水泵设计计算

一、设计参数总流量Q=7380m3/h2050.00L/S设计类别2设计流量3690m3/h扬程H=85m转速n=980r/min汽蚀余量NPSHr=8m比转数ns=129.36水力效率ηh=0.9254容积效率ηv=0.9741机械效率ηm=0.9482计算总效率η=0.855要求设计效率η'=89介质H2O介质密度ρ=1000kg/m3二、泵进出口径1、进口直径进口流速Vs=4m/s进口直径Ds=808mm取进口直径Ds=800mm2、出口直径出口直径Dd=800～560mm取出口直径Dd=700mm三、配用功率轴功率P=1918.71KW原动机功率Pg=2110.6～2302.4KW选取配用功率P=2240KW扭矩Mn=22437.13N·m材料许用切应力τ=500×105Pa材料[τ](Pa)35(343～441)×10545(441～539)×10540Cr(637～735)×105调质处理HB=241～302大功率高压泵热处理要求用途正火处理一般单级泵调质处理HB=241～286一般单级泵计算书抗汽蚀性能要求高时吸入口径≤250mm时，Vs=1.0～1.8m/s吸入口径≥250mm时，Vs=1.4～2.2m/s叶轮的设计计算1为单吸泵，2为双吸泵对于低扬程泵，排出口径可与吸入口径相同对于高扬程泵，排出口径可小于吸入口径四、轴径及轮毂直径3Cr13(539～687)×10535CrMo(687～785)×105泵最小轴径d=131mm取泵轴径d=145mm叶轮处轴径d=170mm轮毂直径dh=204～238mm取轮毂直径dh=205mm1、叶轮进口直径Dj选取K0=4.4主要考虑效率兼顾效率和汽蚀主要考虑汽蚀当量直径D0=447mm叶轮进口直径Dj=491mm取叶轮进口直径Dj=493mm2、叶轮出口直径D2计算D2=834～857mmnsK取系数K=1修正D2=834～857mm取D2=834mm3、叶轮出口宽度计算b2=80.5～88.1mmnsK取系数K=1修正b2=80.5～88.1mm取b2=84mm4、出口安放角β2取β2=30°5、进口安放角β1取β1=20°6、叶片数的选择中间流线进口直径D1=345.1～493.0mm叶片进口角一般大于液流角，取正冲角△β=3°～15°五、确定叶轮主要尺寸K0=3.5～4.0K0=4.0～4.5K0=4.5～5.5β2的常用范围是18°～40°，低比转数泵取大值一般取β1=18°～25°调质处理HB=269～302耐腐蚀泵调质处理HB=241～285在高温下工作泵比转数小于60，计算的叶轮外径乘以修正系数K2025303540455055601.251.221.181.161.131.091.061.031.011502002503003504004505001.00.950.90.850.80.750.70.65比转数大于200，计算的出口宽度乘以修正系数K取D1=325mm叶片数Z=6.3取叶片数Z=67、叶片厚度真实厚度δ比转数4060708090130190280铸铁、铜3.23.53.844.56710钢33.23.33.43.5568取系数K=6.5真实厚度δ=20.4039取真实厚度δ=15mm8、精算叶轮出口直径叶轮出口轴面截线与流线的夹角λ2=90叶片出口真实厚度δ2=20mm叶片出口排挤系数ψ2=0.94理论扬程Ht=91.85m与泵结构形式有关的经验系数α=0.8对导叶式压水室对涡壳式压水室对环形压水室经验系数ψ=1.2叶片轴面投影图中线对旋转轴的静矩S=0.07m2有限叶片数理论扬程修正系数P=0.47无穷叶片数理论扬程Ht∞135.2m出口轴面速度Vm2=5.08m/s出口圆周速度U2=41.06m/s出口直径D2=801mm叶片出口排挤系数ψ2=0.96出口轴面速度Vm2=5.21m/s出口圆周速度U2=41.19m/s出口直径D2=803mm取出口直径D2=700mm10、叶轮出口面积FⅡ单吸泵时FⅡ=87659.9双吸泵时FⅡ=175319.8α=0.85～1.0一般小泵进口流面厚度约为2mm，最大厚度为4～5mm9、第二次精算叶轮出口直径α=0.6当雷诺数小，粗糙度大，叶片数少时取α范围中的大值α=0.65～0.85通常取λ2=70°～90°通常取δ2=2～4mm该公式适用于低比转数叶轮低比转数泵取大值通常采用的叶片数Z=5～71、基圆直径D3基圆直径D3=721～756mm取基圆直径D3=720mm2、进口宽度b3选择需计算盖板厚度的直径Dx230mm出口处盖板厚度b=15mm材料重度γ=7250kg/m3需用应力σ=127.5kg/cm2(1)钢的屈服强度σs=230MPa则钢的需用应力σ=766.67～575kg/cm2(2)铸铁的抗拉强度σb=2000MPa则铸铁的需用应力σ=4000.00～3333.3333kg/cm2盖板厚度S=20.94mm叶轮盖板厚度δ=20mm125.5118～130.51185mm120.5118mm206.0237～211.0237201.0237mm取涡室出口宽度b3=200mm比转数ns40～6060～130130～220220～360隔舌安放角φ00°～15°15°～25°25°～38°38°～45°取隔舌安放角φ015°Vu2=21.85m/sVm3=5.70m/s隔舌螺旋角α0=14.62°二、断面面积由于比转数ns=129.36查表得k3=0.4涡室断面平均速度V3=16.33m/s隔舌流量QFthr=7380.0m3/h隔舌面积Fthr=########mm2三、面积比计算单吸泵安德森系数1/Y=1.4双吸泵安德森系数1/Y=0.72由于该泵比转数ns=129.4则表中数为1831.8隔舌安放角φ0和比转数ns的关系4、隔舌螺旋角α0一、压水室主要结构参数高ns和尺寸较小的泵取大值，反之取小值单吸泵涡室出口宽度b3=双吸泵涡室出口宽度b3=3、涡室隔舌安放角φ0压水室的设计计算查表得最优1/Y为0.42～0.64最小二乘法原理计算最优1/Y=0.34圆周厚度Su=30.01单吸泵实际1/Y=0.74双吸泵实际1/Y=0.37调整隔舌面积Fthr=73676mm2校核单吸泵安德森系数1/Y=0.84校核双吸泵安德森系数1/Y=0.42最小二乘法单吸泵系数=0.43最小二乘法双吸泵系数=0.22四、螺旋线绘制断面个数n=8.0个断面角度40.00°由于结构原因，取最大R=360.0发算tanα3=0.0000R1=360.00R2=360.00R3=360.00R4=360.00R5=360.00R6=360.00R7=360.00R8=360.00R9=360.00R10=360.00R11=360.00五、计算各断面面积涡壳类别2基准涡壳面积Fthr=36838mm2F6=36838mm2F1=6140mm2F7=42978mm2F2=12279mm2F8=49117mm2F3=18419mm2F9=55257mm2F4=24559mm2F10=61397mm2F5=30698mm2F11=67536mm2六、扩散管计算扩散管高度L=1000mm扩散角θ=22.3°1为单涡壳，2为双涡壳七、涡室厚度当量壁厚Sd=20.2mm铸铁铸钢选择切应力=14710Kpa计算壁厚S=54.06mm涡壳壁厚修正系数1修正后壁厚54.06mm实际壁厚S=35mm1、进口直径Ds=800mm2、叶轮进口当量面积A0=157803.8mm2叶轮进口流速V0=6.495m/s2、0～Ⅷ断面平均流速V=4.547～5.521m/s取平均流速V=5.1m/s3、确定断面面积FⅧ=100490mm2FⅦ=87929mm2FⅥ=75368mm2FⅤ=62806mm2FⅣ=50245mm2FⅢ=37684mm2FⅡ=25123mm2FⅠ=12561mm2200980mm24、确定各断面高度(1)画基圆Dj=493mm(2)确定各断面近似高度h(0°)=372.71mm289mmh(22.5°)=399.33mm314mmh(45°)=421.52mm342mmh(90°)=470.32mm389mmh(135°)=519.13mm450mmh(180°)=576.81mm515mmh(225°)=732.11mm622mm887.40mmmm实际h(180°)=实际h(225°)=实际L=扩散角θ常用范围为8°～12°9807～14710Kpa19613～24517FⅨ-Ⅹ=2*FⅧ=吸水室的设计计算实际h(0°)=单涡壳取1，双涡壳取0.75吸入断面L=768实际h(45°)=实际h(90°)=实际h(135°)=实际h(22.5°)=需用切应力（KPa）986.004、确定吸入管长度吸入管长度由结构决定现取吸入管长度L=1100mm现取距离H=485mm6、确定吸入断面面积选择吸入室类型2A0=251200计算流速4.08AⅫ=25758参考数值139092.539.79AⅪ=26985参考数值276320.037.98AⅩ=16975参考数值200980.460.381、求所设计泵的比转数nsQ(m3/h)H(m)η(%)n(r/min)ns47001008998091.39ns=91.392、根据ns选择模型泵选600S-75为模型泵3、求相似工况点工况点Q(m3/h)H(m)η(%)n(r/min)ns12.5983.830.239702.422699.9185.5841.5197039.2331326.7586.9662.6897053.3741956.9385.8674.7597065.4452281.5984.8580.3397071.2962510.5183.6182.8497075.6172696.918283.2697079.5282898.2379.9885.1497083.9993065.7878.5884.7597087.54103174.4377.2284.9797090.25113432.3174.4286.4197096.48123693.8671.5786.54970103.06133927.2568.786.53970109.58144040.1468.1887.53970111.78取工况点3250.0076.9086.50970.0091.604、计算设计泵和模型泵的尺寸比值λ1.131.13取λ=1.14实际L=模型换算的设计计算5、确定法兰至中心距离H1为单吸泵，2为双吸泵吸入断面L=768==3QnnQmml==HHnnmml1基本设计参数1.1设计流量Q=6480m3/h设计流量Q=3240m3/h对双吸泵取Q/21.2设计扬程H=55M1.3转速n=980r/min1.4汽蚀余量(NPSH)r=8M1.5效率η=89%1.6介质:软化水1.6.1介质密度γ=1000kg/m31.6.2介质粘度(30℃)100cSt1.71.7.1泵的进口设计静压力p0=0.3Mpa灰口铸铁1.7.2泵的进口设计静压力p0=0.3Mpa球墨铸铁2叶轮水力计算(现代泵技术手册）2.1泵进出口直径2.1.1进口直径进口流速一般取为：3.55m/S抗汽蚀要求高时：≤250mmVs=1.0～1.8m/S≥250mmVs=1.4～2.2m/S0.80348M取进口直径为Ds=800mm2.1.2出口直径低扬程泵出口直径与吸入口直径相同。高扬程泵出口直径为减小泵的体积和排出管路直径，可取小于吸入口直径，一般取：Dd=(1～0.7)Ds=800～560mm取出口直径为Dd=700mm2.2泵转数取电机同步转数为:n=1000r/min电动机额定功率(KW):0.18、0.25、0.37、0.55、0.75、1.1、1.5、2.2、3.0、4.0、5.5、7.5、11、18.5、22、30、37、45、55、75、90、110、132、160、200、250、315电动机同步