水泵设计计算
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5 5 5
三、配用功率
轴功率P= 原动机功率Pg= 选取配用功率P= 扭矩Mn= 材料许用切应力τ= 2302.4 KW
四、轴径及轮毂直径
用途
一般单级泵 一般单级泵 大功率高压泵
调质处理HB=241～286 (441～539)× 10 调质处理HB=241～302 (637～735)× 10
3Cr13 35CrMo
131 145 170 204 205
mm mm mm ～ mm 238 mm
五、确定叶轮主要尺寸
4.4 K0=3.5～4.0 K0=4.0～4.5 K0=4.5～5.5 447 491 493 834 mm mm mm ～ 857 mm 60 1.01
比转数小于60，计算的叶轮外径乘以修正系数K ns 20 25 30 35 40 45 50 55 K 1.25 1.22 1.18 1.16 1.13 1.09 1.06 1.03 取系数K= 1 修正D2= 834 ～ 857 mm 取D2= 834 mm 3、叶轮出口宽度 计算b2= 80.5 ～ 88.1 mm 比转数大于200，计算的出口宽度乘以修正系数K ns 150 200 250 300 350 400 450 K 1.0 0.95 0.9 0.85 0.8 0.75 0.7 取系数K= 1 修正b2= 80.5 ～ 88.1 mm 取b2= 84 mm 4、出口安放角β2 β2的常用范围是18°～40°，低比转数泵取大值 取β2= 30 ° 5、进口安放角β1 一般取β1=18°～25° 叶片进口角一般大于液流角，取正冲角△β=3° ～15° 取β1= 20 ° 6、叶片数的选择 中间流线进口直径D1= 345.1 ～ 493.0 mm
当雷诺数小，粗糙度大，叶片数少时 取α范围中的大值
该公式适用于低比转数叶轮
出口直径D2= 801 9、第二次精算叶轮出口直径 叶片出口排挤系数ψ2= 出口轴面速度Vm2= 出口圆周速度U2= 出口直径D2= 取出口直径D2 = 10、叶轮出口面积FⅡ 单吸泵时FⅡ = 双吸泵时FⅡ = 87659.9 175319.8 0.96 5.21 41.19 803 700
一般小泵进口流面厚度约为2mm，最大厚度为4～5mm 60 70 80 90 130 190 280 3.5 3.8 4 4.5 6 7 10 3.2 3.3 3.4 3.5 5 6 8 6.5 20.4039 15 mm 90 20 mm 通常取λ 2=70° ～90° 通常取δ 2=2～4mm
叶片出口排挤系数ψ2= 0.94 理论扬程Ht= 91.85 m 与泵结构形式有关 0.8 的经验系数α= α =0.6 对导叶式压水室 α =0.65～0.85 对涡壳式压水室 α =0.85～1.0 对环形压水室 经验系数ψ= 1.2 叶片轴面投影图中线 0.07 m2 对旋转轴的静矩S= 有限叶片数理论扬程 0.47 修正系数P= 无穷叶片数理论扬程Ht≦ 135.2 m 出口轴面速度Vm2= 出口圆周速度U2= 5.08 41.06 m/s m/s mm
FⅨ-Ⅹ=2*FⅧ=
200980
mm2
289 314 342 389 450 515 622 768
mm mm mm mm mm mm mm mm
4、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= 1100 5、确定法兰至中心距离H 现取距离H= 485 6、确定吸入断面面积 选择吸入室类型 2 A0= 251200 AⅫ= AⅪ= AⅩ= 25758 26985 16975
° m/s m/s ° 0.4
二、断面面积
由于比转数ns= 涡室断面平均速度V3= 隔舌流量QFthr= 隔舌面积Fthr= 129.36 查表得k3= 16.33 m/s 7380.0 ######## m /h mm2 1.4 0.72 则表中数为
3
三、面积比计算
单吸泵安德森系数1/Y= 双吸泵安德森系数1/Y= 由于该泵比转数ns=
五、计算各断面面积
涡壳类别 基准涡壳面积Fthr= F1= F2= F3= F4= F5=
六、扩散管计算
扩散管高度L= 扩散角θ=
扩散角θ常用范围为8°～12°
七、涡室厚度
当量壁厚Sd= 20.2 mm 需用切应力（KPa） 铸铁 9807～14710 Kpa 19613 ～24517 铸钢 选择切应力= 14710 Kpa 计算壁厚S= mm 54.06 涡壳壁厚修正系数 1 单涡壳取1，双涡壳取0.75 修正后壁厚 mm 54.06 实际壁厚S= 35 mm
m/s m/s mm mm
压水室的设计计算
一、压水室主要结构参数
1、基圆直径D3 基圆直径D3= 721 ～ 高ns和尺寸较小的泵取大值，反之取小值 取基圆直径D3= mm 720 2、进口宽度b3 选择需计算盖板厚度的直径Dx 出口处盖板厚度b= 材料重度γ= 需用应力σ= (1)钢的屈服强度σs= 230 则钢的需用应力σ= 766.67 (2)铸铁的抗拉强度σb= 2000 则铸铁的需用应力σ= 4000.00 盖板厚度S= 20.94 叶轮盖板厚度δ= 20 单吸泵涡室出口宽度b3= 双吸泵涡室出口宽度b3= 取涡室出口宽度b3= 3、涡室隔舌安放角φ0 比转数ns 隔舌安放角φ0 取隔舌安放角φ0 4、隔舌螺旋角α0 Vu2= Vm3= 隔舌螺旋角α0= 125.5118 120.5118 206.0237 201.0237 200 230 15 7250 127.5 MPa ～ MPa ～ mm mm ～ mm ～ mm mm 756 mm
129.4
1831.8
查表得最优1/Y为
0.42 0.34 30.01 0.74 0.37
～
0.64
最小二乘法原理
计算最优1/Y= 圆周厚度Su= 单吸泵实际1/Y= 双吸泵实际1/Y=
调整隔舌面积Fthr=wenku.baidu.com
73676
校核单吸泵安德森系数1/Y= 校核双吸泵安德森系数1/Y= 最小二乘法单吸泵系数= 最小二乘法双吸泵系数=
mm mm 1为单吸泵，2为双吸泵 计算流速 参考数值 139092.5 参考数值 276320.0 参考数值 200980.4
4.08 39.79 37.98 60.38
模型换算的设计计算
1、求所设计泵的比转数ns Q(m3/h) H(m) η(%) 4700 100 89 ns= 91.39 2、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) 1 2.59 83.83 2 699.91 85.58 3 1326.75 86.96 4 1956.93 85.86 5 2281.59 84.85 6 2510.51 83.61 7 2696.91 82 8 2898.23 79.98 9 3065.78 78.58 10 3174.43 77.22 11 3432.31 74.42 12 3693.86 71.57 13 3927.25 68.7 14 4040.14 68.18 取工况点 3250.00 76.90 4、计算设计泵和模型泵的尺寸比值λ
调质处理HB=269～302 (539～687)× 105 调质处理HB=241～285 (687～785)× 10
5
耐腐蚀泵 在高温下工作泵
泵最小轴径d= 取泵轴径d= 叶轮处轴径d= 轮毂直径dh= 取轮毂直径dh= 1、叶轮进口直径Dj 选取K0= 主要考虑效率 兼顾效率和汽蚀 主要考虑汽蚀 当量直径D0= 叶轮进口直径Dj= 取叶轮进口直径Dj= 2、叶轮出口直径D2 计算D2=
mm2 0.84 0.42 0.43 0.22 个 ° 360.0
四、螺旋线绘制
断面个数n= 8.0 断面角度 40.00 由于结构原因，取最大R= 发算tanα3= 0.0000 R1= R2= R3= R4= R5= R6= R7= R8= R9= R10= R11= 360.00 360.00 360.00 360.00 360.00 360.00 360.00 360.00 360.00 360.00 360.00 2 36838 6140 12279 18419 24559 30698 1000 22.3 1为单涡壳，2为双涡壳 mm2 mm2 mm2 mm2 mm2 mm2 mm ° F6= F7= F8= F9= F10= F11= 36838 42978 49117 55257 61397 67536 mm2 mm2 mm2 mm2 mm2 mm2
吸水室的设计计算
1、进口直径Ds= 800 mm 157803.8 m/s ～ m/s mm2 mm2 mm2 mm2 mm2 mm2 mm2 mm2 mm mm mm mm mm mm mm mm mm
实际h(0° )= 实际h(22.5° )= 实际h(45° )= 实际h(90° )= 实际h(135° )= 实际h(180° )= 实际h(225° )= 实际L=
2、叶轮进口当量面积A0= 叶轮进口流速V0= 6.495 2、0～Ⅷ断面 4.547 平均流速V= 取平均流速V= 5.1 3、确定断面面积 FⅧ= FⅦ= FⅥ= FⅤ= FⅣ= FⅢ= FⅡ= 100490 87929 75368 62806 50245 37684 25123
mm2 m/s
5.521
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
取出口直径Dd=
700 1918.71 2110.6 2240 22437.13 500
材料 35 45 40Cr
mm KW ～ KW N· m × 105 Pa
热处理要求 正火处理 [τ ](Pa)
(343～441)× 10
mm mm kg/m3 kg/cm2 575 3333.3333 kg/cm2 kg/cm2
130.51185 211.0237
mm
隔舌安放角φ0 和比转数ns的关系
40～60 60～130 130～220 220～360 0°～15° 15°～25°25°～38° 38°～45°
15 21.85 5.70 14.62
500 0.65
取D1= 叶片数Z= 取叶片数Z= 7、叶片厚度 真实厚度δ
比转数 铸铁、铜 钢 取系数K=
325 6.3 6
mm
低比转数泵取大值 通常采用的叶片数Z=5～7
40 3.2 3
真实厚度δ= 取真实厚度δ= 8、精算叶轮出口直径 叶轮出口轴面截线 与流线的夹角λ2= 叶片出口真实厚度δ2=
kg/m3
二、泵进出口径 1、进口直径
进口流速Vs= 抗汽蚀性能要求高时 进口直径Ds= 取进口直径Ds= 4 m/s 吸入口径≤250mm时，Vs=1.0～1.8m/s 吸入口径≥250mm时，Vs=1.4～2.2m/s 808 mm 800 mm 800 ～ 560 mm
2、出口直径
出口直径Dd=
计算书
叶轮的设计计算
一、设计参数
总流量Q= 设计类别 设计流量 扬程H= 转速n= 汽蚀余量NPSHr= 比转数ns= 水力效率ηh= 容积效率ηv= 机械效率ηm= 计算总效率η= 要求设计效率η'= 介质 介质密度ρ= 7380 2 3690 85 980 8 129.36 0.9254 0.9741 0.9482 0.855 89 H2 O 1000 m3/h m3/h m r/min m 2050.00 L/S 1为单吸泵，2为双吸泵
FⅠ= 12561 4、确定各断面高度 (1)画基圆Dj= 493 (2)确定各断面近似高度 h(0° 372.71 )= h(22.5° )= h(45° )= h(90° )= h(135° )= h(180° )= h(225° )= 吸入断面L= 399.33 421.52 470.32 519.13 576.81 732.11 887.40 986.00
l =
3
n(r/min) 980
ns 91.39
η(%) 0.23 41.51 62.68 74.75 80.33 82.84 83.26 85.14 84.75 84.97 86.41 86.54 86.53 87.53 86.50
n(r/min) ns 970 2.42 970 39.23 970 53.37 970 65.44 970 71.29 970 75.61 970 79.52 970 83.99 970 87.54 970 90.25 970 96.48 970 103.06 970 109.58 970 111.78 970.00 91.60
三、配用功率
轴功率P= 原动机功率Pg= 选取配用功率P= 扭矩Mn= 材料许用切应力τ= 2302.4 KW
四、轴径及轮毂直径
用途
一般单级泵 一般单级泵 大功率高压泵
调质处理HB=241～286 (441～539)× 10 调质处理HB=241～302 (637～735)× 10
3Cr13 35CrMo
131 145 170 204 205
mm mm mm ～ mm 238 mm
五、确定叶轮主要尺寸
4.4 K0=3.5～4.0 K0=4.0～4.5 K0=4.5～5.5 447 491 493 834 mm mm mm ～ 857 mm 60 1.01
比转数小于60，计算的叶轮外径乘以修正系数K ns 20 25 30 35 40 45 50 55 K 1.25 1.22 1.18 1.16 1.13 1.09 1.06 1.03 取系数K= 1 修正D2= 834 ～ 857 mm 取D2= 834 mm 3、叶轮出口宽度 计算b2= 80.5 ～ 88.1 mm 比转数大于200，计算的出口宽度乘以修正系数K ns 150 200 250 300 350 400 450 K 1.0 0.95 0.9 0.85 0.8 0.75 0.7 取系数K= 1 修正b2= 80.5 ～ 88.1 mm 取b2= 84 mm 4、出口安放角β2 β2的常用范围是18°～40°，低比转数泵取大值 取β2= 30 ° 5、进口安放角β1 一般取β1=18°～25° 叶片进口角一般大于液流角，取正冲角△β=3° ～15° 取β1= 20 ° 6、叶片数的选择 中间流线进口直径D1= 345.1 ～ 493.0 mm
当雷诺数小，粗糙度大，叶片数少时 取α范围中的大值
该公式适用于低比转数叶轮
出口直径D2= 801 9、第二次精算叶轮出口直径 叶片出口排挤系数ψ2= 出口轴面速度Vm2= 出口圆周速度U2= 出口直径D2= 取出口直径D2 = 10、叶轮出口面积FⅡ 单吸泵时FⅡ = 双吸泵时FⅡ = 87659.9 175319.8 0.96 5.21 41.19 803 700
一般小泵进口流面厚度约为2mm，最大厚度为4～5mm 60 70 80 90 130 190 280 3.5 3.8 4 4.5 6 7 10 3.2 3.3 3.4 3.5 5 6 8 6.5 20.4039 15 mm 90 20 mm 通常取λ 2=70° ～90° 通常取δ 2=2～4mm
叶片出口排挤系数ψ2= 0.94 理论扬程Ht= 91.85 m 与泵结构形式有关 0.8 的经验系数α= α =0.6 对导叶式压水室 α =0.65～0.85 对涡壳式压水室 α =0.85～1.0 对环形压水室 经验系数ψ= 1.2 叶片轴面投影图中线 0.07 m2 对旋转轴的静矩S= 有限叶片数理论扬程 0.47 修正系数P= 无穷叶片数理论扬程Ht≦ 135.2 m 出口轴面速度Vm2= 出口圆周速度U2= 5.08 41.06 m/s m/s mm
FⅨ-Ⅹ=2*FⅧ=
200980
mm2
289 314 342 389 450 515 622 768
mm mm mm mm mm mm mm mm
4、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= 1100 5、确定法兰至中心距离H 现取距离H= 485 6、确定吸入断面面积 选择吸入室类型 2 A0= 251200 AⅫ= AⅪ= AⅩ= 25758 26985 16975
° m/s m/s ° 0.4
二、断面面积
由于比转数ns= 涡室断面平均速度V3= 隔舌流量QFthr= 隔舌面积Fthr= 129.36 查表得k3= 16.33 m/s 7380.0 ######## m /h mm2 1.4 0.72 则表中数为
3
三、面积比计算
单吸泵安德森系数1/Y= 双吸泵安德森系数1/Y= 由于该泵比转数ns=
五、计算各断面面积
涡壳类别 基准涡壳面积Fthr= F1= F2= F3= F4= F5=
六、扩散管计算
扩散管高度L= 扩散角θ=
扩散角θ常用范围为8°～12°
七、涡室厚度
当量壁厚Sd= 20.2 mm 需用切应力（KPa） 铸铁 9807～14710 Kpa 19613 ～24517 铸钢 选择切应力= 14710 Kpa 计算壁厚S= mm 54.06 涡壳壁厚修正系数 1 单涡壳取1，双涡壳取0.75 修正后壁厚 mm 54.06 实际壁厚S= 35 mm
m/s m/s mm mm
压水室的设计计算
一、压水室主要结构参数
1、基圆直径D3 基圆直径D3= 721 ～ 高ns和尺寸较小的泵取大值，反之取小值 取基圆直径D3= mm 720 2、进口宽度b3 选择需计算盖板厚度的直径Dx 出口处盖板厚度b= 材料重度γ= 需用应力σ= (1)钢的屈服强度σs= 230 则钢的需用应力σ= 766.67 (2)铸铁的抗拉强度σb= 2000 则铸铁的需用应力σ= 4000.00 盖板厚度S= 20.94 叶轮盖板厚度δ= 20 单吸泵涡室出口宽度b3= 双吸泵涡室出口宽度b3= 取涡室出口宽度b3= 3、涡室隔舌安放角φ0 比转数ns 隔舌安放角φ0 取隔舌安放角φ0 4、隔舌螺旋角α0 Vu2= Vm3= 隔舌螺旋角α0= 125.5118 120.5118 206.0237 201.0237 200 230 15 7250 127.5 MPa ～ MPa ～ mm mm ～ mm ～ mm mm 756 mm
129.4
1831.8
查表得最优1/Y为
0.42 0.34 30.01 0.74 0.37
～
0.64
最小二乘法原理
计算最优1/Y= 圆周厚度Su= 单吸泵实际1/Y= 双吸泵实际1/Y=
调整隔舌面积Fthr=wenku.baidu.com
73676
校核单吸泵安德森系数1/Y= 校核双吸泵安德森系数1/Y= 最小二乘法单吸泵系数= 最小二乘法双吸泵系数=
mm mm 1为单吸泵，2为双吸泵 计算流速 参考数值 139092.5 参考数值 276320.0 参考数值 200980.4
4.08 39.79 37.98 60.38
模型换算的设计计算
1、求所设计泵的比转数ns Q(m3/h) H(m) η(%) 4700 100 89 ns= 91.39 2、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) 1 2.59 83.83 2 699.91 85.58 3 1326.75 86.96 4 1956.93 85.86 5 2281.59 84.85 6 2510.51 83.61 7 2696.91 82 8 2898.23 79.98 9 3065.78 78.58 10 3174.43 77.22 11 3432.31 74.42 12 3693.86 71.57 13 3927.25 68.7 14 4040.14 68.18 取工况点 3250.00 76.90 4、计算设计泵和模型泵的尺寸比值λ
调质处理HB=269～302 (539～687)× 105 调质处理HB=241～285 (687～785)× 10
5
耐腐蚀泵 在高温下工作泵
泵最小轴径d= 取泵轴径d= 叶轮处轴径d= 轮毂直径dh= 取轮毂直径dh= 1、叶轮进口直径Dj 选取K0= 主要考虑效率 兼顾效率和汽蚀 主要考虑汽蚀 当量直径D0= 叶轮进口直径Dj= 取叶轮进口直径Dj= 2、叶轮出口直径D2 计算D2=
mm2 0.84 0.42 0.43 0.22 个 ° 360.0
四、螺旋线绘制
断面个数n= 8.0 断面角度 40.00 由于结构原因，取最大R= 发算tanα3= 0.0000 R1= R2= R3= R4= R5= R6= R7= R8= R9= R10= R11= 360.00 360.00 360.00 360.00 360.00 360.00 360.00 360.00 360.00 360.00 360.00 2 36838 6140 12279 18419 24559 30698 1000 22.3 1为单涡壳，2为双涡壳 mm2 mm2 mm2 mm2 mm2 mm2 mm ° F6= F7= F8= F9= F10= F11= 36838 42978 49117 55257 61397 67536 mm2 mm2 mm2 mm2 mm2 mm2
吸水室的设计计算
1、进口直径Ds= 800 mm 157803.8 m/s ～ m/s mm2 mm2 mm2 mm2 mm2 mm2 mm2 mm2 mm mm mm mm mm mm mm mm mm
实际h(0° )= 实际h(22.5° )= 实际h(45° )= 实际h(90° )= 实际h(135° )= 实际h(180° )= 实际h(225° )= 实际L=
2、叶轮进口当量面积A0= 叶轮进口流速V0= 6.495 2、0～Ⅷ断面 4.547 平均流速V= 取平均流速V= 5.1 3、确定断面面积 FⅧ= FⅦ= FⅥ= FⅤ= FⅣ= FⅢ= FⅡ= 100490 87929 75368 62806 50245 37684 25123
mm2 m/s
5.521
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
取出口直径Dd=
700 1918.71 2110.6 2240 22437.13 500
材料 35 45 40Cr
mm KW ～ KW N· m × 105 Pa
热处理要求 正火处理 [τ ](Pa)
(343～441)× 10
mm mm kg/m3 kg/cm2 575 3333.3333 kg/cm2 kg/cm2
130.51185 211.0237
mm
隔舌安放角φ0 和比转数ns的关系
40～60 60～130 130～220 220～360 0°～15° 15°～25°25°～38° 38°～45°
15 21.85 5.70 14.62
500 0.65
取D1= 叶片数Z= 取叶片数Z= 7、叶片厚度 真实厚度δ
比转数 铸铁、铜 钢 取系数K=
325 6.3 6
mm
低比转数泵取大值 通常采用的叶片数Z=5～7
40 3.2 3
真实厚度δ= 取真实厚度δ= 8、精算叶轮出口直径 叶轮出口轴面截线 与流线的夹角λ2= 叶片出口真实厚度δ2=
kg/m3
二、泵进出口径 1、进口直径
进口流速Vs= 抗汽蚀性能要求高时 进口直径Ds= 取进口直径Ds= 4 m/s 吸入口径≤250mm时，Vs=1.0～1.8m/s 吸入口径≥250mm时，Vs=1.4～2.2m/s 808 mm 800 mm 800 ～ 560 mm
2、出口直径
出口直径Dd=
计算书
叶轮的设计计算
一、设计参数
总流量Q= 设计类别 设计流量 扬程H= 转速n= 汽蚀余量NPSHr= 比转数ns= 水力效率ηh= 容积效率ηv= 机械效率ηm= 计算总效率η= 要求设计效率η'= 介质 介质密度ρ= 7380 2 3690 85 980 8 129.36 0.9254 0.9741 0.9482 0.855 89 H2 O 1000 m3/h m3/h m r/min m 2050.00 L/S 1为单吸泵，2为双吸泵
FⅠ= 12561 4、确定各断面高度 (1)画基圆Dj= 493 (2)确定各断面近似高度 h(0° 372.71 )= h(22.5° )= h(45° )= h(90° )= h(135° )= h(180° )= h(225° )= 吸入断面L= 399.33 421.52 470.32 519.13 576.81 732.11 887.40 986.00
l =
3
n(r/min) 980
ns 91.39
η(%) 0.23 41.51 62.68 74.75 80.33 82.84 83.26 85.14 84.75 84.97 86.41 86.54 86.53 87.53 86.50
n(r/min) ns 970 2.42 970 39.23 970 53.37 970 65.44 970 71.29 970 75.61 970 79.52 970 83.99 970 87.54 970 90.25 970 96.48 970 103.06 970 109.58 970 111.78 970.00 91.60