毕业设计(论文)-D6-25×3型多级离心泵设计.doc
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1、第一部分 水力设计一、概述1.设计依据.流量:Q=6.3m3/h 扬程:H=25m 转速:n=2950r/min级数:i=3综合考虑汽蚀性能和效率2.设计内容根据提供的流量,扬程,转速,级数来设计一台多级式水泵,需要能满足以上所有要求。3.设计思路 采用节段式多级离心泵(卧式)可以满足以上的要求,根据离心泵的设计步骤,运用流体力学知识计算水力设计部分,再参考节段式卧式多级离心泵的参考资料进行结构设计。4.设计意义 本次毕业设计可以让我们对大学四年所学的知识进行一次综合的归纳和总结,让我们把各科知识结合起来,用于具体的工程中去,是把我们学的理论知识用于实践的第一次尝试,也是我们从学校走向社会的过
2、渡。二、确定泵的总体结构形式和进出口直径(一)进口直径Ds由Q=6.3m3/h ,查现代泵技术手册(下 称手册)P180表7-1得吸入口流速 Vs=1.375m/s,吸入口直径为40mm,Ds=0.040265m=40.265mm,圆整Ds =40mm,泵的出口直径 对于低扬程泵,一般取进口直径等于出口直径:取 Dd = Ds = 40mm。三、泵速的确定电动机的同步转速 n0=3000r/min 极数为 2;四、计算比转速ns,确定泵的水力方案ns =(3.65nQ1/2)/H3/4=(3.65*2950/253/4)*(6.3/3600)1/2=40.3级数为3级,选择卧式。五、估算泵的效
3、率(1)总效率 初步估计泵的效率为=60%,(2)水力效率hh =1+0.0835lg(Q/n)1/3=1+0.0835lg(6.3/3600/2950)1/3=82.7% (3)容积效率vv= 1/(1+0.68ns-2/3)=94.5%(4)机械效率m 圆盘效率:m=1-0.07/(ns/100)7/6=1-0.07/(40/100)7/6=79.6%查手册P184图7-3得:Pm3/P=20%,考虑轴承和填料损失,则 Pm1+Pm2=(0.010.03)P,由于功率较小,取Pm1+Pm2=0.02 P。m=1-(0.010.03)p/p- Pm3/P =1-0.02-0.2=0.78%,
4、与估算一致。(5)总效率所以有总的效率为:=hvm=0.827*0.945*0.78=60.4% 六、轴功率和原动力的功率(1)泵的轴功率P:P=Qh/1000=1000*9.8*6.3*25*3/(1000*0.604*3600)=2.137kw(2)原动机功率:Pg=k*P/t 由手册表7-11得直联t =0.97 表7-10,取K=1.2, Pg=k*P/t =1.2*2.137/0.97=2.643kw七、轴径和轮毂直径 由Pc= Pg=38.64KWMn=9550 Pc/n=9550*1.2*2.137/2950=8.31N.m由P187表7-12得:材料为45钢,取=450*105
5、N/m2 ,调质后HB = 241286。则最小直径:d=(Mn/0.2)1/3=(8.31/0.2*450*105)1/3=0.00974m=9.7mm 取标准直径d=14mm,则,各段的轴径叶轮外直径:di=24mm, 轮毂直径: dh=(1.21.4) di =(1.21.4)24=28.834mm 取dh =36mm八、 叶轮主要尺寸的计算; (1)叶轮进口当量直径D0及叶轮进口直径Dj 当量直径:D0=K0*Q/n1/3 兼顾效率和汽蚀,取k0=4.5 ,则 D0=4.5*(6.3/3600/2950)1/3=38mm,叶轮进口直径:Dj=(D02+dn2)1/2=52mm 取Dj=
6、52mm。 (2)叶轮出口直径D2 kD2=(9.359.6)*(ns/100)-1/2=16.717.15 D2=(16.717.15)*Q/n1/3=12.41*(6.3/3600/2950)1/3=140144mm 取 D2 = 140mm。(3)叶轮出口宽度: Kb2= (0.640.7)(ns/100)5/6=0.2980.326b2=Kb2*Q/n1/3=(0.2980.326)*(6.3/3600/2950)1/3=2.52.7mm 取 b2=5mm(4)叶轮出口安放角22=30度(5)确定叶片数:由ns=40 取叶片数 Z=9(6)精算叶轮外径:(D2校核) 理论扬程 Ht=H
7、/h=25/0.827=30.2m因比转速较低,取2b=30度,2=30度。叶片出口真实厚度2= 24mm,取2= 3mm。 叶片出口轴面截线与流线的夹角2=7090取环形吸入室Vu1=0。叶片出口圆周速度:Su2=2(1+ctg2/sin22)1/2=4.96mm叶片出口排挤系数:2=1-Z Su2/D2= 0.898 所以有:Vm2=Q/v D2b22 =6.3/(3600*0.9595*0.2*3.14*0.898*0.05)=0.938m/s有限叶片数修正系数:y=1-k/z*2*sin2b =0.843 D2= 60Vm2/2ytg2+( Vm2/2ytg2)2+(gHt+U1Vu1
8、)/y1/2 /n =60*(2.753+)/3.14/2950=140.8m因与140相差不大,故取D2=140mm。 (7)做叶轮轴面投影图,检查轴面截线的过流面积变化并确定叶轮进口边 叶轮过流断面面积曲线检查数据编号rc(mm)(mm)s(mm)b(mm)(mm2)l(mm)1224881105.2802224881105.286.063224881105.2810.55422.954.128.28.2133331183.75515.35526.893.97.87.81317.1821.01629.073.77.47.41350.94123.34731.753.5771395.7326.
9、04835.563.46.86.81518.55429.86939.383.36.66.61632.22233.681043.23.26.46.41736.29437.51147.023.16.26.21830.77141.321250.843661915.65145.141354.662.95.85.81990.93648.961458.482.85.65.62056.62552.781562.32.75.45.42112.71856.61666.122.65.25.22159.21560.4217702.555219864.31 (8)叶轮出口速度2=0.898;出口轴面速度Vm2=Q/v
10、 D2b22=0.938 m/s; 出口圆周分速度U2U2=Dn=21.61m/s Ht=H/h=30.2m Vu2= =13.7m/s (9)叶轮进口圆周速度 进口边定在10,10,10 =9.03m/s =9.03m/s=9.03m/s(10)叶轮进口速度tg1=tg1b*sin,Su=S/sin,取S=2mm。取,进口排挤系数:1=1-z Su /(*D1)=6.3/(3600*6.28*0.712*0.02926*0.945*0.0076)=1.862m/s=6.3/(3600*6.28*0.713*0.02928*0.945*0.0076)=1.858m/s=6.3/(3600*6.
11、28*0.02931*0.945*0.714*0.0076)=1.854m/s=1.862/9.03 , ;=1.858/9.03 , ;=1.854/9.03 , 。,满足。 (11)叶片加厚的数据叶片进口厚度为2mm,出口厚度为3mm,最大厚度为4mm(参考现代泵设计手册P219)。包角=20X5=100度=1.74弧度。tg=360b2/2r2,=676065。在切于流线方向厚度Sm=S/COS,为叶片在垂直于轴面截线平面内叶片安放角。叶片的径向厚度Sr=Sm/COS。tg=tgb*sin,为轴面截线与轴面流线的夹角。 轴面b (度)(度)(度)(度)S(mm)Sr(mm)0208720
12、322.13III23882322.332.53VI25892512.672.95IX27902713.13.48XI28.59028.513.463.94XIII29.59029.503.924.50XV30903003.784.36XVII30903003.54.04XIX30903003.33.8XX30903003.03.46轴面b (度)(度)(度)(度)S(mm)Sr(mm)0208820222.13III23892322.332.53VI25902512.672.95IX27902713.13.48XI28.59028.513.463.94XIII29.59029.503.924
13、.50XV30903003.784.36XVII30903003.54.04XIX30903003.33.8XX30903003.03.46轴面b (度)(度)(度)(度)S(mm)Sr(mm)0208920222.13III23902312.332.53VI25902512.672.95IX27902703.13.48XI28.59028.503.463.94XIII29.59029.503.924.50XV30903003.784.36XVII30903003.54.04XIX30903003.33.8XX30903003.03.46以上是a-a,b-b,c-c流线加厚数据。绘制木模图时,
14、包角为100,叶轮的转动方向是从叶轮的吸入口方向去看为逆时针方向。九、导叶 因设计的为多级离心泵,故而选用流道式导叶。它在水力性能上较径向导叶完善。(1)导叶的进口直径D3 D3=(1.021.05) D2=(1.021.05)*140=142.8147mm D3- D25mm, 取D3=144mm(2)进口宽度b3 b3= b2*(25)mm=710mm多级泵应该适当减小b3 ,取b3=7mm.(3)螺旋线的角度 导叶进口安放角 ,=0.938/13.7,取螺旋线的半径: 角度102030405060708090弧度0.17450.3490.52360.6890.87271.0471.221
15、71.3961.57R73.1174.2375.3776.5377.7178.9180.1281.3582.5 (4)导叶叶片数Z和喉部面积A3 通常为37mm,取=4mm. 喉部取为正方形,a3=(10.6)b3=4.27mm。 =3.8通常导叶的叶片数不要与叶轮的叶片数相等或互为倍数,取Z=4。 速度系数法,查手册图8-10得, k3=0.53, =11.73m/s;导叶喉部高度mm。 (5)扩散段的设计与计算 扩散段的进口面积为喉部面积F3 F3= a3 b3=5.3*7=37.1mm2 扩散段出口面积速度V4 V4=(0.40.5)V3=4.6925.865 导叶出口直径D4 D4=(
16、1.31.5) D3=187.2216 取D4=200mm 扩散段长度L L=(34) a3=(34)*5.3=15.921.2mm ,取L=16mm 扩散管出口面积F4F4=(1.51.8) F3=(1.51.8)*37.1=55.6566.78mm2 ,取F4 = 64 mm2 V4=m/s a4=b4=8mm 取a4=b4=8mm取直扩散段,他比弯扩散性能好。扩散角:=2*actg(F4/)1/2-(F3/)1/2/L=7.7 在710之间。(6)过渡段的设计 环行空间的进口面积应大于或稍等于扩散段的出口面积,转弯过程的面积适当大些是有益的。(7)反导叶的设计 D5=200mm, D6=
17、48mm b5 = b4/(1.051.15)=6.97.6 取b5=7mm; (8)确定反导叶进口安放角和出口安放角直接由图中量得。十、次级叶轮主要尺寸的计算1.次级叶轮主要考虑效率,k0=3.54.0。 当量直径 D0=(3.54.0)*(6.3/3600/2950)1/3=29.433.6mm,取D0=32mm叶轮进口直径:Dj=(D02+dn2)1/2=48mm , 取Dj=48mm。D2=140mm, b2=5mm, z=92. 做叶轮轴面投影图,检查轴面截线的过流面积变化并确定叶轮进口边叶轮过流断面面积曲线检查数据位置(mm)s(mm)b(mm)Rc(mm)(mm2)l(mm)13
18、6621791.280236621791.283.6233.16.26.221.14823.1078.1843.26.46.424.17971.440613.9553.16.26.225.931009.6115.9662.955.95.927.771028.93417.8692.855.75.729.871069.22719.96102.85.65.635.61251.98125.69112.755.55.541.331427.53831.42122.75.45.447.061595.89937.15132.655.35.352.791757.06242.88142.65.25.258.521
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