系数压出室选择蜗壳式的 ，a

7、=0.65 0.85,取 a=0.82a(1)1.273. 静矩 SSR2 2R122=0.012m 2专业 .专注.4. 有限叶片数修正系数 PPR22=0.34ZS5. 无穷叶片数理论扬程H tH t(1)P H t =196m6. 叶片出口排挤系数 2叶片出口真实厚度2 取 4mm ，叶片出口轴面截线与流线夹角2 取 902z2ctg211D2sin2280.004o1 ( ctg35 o ) 20.9410.32sin 907. 出口轴面速度 m2Qv= 2.2m/sm2D2 b22V8. 出口圆周速度 u2=45.4m/s9. 叶轮外径 D 2D260 u2 =300mmn第二次精算

8、取 D2=300mm专业 .专注.S= 0.01P=0.36=0.942H T =200mvm 2 =2.35m/su2 =46m/sD2=304mm两次精算误差小于2%，取 D2 =304mm第三章画叶轮木模图与工作图3.1 叶轮的轴面投影图叶轮各部的尺寸D2、 DJ、 b2 确定之后 ，画叶轮轴面投影图。画图时 ，参考相近比转速 、性能良好的叶轮图作为参考。轴面投影图形状力求光滑通畅。轴面投影图如下图所示 。绘制好轴面投影图后 ，检查流道的过水断面变化情况。过流断面面积FF2Rc b其中： Rc 轴面液流过流断面形成线重心的半径b 轴面液流过流断面形成线的长度专业 .专注.各流道面积计算

9、，叶轮流道面积检查图如下：要求该曲线有平滑的变化规律，否则必须修改轴面投影图，直到符合为止 。专业 .专注.3.2 绘制中间流线在轴面液流过流断面形成线上取一点 ，而后计算此点两边的面积 ，面积相等则此点即中间流线上的 点；如面积不相等 ，则将此点向面积大的一面移动，再检查两边面积是否相等 ，进行修改 ，直到两面积相等为止 ，即得到流线所经过的点 。专业 .专注.3.3 流线分点 （作图分点法 ）在轴面投影图旁 ，画两条夹角等于 的射线 （=5 10 ）。本设计中=10 。从出口开始 ，沿轴面流线试取 S，若 S 中点半径对应的两条射线间的弧长 l,与试取的 S 相等，则分点正确 。如果不等

10、，另取 S，直到 S= l。根据上述方法将前后盖板流线及中间流线分点。分点情况如下 ：专业 .专注.3.4 确定进口角1因为是圆柱叶片 ，只画出 a,b,c 三点中一点的过水断面流线 ，如图，并计算叶片进口处的速度专业 .专注.u1aD1a n =12.1 m/s60vm1aQ= 4.58 m/sv F a1actg2Z1a11aF 1a为过 a 点的过水断面面积其中：1a1D1asin 90叶片进口液流角1a arc tanvm1au1a进而得到叶片进口安放角1取=3.26 o1采用编程迭代的方法计算。先假定一个，带入上式计算出，再用反算1a1，观察计算值与假定值是否相等，相等则计算正确 。

11、数据如下图 ;1a得 =24 o13.5 作方格网叶片绘型时 ，要求叶片在出口处能有一段叶片安放角保持不变，而其他部分角度变化应尽量均匀 。专业 .专注.叶片加厚数据3.6 绘制木模图画出具有轴面截线并已加了厚度的轴面投影图.在叶轮的轴面截线图上，作垂直于叶轮轴心线的直线，这些直线实质上就是一些垂直于叶轮轴心线的平面，通常称为割面或等高面，它们与叶片的交线就是叶片的模型截线 。 直线是等距离的 ，但亦可不等 ，视设计需要而定 ，叶片专业 .专注.扭曲较大处 ，距离可取小一些 .根据 D、d 画叶轮平面图 ，并作出与轴面投影图上轴面截线相对应轴向截面 .在平面图上先画出叶片与后盖板交线的投影，然后再作模型截面与叶片相交的投影。参考文献1.泵的理论与设计关醒凡机械工业出版社2.现代泵技术手册关醒凡1959.9专业 .专注.3.叶片泵原理及水利设计查森专业 .专注.