过程流体机械课程设计

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1、ZhejiangSci-TechUniversity课程设计论文论文题目:过程流体机械课程设计学科专业：过程装备与控制工程作者姓名：指导教师：递交日期：2012年7月2日摘要为了了解叶轮内部流动特性，自行设计了叶轮，采用5片普通圆柱形叶片进行内部流动特性数值模拟，得到两种工况下的叶轮内部流场分布，分析了不同流量下的流量—扬程和流量——效率关系。计算结果表明，扬程随着流量增大而减小，效率随着流量增大而减小，到达最佳工况点之后，效率开始下降。关键词：离心泵；水力设计；流量；内部流场；数值模拟目录摘要第一章叶轮水力设计11.1已知

2、设计参数11.2泵的设计参数和结构形式计算和确定11.2.1泵形式及级数的确定11.2.2泵效率计算11.2.3泵的轴功率21.3叶轮主要几何参数的计算和确定21.3.1泵轴传递的扭矩21.3.2泵的最小轴径21.3.3叶轮轮毂直径dh21.3.4叶轮进口直径Dj的初步计算21.3.5叶片进口直径D1的初步计算31.3.6叶片出口直径D2的初步计算31.3.7叶片进口宽度b1的初步计算31.3.8叶片出口宽度b2的初步计算41.3.9叶片包角φ41.3.10叶片出口圆周厚度41.3.11叶轮叶片进口安放角41.3.12叶片进

3、口速度51.4叶轮主要几何参数5第二章欧拉方程性能计算62.1离心泵的理论扬程62.2考虑有限叶片数的影响6第三章计算流体力学方法及分析83.1计算模型的建立83.2网格划分103.3流场计算边界条件113.4数值模拟基本参数123.5数值模拟结果分析133.5.1叶轮内部流场的压力分布133.5.2速度分布143.5.3水泵扬程和水力效率的预测与收敛图143.6总结17参考文献18第一章叶轮水力设计1.1已知设计参数流量Q=20m3/h转速n=1450r/min比转速80—1001.2泵的设计参数和结构形式计算和确定1.2

4、.1泵形式及级数的确定泵的比转速【1】(1-1)取为7mm，故（1-2）故泵的水力方案为：单级单吸式离心泵。泵的进口直径取泵的流速=2.7；==55mm（1-3）取为55mm泵的出口直径（1-4）由于该泵为中型扬程泵，故22=55mm重新计算泵的进出口速度=2.338m/s，取为2.4m/s1.2.2泵效率计算（1）水力效率【1】（1-5）（2）机械效率【1】（1-6）（3）容积效率【1】（1-7）（4）总效率【1】（1-8）1.2.3泵的轴功率（1-9）221.3叶轮主要几何参数的计算和确定1.3.1泵轴传递的扭矩（1-1

5、0）1.3.2泵的最小轴径对于45号钢，经调质处理之后HB=241–286，取，则最小轴颈（1-11）1.3.3叶轮轮毂直径dh取系数k=1.3,则（1-9）取为8mm1.3.4叶轮进口直径Dj的初步计算D0可由系数速度系数法求得【2】（1-10）K0——系数，根据统计资料选取主要考虑效率K0=3.5—4.0兼顾效率和气蚀K0=4.0—4.5主要考虑气蚀K0=4.5—5.5此处取K0=3.8对于穿轴叶轮：22（1-11）取为60mm1.3.5叶片进口直径D1的初步计算由于泵的比转速为91.66，故k1应取较大值0.93（1-

6、12）取为56mm系数k1的数值范围为k1=0.7–1.01.3.6叶片出口直径D2的初步计算目前离心泵设计中普遍采用的速度系数法提出的叶轮外径的计算公式[1](1-13）取为154mm1.3.7叶片进口宽度b1的初步计算（1-14）（1-15）所以（1-16）其中，,不妨取Kv=0.9，（1-17）取为18mm221.3.8叶片出口宽度b2的初步计算由经验公式（1-18）取为10mm1.3.9叶片包角φ如叶片数z大，φ应小一些，如叶片数z小，φ应取大一些。一般φ可取85°—110°，少数可达150°，故φ取120°。Φ与叶

7、片间距（1-20）的比值φ/t0反映了叶栅稠密度，叫做相对稠密度。1.3.10叶片出口圆周厚度（1-21）δ2——叶片出口真是厚度，通常取δ2=2-4mmλ2——叶轮出口轴面截线与流线的夹角，通常取λ2=70°-90°1.3.11叶轮叶片进口安放角对于低比转速离心泵，C.普费莱德纳尔提出了如下的计算公式[2]（1-22）由此公式推导出叶片进口角β1（1-23）221.3.12叶片进口速度（1-24）计算变工况条件下的泵进口流速:当Q=10m3/h时，=1.2m/s;当Q=20m3/h时，=2.4m/s;当Q=24m3/h时，

8、=2.88m/s;1.4叶轮主要几何参数综上所述，叶轮主要几何参数如下表所示：表1.1叶轮主要参数参数名称计算结果最终取值泵的最小直径d（mm）6.247叶轮轮毂直径dh（mm）7.58叶轮进口直径Dj（mm）59.5360叶片进口直径D1（mm）55.7356叶片出口直径D2（mm）15