叶轮水力设计实例教程

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1、www.pumpvip.com叶轮水力设计实例叶轮是泵的核心部分。泵的性能、效率、抗汽蚀性能、特性曲线的形状，均与叶轮的水力设计有重要关系。我们将通过一个叶轮设计实例（以方格网保角变换绘型）来学习离心泵叶轮水力设计。流程图起始结束部份计算部分绘图部分设计题目设计的第一步就是分析设计题目。通常，提供的设计数据和要求包括：流量Q单位：扬程H单位：m转速n单位：rpm（转/分）效率要求达到的效率介质温度、重度、含杂质情况、腐蚀性等装置汽蚀余量或给定几何吸入高度特性曲线要求平坦、陡降，允许有驼峰(中高)等

2、本教程采用的实例如下：设计参数：Q＝12升／秒；H＝18.5米；n＝2970转／分；＝5米。www.pumpvip.com确定泵的进出口直径泵的进出口如右图所示，不要与叶轮的进出口混淆了。泵进口直径·结果取标准值75mm；·泵吸入口的流速一般取为3m/s左右。从制造方便考虑，大型泵的流速取大些，以减小泵的体积，提高过流能力。而从提高泵的抗汽蚀性能考虑，应减小吸入流速；·此处下标s表示的是suction（吸入）的意思泵出口直径，故结果取75mm；·出口直径，对于低扬程泵，可取与吸入口径相同。高扬程泵，

3、为减小泵的体积和排出管直径，可小于吸入口径，一般取：；·此处下标d表示的是discharge(排出)的意思泵进口速度由于进出口直径都取了标准值，所以和都有所变化，需要重新计算。泵出口速度进出口直径相同，所以速度也相同，==2.7m/s.www.pumpvip.com汽蚀计算   提高泵的转速受到汽蚀条件的限制，从汽蚀比转数公式可知，转速n和汽蚀基本参数和C有确定的关系。按汽蚀条件确定泵转速的方法，是选择C值，按给定的装置汽蚀余量或几何安装高度，计算汽蚀条件允许的转速，所采用的转速应小于汽蚀条件允许的

4、转速。装置汽蚀余量·假定=0.5m，常温清水=0.24m泵汽蚀余量汽蚀允许转速·一般的清水泵C值大致在800~1000左右，此处取C=800；·取n=2970，符合汽蚀条件。比转数的计算·在＝150~250的范围，泵的效率最好，当＜60时，泵的效率显著下降；·采用单吸叶轮过大时，可考虑改用双吸，反之采用双吸过小时，可考虑改用单吸叶轮；·泵的特性曲线形状也和有关。www.pumpvip.com效率计算水力效率选取容积效率机械效率圆盘损失效率，假定轴承填料损失为2%，则m=0.93总效率=hvm=0.8

5、5×0.97×0.93=0.76确定轴功率泵轴的直径应按照强度（拉、压、弯、扭）和刚度（挠度）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，通常是联轴器处的轴径。轴功率www.pumpvip.com配套功率N'=KN=1.2×2.86=3.43kW·K是工况变化系数，取1.1~1.2扭矩最小轴径·[τ]是泵轴材料的许用切应力(单位：),对于普通优质碳钢可取[τ]=，对于合金钢[τ]=初步确定叶轮主要尺寸叶轮进口几何参数对汽蚀具有重要影响，叶轮出口几何参数对性能

6、（H,Q）具有重要影响，而两者对效率均有影响。www.pumpvip.com叶轮进口直径因为有的叶轮有轮毂，有的没有轮毂，为从研究问题中排除轮毂的影响，即考虑一般情况，引出叶轮进口当量直径。按以为半径的圆管断面积等于叶轮进口去掉轮毂的有效面积。下面先计算进口当量直径，的选择(对大多数泵取3.5-4.0)主要考虑效率3.5-4.0兼顾效率和汽蚀4.0-5.0主要考虑汽蚀5.0-5.5再计算叶轮进口直径（此处轮毂直径为0）叶轮出口宽度根据统计资料叶轮外径www.pumpvip.com叶片出口角取叶片数按

7、照比转数选择叶片数30-4545-6060-120120-300Z8-107-86-74-6所以本例中选取Z=6精算叶轮外径叶片出口排挤系数·,选=3mm，假定=90°,已知Z=6，D=130mm理论扬程有限叶片数修正系数根据经验有限叶片数修正系数p=0.3~0.45，此处p取0.436www.pumpvip.com无穷叶片数理论扬程出口轴面速度出口圆周速度出口直径所以需要进行第二次精算（要求误差<2%）第二次精算叶轮外径叶片出口排挤系数·,取D=133mm进行第二次计算。www.pumpvip.c

8、om出口轴面速度出口圆周速度叶轮外径与假定值相同，不再进行计算；取为偶数，便于作图。绘制叶轮轴面投影图轴面投影图叶轮各部的尺寸确定之后，可画出叶轮轴面投影图。画图时，最好选择比转数相近，性能良好的叶轮图作为参考，考虑设计泵的具体情况加以改进。轴面投影图的形状，十分关键，应经过反复修改、力求光滑通畅。同时应考虑到：(1)出口前后盖板保持一段平行或对称变化；(2)流道弯曲不应过急，在轴向结构允许的条件下，以采用较大的曲率半径为宜。本例的轴面投影图如下：www.pumpvi