3.离心泵设计——方法
化工原理离心泵课程设计
化工原理离心泵课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解离心泵的工作原理，掌握其主要结构及各部分功能；2. 学会计算离心泵的扬程、流量、功率等基本参数，并能运用相关公式解决实际问题；3. 了解离心泵在化工生产中的应用，掌握其选型和使用注意事项。
技能目标：1. 能够正确操作离心泵，进行简单的故障排除和日常维护；2. 培养学生运用化工原理解决实际问题的能力，提高学生的实验操作技能；3. 提高学生的团队协作能力和实验报告撰写能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对化工原理课程的兴趣，激发学生学习热情；2. 增强学生的环保意识，使其认识到合理使用离心泵在节能减排中的重要性；3. 培养学生严谨、认真、负责的学习态度，提高学生的职业素养。
课程性质：本课程为化工原理课程的实践环节，旨在帮助学生将理论知识与实际操作相结合，提高学生的工程实践能力。
学生特点：高二年级学生，已具备一定的化学基础和实验操作技能，对化工原理有一定了解，但缺乏实际操作经验。
教学要求：结合学生特点，注重实践操作与理论知识的结合，提高学生的动手能力和问题解决能力。
通过课程目标的分解，使学生在实践中掌握离心泵的相关知识，为后续学习打下坚实基础。
二、教学内容1. 离心泵基础知识：讲解离心泵的工作原理、结构特点及其在化工生产中的应用。
- 教材章节：第二章第一节《流体输送机械》- 内容：流体力学基础、离心泵原理、泵的分类及结构。
2. 离心泵性能参数：学习离心泵的扬程、流量、功率等性能参数的计算方法。
- 教材章节：第二章第二节《离心泵的性能参数》- 内容：扬程、流量、功率的定义及计算公式、性能曲线。
3. 离心泵选型与使用：介绍离心泵的选型原则、使用注意事项及故障排除方法。
- 教材章节：第二章第三节《离心泵的选型与使用》- 内容：选型原则、安装要求、操作注意事项、常见故障及排除方法。
4. 实践操作：组织学生进行离心泵的拆装、操作、维护等实践环节。
- 教材章节：实验指导书《离心泵实验》- 内容：拆装、操作、调试、故障排除、维护保养。
离心泵叶轮的设计
离心泵叶轮的设计
离心泵的水力设计主要是设计叶轮和泵壳，下面我们了解下其中的叶轮。
离心泵产生的理论压头计算：
离心泵常被认为是一种动能机器。
叶轮的旋转使叶轮中的流体高速旋转，从而将能量传递给液体，这个概念可以用数学等式表示出来：
H i=u2x c u2/g
式中H i——离心泵产生的理论压头，ft；
u2——叶轮外直径处的旋转速度，ft/s；
c u2——液体离开叶轮的旋转速度，ft/s；
g——重力加速度，ft/s2。
下面是3种基本的叶轮设计：
1）封闭式叶轮，在叶轮的前后面都有封闭罩（旋转壳体）；
2）半开放式叶轮，只在一边有封闭护罩，并且紧密地和另外一边静止壳体相连；
3）开放式叶轮，只在一边有或者没有封闭罩（如图）。
离心泵中液体的转速：
流体进入离心泵吸入管时没有旋转速度，当流体进入叶轮的旋转管路中时，它开始以叶轮的旋转速度旋转。
液体被挤出叶轮中心，并且它的旋转速度与叶轮直径成比例。
可以用下面方式算出任何直径的液体叶轮转速：
u=D X N/229
式中u——液体旋转速度，ft/s；
D——速度计算点的直径，in；
N——叶轮旋转速度，r/min；
1/229——单位换算系数。
叶轮里压头损失通常包括摩擦损失、涡流损失、流体再循环损失、入口耗损和出口损失。
在壳体会发生附加损失。
应当注意的是，离心泵产生的压头取决于流体速度而不是被泵吸入的流体。
离心泵的水力设计讲解
离心泵的水力设计讲解离心泵的水力设计步骤如下：1.根据设计参数计算比转速ns；2.确定进出口直径；3.进行汽蚀计算；4.确定效率；5.确定功率；6.选择叶片数和进出口安放角；7.计算叶轮直径D2；8.计算叶片出口宽度b2；9.精算叶轮外径D2以满足要求；10.绘制模具图。
在设计离心泵之前，需要详细了解该泵的性能参数、使用场合、特殊要求等。
下表为本章中叶轮水力设计教程中使用的一组性能要求。
确定泵的进口直径时，应考虑泵吸入口的流速，一般取为3m/s左右。
大型泵的流速可以取大些，以减小泵的体积，提高过流能力；而对于高汽蚀性能要求的泵，应减小吸入流速。
本设计例题追求高效率，取Vs=2.2m/s，Ds=80.对于低扬程泵，出口直径可取与吸入口径相同。
高扬程泵，为减小泵的体积和排出管直径，可小于吸入口径。
本设计例题中，取Dd=0.81Ds=65.泵进出口直径都取了标准值，速度有所变化，需要重新计算。
本设计例题中，进口速度为Vs=2.05，出口速度为3.10.汽蚀是水力机械特有的一种现象，当流道中局部液流压力降低到接近某极限值时，液流中就开始发生空泡。
在确定泵转速时，需要考虑汽蚀条件的限制，选择C值，按给定的装置汽蚀余量和安装高度确定转速。
转速增大，过流不见磨损快，易产生振动和噪声。
汽蚀是液流中空泡发生、扩大、溃灭过程中涉及的物理、化学现象，会导致噪音、振动、甚至对流道材料产生侵蚀作用。
这些现象统称为汽蚀现象，一直是流体机械研究的热点和难点。
为了避免汽蚀带来的负面影响，需要计算汽蚀条件下允许的转速，并采用小于该转速的转速。
在计算汽蚀条件下的转速时，需要先计算汽蚀余量NPSHa，而NPSHa的计算需要知道泵的安装高度和设计要求中的数值。
例如，设计要求中给出的安装高度为3.3m，那么计算得到NPSHa为6.29m。
同时，还需要计算NPSHr，可以通过NPSHa除以1.3得到，例如计算得到NPSHr为2.54m。
比转速是一个综合性参数，它说明着流量、扬程、转数之间的相互关系。
(完整版)离心泵——叶轮设计说明书
主要设计参数本设计给定的设计参数为： 流量Q=33500.01389mmhs=，扬程H=32m ，功率P=15Kw ，转速1450minrn =。
确定比转速s n根据比转速公式343.65145046.3632s n ⨯=== 叶轮主要几何参数的计算和确定1. 轴径与轮毂直径的初步计算1.1. 泵轴传递的扭矩3159.5510955098.81450t P M N m n =⨯=⨯=⋅其中P ——电机功率。
1.2泵的最小轴径对于35号调质钢，取[]5235010Nm τ=⨯，则最小轴径0.02424d m mm ==== 根据结构及工艺要求，初步确定叶轮安装处的轴径为40B d mm =，而轮毂直径为(1.2~1.4)h B d d =,取51h d mm = 2. 叶轮进口直径jD 的初步计算取叶轮进口断面当量直径系数0 4.5K=，则0 4.50.09696D K m mm ==== 对于开式单级泵，096j D D mm == 3. 叶片进口直径1D 的初步计算由于泵的比转速为46.36，比较小，故1k 应取较大值。
不妨取10.85k =，则110.859682j D k D mm ==⨯=4. 叶片出口直径2D 的初步计算220.50.5246.369.359.3513.7310010013.730.292292s D D n K D K m mm --⎛⎫⎛⎫==⨯= ⎪⎪⎝⎭⎝⎭====5. 叶片进口宽度1b 的初步计算()002221114/4//v vm j j hvQ Q V V D D d Q b DV ηηππηπ===-=所以 220111144j j v V D D b V D K D ==其中，10v V K V =,不妨取0.8v K =，则22118535.42440.863.75jv D b mm K D ===⨯⨯6. 叶片出口宽度2b 的初步计算225/65/6246.360.640.640.33731001000.33730.00727.2s b b n K b K m mm ⎛⎫⎛⎫==⨯= ⎪⎪⎝⎭⎝⎭====7. 叶片出口角2β的确定取2β=15°8. 叶片数Z 的计算与选择取叶片数Z=8，叶片进口角0155.8β=。
离心泵的设计及其密封
NPSH r ——最高效率点下的泵汽蚀余量。
根据【 《现代泵技术手册》关醒凡编著，宇航出版社。 】 查图 4-7
5
取 =0.075 所以 NPSH r H =0.035 40=3
3.3
1
泵的基本参数的确定
确定泵的进口直径 泵进口直径也叫泵吸入口径,是指泵吸入法兰处管的内径.吸入口径由合理的进口 流速确定。泵的进口流速一般为 3m/s 左右，从制造经济行考虑，大型泵的流速取大些， 以减小泵体积，提高过流能力。从提高抗汽蚀性能考虑，应取较大的进口直径，以减小 流速。常用的泵吸入口径，流量和流速的关系如图所示。对抗汽蚀性能要求高的泵，在 吸入口径小于 250mm 时，可取吸入口径流速 Vs 1.0 ~ 1.8m / s ，在吸入口径大于 250mm 时，可取 Vs 1.4 ~ 2.2m / s 。选定吸入流速后，按下式确定 Ds ,在该设计中，此泵为单 吸离心泵。
题目
离心泵的设计及其密封
摘要：在当今社会离心泵的应用是很广泛的,在国民经济的许多部门要用到它。在供给系统中几乎是
不可缺少的一种设备。在泵的实际应用中损耗严重，特别是化工用泵在实际应用中损耗，主要是轴 封部分，在输送过程中由于密封不当而出现泄漏造成重大损失和事故。轴封有填料密封和机械密封。 填料密封使用周期短，损耗高，效率低。本设计使用机械密封。主要以自己设计的离心泵为基础， 对泵的密封进行改进，以减少损耗，提高离心泵寿命。本设计其主要工作内容如下，自己设计一台 扬程为 40m，流量为 100m 3 /h 的离心泵。电机功率为 7.5kw，转速为 2900r/min，.在 0—80 0 C 工 作环境下输送带杂质液体的离心泵的机械密封。
N P S H = 1.1 ~ 1.5NPSH c 或 NPSH = NPSH c +k,
离心泵的水力设计和数值模拟讲解
离心泵的水力设计和数值模拟讲解离心泵是一种常见的水力机械设备，广泛应用于工业和民用领域。
它的水力设计和数值模拟是对离心泵性能进行优化和改进的重要手段。
下面将从离心泵的水力设计和数值模拟两个方面进行详细讲解。
一、离心泵的水力设计1.流量设计：离心泵的流量设计是以工程要求的流量为基础，通过水力模型试验或数值模拟等方法确定。
流量是衡量离心泵工作效果的重要指标，也是确定泵的尺寸和形式的基础。
2.扬程设计：扬程是指离心泵能够将液体抬升的高度。
在水力设计中，扬程是根据所需扬程和流量来确定的。
扬程的大小取决于泵的尺寸、转速、叶轮形状等因素。
3.效率设计：离心泵的效率是指泵所传递的水功率与泵所消耗的机械功率的比值。
效率的高低直接影响到泵的能耗和使用成本。
在水力设计中，需要根据工程要求和经济性考虑，确定合适的效率。
4.功率设计：离心泵的功率设计是指根据所需流量、扬程和效率来确定泵的功率。
功率是决定泵的动力系统和选型的重要参数，需要根据泵的工作条件和性能曲线来确定。
二、离心泵的数值模拟离心泵的数值模拟是利用计算机技术对泵的内部流动进行仿真模拟，以获得流场信息、压力分布和效率等参数。
数值模拟可以帮助优化和改善泵的性能、减少试验成本和时间。
1.建立几何模型：离心泵的数值模拟首先需要建立一个几何模型。
几何模型包括泵的内外部结构、叶轮的形状和尺寸等。
通过CAD软件等工具进行建模，得到几何模型的三维模型。
2.网格划分：在几何模型的基础上，需要对计算域进行网格划分。
网格划分是将计算域划分成小区域，以便对流动进行离散化计算。
合理的网格划分能够保证计算结果的准确性和稳定性。
3.数值计算：数值计算是指通过数值方法对流体的动力学方程进行求解，得到流场信息和参数分布。
常用的数值求解方法包括有限体积法、有限元法和离散元法等。
通过将流场方程离散化为代数方程组，使用求解器进行求解，得到结果。
4.结果分析与优化：得到数值模拟结果后，可以对流场、压力分布、速度分布等进行分析和评价。
离心泵水力设计
目录一、离心泵的概述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4二、泵的设计参数和结构形式的计算和确定．．．．．．．．．．．．．．．．51、确定泵的结构方案．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．62、计算泵的进出直径．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 63 、计算泵的出口直径．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．64、汽蚀的计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．..75、确定效率．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．76、功率的计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．97、初步确定叶轮的主要参数．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．98、精算叶轮的外径（第一次）．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．119、精算叶轮的外径（第二次）．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1310、叶轮的出口速度．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1411、叶轮的速度．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1512、叶轮轴流投影图．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1913、过流断面形成线绘制．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．20 参考文献．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．21设计小结．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．22第一章离心泵的概述泵是把原动机的机械能转换成液体能量的机器。
离心泵流量控制方案课程设计
离心泵流量控制方案课程设计一、课程设计背景离心泵是一种常见的流体输送设备，广泛应用于工业生产中。
在实际应用中，离心泵的流量控制是一个非常重要的问题。
本课程设计旨在通过学习离心泵流量控制方案，掌握离心泵的基本原理和流量控制方法，为实际工程应用提供参考。
二、课程设计内容1. 离心泵基本原理2. 离心泵流量控制方法3. 离心泵流量控制方案设计4. 离心泵实验操作与数据处理三、课程设计具体内容1. 离心泵基本原理（1）离心力原理：介绍离心力的产生原理和作用。
（2）离心泵结构：介绍离心泵的结构组成和工作原理。
（3）性能曲线：讲解性能曲线的含义和作用，并进行实验测定。
2. 离心泵流量控制方法（1）节流阀调节法：介绍节流阀调节法的基本原理和优缺点。
（2）变频调速法：介绍变频调速法的基本原理和优缺点。
（3）变叶片调节法：介绍变叶片调节法的基本原理和优缺点。
3. 离心泵流量控制方案设计（1）结合实际工程情况，设计离心泵流量控制方案。
（2）对比不同流量控制方法的优缺点，选择最适合的方案。
4. 离心泵实验操作与数据处理（1）进行离心泵性能曲线实验，记录数据并进行分析处理。
（2）进行不同流量控制方法的实验，记录数据并进行分析处理。
四、课程设计教学方法1. 讲授理论知识：通过讲解离心泵基本原理和流量控制方法，使学生了解离心泵的工作原理和流量控制方法。
2. 实验操作：通过实际操作离心泵和测量性能曲线等方式，让学生深入了解离心泵的性能特点和流量控制方法。
3. 讨论交流：通过小组讨论和班级讨论等方式，促进学生之间的交流和思想碰撞，提高学生综合分析问题和解决问题的能力。
五、课程设计评价方式1. 实验报告：对于每个实验项目都要求学生提交实验报告，包括实验目的、实验步骤、数据处理和分析等内容。
2. 课堂表现：对于学生在课堂上的表现进行评价，包括听讲情况、提问和回答问题的能力等。
3. 作业和考试：通过布置作业和组织考试等方式，对学生掌握的知识水平进行评价。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
1、理论扬程的计算
在无预旋情况下：
）
2、离心泵基本公式的推导
3、离心泵能量损失
（1） 机械损失：泵的轴封及叶轮圆盘摩擦损失所消耗的功率。
（2） 容积损失
（注：公式2-13的推导）
（注：7-14式的推导）
（3） 水力损失：
4、离心泵性能曲线
常见的几种性能曲线
消除性能曲线驼峰的方法：
5、离心泵相似理论
比转速：
6、汽蚀及安装高程
汽蚀余量：水泵进口断面，单位重量的液体所具有的超过汽化压头的剩余能量。
g
p g v g p h v s s ρρ-+=∆22
第一项为水泵进口断面的绝对压头，m ；第二项为水泵进口断面上的平均流速，m ；第三项为泵输送水流水温下的汽化压头，m 。
① 有效汽蚀余量（NPSHa 或a h ∆）
：描述装置吸入条件对水泵汽蚀的影响，指水泵吸水装置给予泵进口断面上的单位能量减去汽化压头后剩余的能量，即吸水装置提供的汽蚀余量。
是进口断面所必须的汽蚀余量。
② 必须汽蚀余量（NPSHr 或r h ∆）
：描述泵本身的抗汽蚀性能，指叶轮内最低点的压力正好等于所输送水流水温下的汽化压力时的汽蚀余量。
其实质是水泵进口处的水在到叶轮内压力最低点，压力下降为汽化压力时的水头损失。
泵进口并不是泵内压力最低的地方。
水流从泵进口流进叶轮，能量开始增加之前，压力还要继续降低，这是因为 ：
1、从泵进口到叶轮进口，流道过水面积一般是收缩的，流量一定时，
流速沿程升高，故压力相应降低
2、在水流进入叶轮绕流叶片头部时，急骤转弯、流速增大，在叶片
背面k点处最为显著，造成k点压力的急剧降低。
以后因叶轮对水
流做功，使其增加能量，压力逐渐升高
3、上述流速变化及水流从泵进口至k点的流程中，均伴有水力损失，
消耗部分能量，使水流的压力降低
用能量方程研究水流从泵进口到 k 点处的能量平衡关系，可以清楚
地认识必需汽
蚀余量的物理意义。
下图是水流进入水泵后能量变化过程。
即：
可以看出，必需汽蚀余量又可定义为泵进口总能头和叶轮入口k点的压头差。
这是泵汽蚀余量和装置汽蚀余量的关系式，称为汽蚀基本方程，也是鉴别泵是否汽蚀的判别式。
(NPSH)a =(NPSH)r 泵内开始汽蚀
(NPSH)a <(NPSH)r严重汽蚀
(NPSH)a >(NPSH)r 无汽蚀
把水力损失用速度水头和损失系数的乘积表示，即
③临界汽蚀余量
是为了确定(NPSH)r而引入的。
是指在汽蚀试验时，扬程或效率下降1％时的汽蚀余量，用(NPSH)c 表示
开始发生汽蚀的条件(NPSH)c＝(NPSH)r ＝(NPSH)a
④允许汽蚀余量
从泵运行安全计，留0.3m或10％作为安全余量，得到允许汽蚀余量[NPSH]。
即
[NPSH]＝(NPSH)c ＋0.3
泵在运行中不产生汽蚀的条件，是使有效汽蚀余量不小于允许汽蚀余量，即
(NPSH)a ≥ [NPSH]
注意，[NPSH]与(NPSH)r 、(NPSH)c 具有同样的性质，即只与泵的结构、转速、流量有关，而与进水池、管路结构、进水池水面大气压、水温等无关。
汽蚀比转速
提高泵抗汽蚀性能方法：
7、离心泵结构设计
图4-2过流圆管流量
8、叶轮设计——相似设计法、速度系数法
①相似设计法
②速度系数法
图5-4速度系数图。