二氧化碳液体泵设计 按模板的样子计算
题目：二氧化碳液体泵设计
二氧化碳液体泵设计
浙江工业大学机械工程学院
摘要
二氧化碳液体泵是往复式活塞泵的一种，是种低温液化分离设备输送高压液体的专用机械。
本设计的设计参数为：最大出口压力为10MPa，进口压力为1.5～2.4MPa，工作流量为1200L/h，功率为5.5KW。基于相关设计参数，本设计提出了低温二氧化碳泵的设计方案，设计了二氧化碳泵的总体结构，分析了性能参数，计算了零部件结构的安全性以及部分工艺参数。
关键词：二氧化碳液体泵低温高压往复泵
The Design of Cryogenic Pump for Liquid Carbondioxide Student:Liyong Xu Advisor:Dr. Lihua Liang Dr. Xiaogui.Wang
College of Mechanical Engineering
Zhejiang University of Technology
Abstract
Cryogenic pump for liquid carbon dioxide is one kind of reciprocating piston pump, which is used for separating low-temperature liquid and transporting high-pressure liquid.
The design parameters of the cryogenic pump for liquid carbon dioxide are 10MPa of the largest export pressure, 1.5 ~ 2.4MPa of the import pressure, 1200L/h of the flow flux, 5.5KW power. Base on the corresponding design parameters, the design scheme of the low-temperature carbon dioxide pump is presented in this paper firstly. The structure and the performance parameters of carbon dioxide pump are then studied. Finally, the safety evaluation of the parts and components are made, as well as some technique parameters are designed.
Keywords: Cryogenic pump for liquid carbon dioxide; Cryogenic; High pressure; Reciprocating pump
目录
摘要 (2)
Abstract (3)
第一章绪论 (1)
1.1引言 (1)
1.2往复式活塞泵的工作原理及研究现状 (1)
1.3方案设计 (2)
第二章主要结构参数的选择及原动机的确定 (4)
2.1主要技术参数的原始资料 (4)
2.2基本尺寸的确定 (4)
2.3吸入和排出管内径的选择 (4)
2.4原动机功率的确定和电机的选择 (5)
第三章二氧化碳液体泵主要零部件设计 (7)
3.1液缸体 (7)
3.2泵阀设计 (8)
3.2.1泵阀选择 (8)
3.3活塞、活塞杆和活塞环的设计说明 (8)
3.3.1 活塞的选择 (8)
3.3.2 活塞主要尺寸的确定和强度校核 (9)
3.3.3活塞杆 (10)
3.3.4 活塞环 (13)
3.3.5 柱塞及其密封 (14)
3.4主轴结构的设计计算 (15)
3.5带轮的设计计算 (17)
第四章设计总结 (20)
参考文献 (21)
致谢 (22)
第一章绪论
1.1 引言
二氧化碳液体泵是往复式活塞泵的一种，是一种低温液化分离设备输送高压液体的专用机械，用来循环液体或从贮槽中抽送液体，经汽化后在规定压力下输送给用户或进行充灌钢瓶。在这方面低温活塞泵显示出特有优点，它结构新，体积小，重量轻，使用寿命长，运转平稳，操作维护极为方便，能代替一台活塞式压缩机[1]。
随着大中型空分设备的发展，液态气体产品产量与日俱增，与之配套的低温液体的运输，贮存、充装设备得到了高速发展。液态二氧化碳产品采用往复式低温液体泵充装，可以省去庞大的气体压缩机。以氧为例，液氧泵能耗仅是氧压机的l／10左右。利用低温泵充装，可大幅度降低氧气中的水含量，从而提高了氧气质量。用低温泵充装的氧气可达到国标GB8982—88和GB8983-88的要求[2]。
1.2 往复式活塞泵的工作原理及研究现状
低温二氧化碳液体泵最常用的是作灌充泵使用，能代替活塞式压缩机，将低温液化二氧化碳气体从一只贮槽中放出是无压力或压力很低的，经过活塞泵升高压力，将液态输送进一只蒸发器，进行汽化并充灌注钢瓶。这种方法钢瓶的充灌压力通常在15MPa左右。使用的低温活塞泵大多利用电控装置全自动。如果活塞泵作为工艺流程用泵或配料用泵在调节系统内使用，那么对活塞泵的要求就特别复杂。根据操作条件要求有手控或遥控，但在多种情况下都是自动调节的根据压力、温度、流量的要求变化但是由于往复式泵周期性工作的特性，必然会对设备和管道产生脉动式冲击，引起振动，严重时甚至会造成设备故障或事故。因此，了解往复式泵工作原理、振动的原因、危害及消除与预防措施是非常有必要的。
由往复式泵工作原理可知，往复泵是借助于活塞在液缸工作腔内的往复运动来使工作腔容积产生周期性的变化，通过泵阀来向管路输送液体的，因为液体的吸入与排出过程（即容积变化过程）是交替进行的，且活塞在移动过程中的速度又是在不断变化的，所以，泵的瞬时流量是随时间变化而变化，不是连续的，往复式泵的流量输出是脉冲式的，必然会对吸入管道和排出管道产生脉动冲击，引起振动，导致原动机的负载不均匀，对泵及管道的正常工作也有影响，设备长期在此状态下运行必然会引发故障或损坏，影响生产的正常进行，在往复式泵的排液管路安装脉冲缓冲器是消除往复式泵设备和管道内流量脉动的一个很有效的装置，在空分系统中的往复式低温泵巧妙地依据了低温液体的特性，利用脉冲阻尼器的原理，在它的出口管路装一气室型脉冲阻尼器。为保证气室中存有一定量的气体，使泵的压力波动保持在允许的范围内，脉冲阻尼器的上半部分未做绝热处理，低温液体便在其顶部汽化形成一个气体囊，从而起到脉冲阻尼器的作用[3]。刘连文等人对于往复式低温泵进排液阀的改进设计也值得参考[4]。
采用高压往复泵系统的虚拟设计，尤其是关键零部件如泵阀的虚拟设计[5，6]，它不仅实现了往复泵
的零件参数化设计、参数化绘图和虚拟装配，以及装配体的仿真和干涉检查，而且有利于往复泵设计的系列化和标准化。
采用质地柔软，韧性和回弹性好，无水解作用，摩擦系数低，抗腐蚀性能好，耐高温的戈尔盘根作为高压柱塞泵的填料比较理想，依据填料密封机理，设计填料与铜环的规格，逐圈减压。选用双重压盖式填料密封结构，可有效延长往复泵填料使用寿命[5]。
往复泵介杆密封的密封效果和寿命取决于密封装置的结构、密封元件的材料及型式和几何尺寸同时还要受到泵的技术参数、机壳及相关零件制造精度的影响，在使用中由于变形和磨损这些影响还会加大密封盒的设计就是要使之适应以上复杂工况并使之有良好效果和较长寿命双保险密封圈组合式介杆密封装置及新型全浮动式介杆密封装置具有可补偿磨损、调整密封间隙、调整同轴度、密封效果好和使用寿命长等特点，值得进一步推广应用[6]。45钢的综合力学性质较好，经过分析比较，确定45钢作为主轴材料。陈连善[7]提出的关于低温液体泵的设计和制造在泵泄漏量的控制、泵容积效率的提高、正确的安装、使用等方面提出的建议，也值得采纳。日本原子能研究所氚过程实验室已经为氚的使用研制出一种大型无油循环泵。这种循环泵用碳化聚酰亚胺膜合成活塞环和活动金属做成的风箱密封[11]，这为我们的泵设计时的密封关系提供的参考的依据。
1.3 方案设计
往复式低温泵由泵体和原动机两大部分组成[8]，其中泵体又可以分成两大部分：液力端和传动端。液力端（又可称泵头）的作用就是在泵体内压缩低温液体，使机械能转化为液体的压力能，使排出的液体的压力升高。传动端的作用，就是将原动机的动力通过减速机构输入，并通过连杆机构将旋转运动转换为往复运动。工作原理如图1所示。
图1 往复式活塞泵的原理图
当活塞（或柱塞）从左向右移动时，泵缸内部的容积就增大，压力随着降低，进入管路的液体压力大于泵缸中的压力时，液体在压差作用下，打开吸入阀而进入泵缸内。在传动箱的曲
柄转过180度后，活塞向左移动。由于低温液体基本是不可压缩的，低温液体立即被活塞压缩而压力迅速升高，同时从密封部分（从活塞与活塞环或柱塞与泵缸的间隙中）泄露的低温液体量也增加，会使泵缸中的压力升高的速度变得小一点，但压力还是一直在升高。直到泵缸中的液体压力大到足够打开排出阀时，低温液体经过排出阀向排液管道输出。当活塞被曲柄拉动又向右移动时，重复以上过程。
往复式低温泵前半个周期是吸入低温液体，后半个周期是排出低温液体。排液是间断式的，不是连续性的。液力端主要包括排出阀、吸入阀（或吸液窗口）、泵缸和缸套、活塞（或柱塞）、密封器、各种连接管及补偿管。这部分零件都接触到低温液体，一般都采用铜、不锈钢和聚四氟乙烯等低温材料，并注意去除油脂、防水、防止异物进入。
图2是本设计的二氧化碳液体泵的设计总图，主要由电机通过皮带轮40和41将扭矩传递给轴33。轴上的曲柄33带动活塞杆18做往复运动，当活塞管向右运动时，泵缸内部的容积就增大，压力随着降低，二氧化碳液体通过进液阀10进入泵体，当曲柄转过180度后，活塞杆18向左，将液体通过软管1排除。
浙江工业大学毕业设计
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图2 二氧化碳液体泵的设计总图
8
第二章主要结构参数的选择及原动机的确定2.1 主要技术参数的原始资料
最大出口压力：10MPa
进口压力： 1.5～2.4MPa
工作流量：1200L/h
功率： 5.5KW
2.2 基本尺寸的确定
设计内容计算及说明结果
缸径、活塞行程和曲轴转速的确定初选缸径D＝58mm，活塞行程S＝40mm。
由流量的计算公式：ASnZ
Q=
式中，Q为泵的实际流量，（m3/s）；
2
4
D
A
π
=为活塞的横截面积（m2）；
n为曲轴转速（rpm）或活塞的每分钟往复次数（spm）；
Z为泵的联数（活塞数）。
本次设计中，取Z=1。
由提供的原始资料可知（见2.1节）：
Q＝1200L/h=20L/min
故计算可得：
2.
189
)4/1
4.0
58
.0
/(
20
/2=
?
?
?
=
=π
ASZ
Q
n rpm
由文献[9]的表2-5知，二氧化碳液体泵应选择
n=120～985。可见n=189rpm在允许范围内，故所取的D和
S为合适值。
缸径D＝58mm
活塞行程S＝40mm
曲轴转速n=189rpm
2.3 吸入和排出管内径d1、d2的选择
吸入和排出管内径d1、d2的确定
这两值的选取主要取决于吸入、排出管内介质的流速v1和v2。
由文献[9]知，v1=1~2m/s v2=1.5~2.5m/s
初选v1=1.6m/s v2=2m/s
114v Q
d π=
m 则
m
v Q
d 0163.06
.110
1200443
1
1=???=
=
-ππ
根据总体尺寸需要，圆整为d 1=16mm
v 1=1.66m/s
224v Q
d π=
m 则
m
v Q
d 0145.03600
210
1200443
2
2=????=
=
-ππ
根据总体尺寸需要，圆整为d 2=14 mm v 2=2.17m/s
d 1=16mm v 1=1.66m/s
d 2=14 mm v 2=2.17m/s
2.4 原动机功率的确定和电机的选择
泵的有效功率的确定
泵的轴功率N 和泵的总效率的确定
电机的选择
泵的有效功率7
.36PQ N e =kW
式中p =p 2-p 1
P 为泵的压力差(MPa)； p 1为泵的排出压力(MPa)； p 2为泵的吸入压力(MPa)； Q 为泵的实际流量(MPa)。 由提供的原始资料可知（见2.1节）： p 1=1.5MPa
p 2=10MPa
Q ＝1200L/h=20L/min 故计算可得：
63.44
.3620
)5.110(7
.36=?-=
=
PQ N e kW
泵的轴功率η
Ne
N =
式中η为泵的效率 由文献[9]知，85.0=η
N e =4.63kW
N =5.45kW
故计算可得：45.585
.063.4==
=
η
Ne
N kW
本设计选择型号为YCT200-4A 电磁调速三相异步电动
机，其性能参数如下：
额定功率：5.5kW 调速范围：125~1250rpm
YCT200-4A 电磁调速三相异步电动
第三章 二氧化碳液体泵主要零部件设计
3.1 液缸体
液缸体材料选择
液体缸体构型的选择
液缸体的材料选用性能较好的1Cr18Ni9Ti ，其材料特性如下
屈服强度：s σ=20
抗拉强度：b σ=54 热处理方法：镀铬
同填料接触部分的表面硬度：HRC50~55 硬化层厚度：0.1~0.15mm 使用场合：强腐蚀介质
因T 型交孔(如下图b)要比十字形交孔(如下图a)的液缸体寿命长一些。
故本设计选择吸入阀和排出阀相互垂直S 布置的液体缸体(下图b)。
选为1Cr18Ni9Ti
选择吸入阀和排出阀相互垂直S 布置的
液体缸体
图3 两种常用的液缸体结构
3.2 泵阀设计
3.2.1
泵阀选择
图4 泵阀的结构
泵阀的结构
泵阀的选择
泵阀通常由以下几个部分组成：
阀座1、阀板2、阀导向杆3、弹簧4、升程控制器5等零件，见图4。
由文献[9]泵阀设计的一般原则，本设计的泵阀选择适用于高压和超高压上的锥形阀。
选为锥形阀
3.3 活塞、活塞杆和活塞环的设计说明
3.3.1 活塞的选择
活塞材料的选择
活塞构型的选择
选为1Cr18Ni9Ti 选择活塞为涨紧式活塞 因涨紧张式活塞中的双端面活塞，有两个端面承受活塞力，它有较高的刚度和强度，可用于压力较高的泵。如下图
1Cr18Ni9Ti 选为涨紧式活塞
图5 涨紧式活塞基本结构
3.3.2
活塞主要尺寸的确定和强度校核
图6 活塞基本形状
活塞直径的确定
活塞总高(或总长)的确定
活塞直径、总高(或总长)和形状，最终须与缸套和液力端在总体设计时一起确定。但活塞总高(或总长)H ，一般不应小于下述值：
h D H )5.1~65.0(= cm
由提供的原始资料可知（见2.1节）： 缸径D=58mm
故取活塞直径为 D h =57mm
故计算得：5.85~05.3757)5.1~65.0(=?=H
形状的确定
活塞环槽及外环尺寸的确定
活塞环数确定
式中，D ----活塞直径，cm
故活塞总高不应小于37.05~85.5，取为112mm
活塞基本形状如图7所示 由文献[9]知：活塞环外槽轴向宽度h 取与活塞环轴向宽同值，配合通常取H9/f9。 第一道外环至活塞顶部轴向宽度：mm h 51= 依次mm h 122= mm h 63=
活塞环数主要取决于密封压差p ?，一般可由下式或下表选定：p Z ?
=
本设计中p ?=10-（1.5~2.4）=7.6~8.5 故取环数为5=Z
H =112mm
5=Z
表2 活塞环数选择
密封压差p ? MPa
活塞环数Z
~5 2~3 5~30 3~5 30~120
5~10
3.3.3 活塞杆
图7 活塞杆基本尺寸
活塞杆材料的选择
活塞杆尺寸确定活塞杆稳定性校核
选用材料为1Cr18Ni9Ti
活塞杆一端连接活塞，另一端连接十字头并经十字头把
动力传给活塞。
其尺寸初定为如图所示
因活塞杆是一细长杆。因此，除对其连接进行强度校核
外，还应校核活塞杆的稳定性。
稳定校核时，一般取十字头销中心到活塞中心为活塞的
杆长l，并近似的看做为等截面细长压杆。
压杆柔度
r
λ为：
min
i
ul
r
=
λ
式中u为压杆长度系数，他与边界条件有关，当活塞杆
为两端固定连接时，系数7.0
2
1
≈
=
u；
l为活塞杆计算长度(cm)；
i min----断面最小惯性半径(cm)；
r
A
J
i=
min
(cm)；
A r近似认为活塞杆为等截面细长压杆的估计截面积；
2
4
d
A
r
π
=。此处d即为估计等截面直径(cm)；
J为截面惯性矩(cm4)。对于圆截面为：
64
4
d
J
π
=；
对于圆形截面则有：
4
min
d
i=cm
d
l
r
2
4
=
λ
本设计中初选d=37mm l=223mm
故可计算得：25
.9
4
min
=
=
d
i cm4
05
.
17
37
2
223
4
2
4
=
?
?
=
=
d
l
r
λ
选为1Cr18Ni9Ti
尺寸初选为如图所
示
7.0
≈
u
d=37mm
l=223mm
i min=9.25cm4
05
.
17
=
r
λ
上表中n 为安全系数 P max 为最大活塞力(N)
A r 为活塞杆计算平均截面积(cm 2) L 为活塞杆计算长度(cm)； E 为材料弹性模量；
[]b σ为材料允许抗拉应力(MPa)；
r λ为压杆柔度； J 为断面惯性矩(cm 4)； u 为长度系数，这里7.02
1≈=u ；
[n ]为许用安全系数
由以上计算得压杆稳定校核公式选择第三个即小柔度压杆
[]max
max
54P A P A n r r
b ?=
=
σ这里遇到问题 Pmax 怎么算
4
2
2max 1055.24
?=?
=r D p P π
N
[][]
4.510
542
max
==
=
=
p P A n b r
b σσ
故5 [n ]=5~8 符合 表3 压杆稳定性校核公式 压 杆 柔 度 范 围 大柔度压杆100>r λ 欧拉公式：[]n P ul J E n r ≤= max 2 2 π 中柔度压杆10040< 泰特迈尔-雅辛斯基公式： []n P A b a n r r ≤-= max )(λ 小柔度压杆40 [][]n P A n r b ≤= max σ 3.3.4 活塞环 活塞环结构型式选择 主要尺寸确定及强度校核 径向厚度的确定轴向高（宽）度h 活塞环多为灰铸铁制成，但也有用钢，铜，夹布胶木或 塑料制成的。对于非金属制成的活塞环，为了增加弹力，需 加弹性圈。 活塞环均需开口，在自由状态下，其外径略大于缸套内 径，使其在装配状态下具有弹力。活塞开口有直口、斜口（45° 或者60°）和搭口三种形式，前两种在密封性方面无明显差 异，后一种密封性较好，但制造工艺复杂且装配时易折断。 斜口工艺性居中。一般多采用直口 径向厚度t一般取：D t? ? ? ? ? = 18 1 ~ 16 1 cm 式中D为活塞环外径(cm)； 故6.3 ~ 2.3 58 18 1 ~ 16 1 = ? ? ? ? ? ? = t mm 根据大直径活塞取取小值，小直径活塞取大值。取 t=3.6mm 一般取：t h)8.1 ~ 2.1( =cm 根据大直径活塞取取小值，小直径活塞取大值。取 h=1.8t 故mm h48 .6 6.3 8.1= ? =经圆整为取为h=6mm 轴向宽度h对密封性影响不大，故为了减小摩擦力，h 值不宜过大。但h增加时，活塞环弹力也增加，易于克服环 与槽的摩擦，使环与缸套内壁贴合较紧，因此当压差较大时， h值可取大些。 t=3.6mm h=6mm 3.3.5 柱塞及其密封 图8 柱塞的基本尺寸 表4 柱塞常用材料及热处理方法 材料名称 屈服强度s σ 抗拉强度b σ 热处理方法 同填料接触部分的表面 硬度 硬化层厚度 mm 使用场合 1Cr18Ni9Ti 20 54 镀铬 HRC50~55 0.1~0.15 强腐蚀介质 柱塞材料的选择 柱塞连接与十字头连接方式选取 柱塞尺寸的确定 柱塞稳定性校核 柱塞最小界面压应力校核 其材料选为：1Cr18Ni9Ti 本设计采用螺纹连接的方式将柱塞和十字头连接在一起。因其结构简单，加工容易，拆装方便。 柱塞直径，长度和形状需与总体设计及液力端设计一起确定，其基本尺寸如上图9。 当总体设计和液力端设计时，大体上确定了柱塞的尺寸、长度和形状后，即应校核稳定性安全系数。计算长度l 取自与十字头连接的端面至柱塞导向套中点。然后可参照活塞杆稳定性校核进行计算。 由于连接需要，要出现最小截面。最小截面压应力y σ []y y f P σ σ ≤= max MPa 采用螺纹连接 式中 max P 为最大柱塞力 (N) f 为最小截面面积(cm 2 ) []n s y σ σ= MPa s σ为柱塞材料的屈服强度(MPa) N 为安全系数 由以上计算知(见3.2.3) 4 max 1055.2?=P N 82.5)19.2(4 )(4 2 22 2=-= -= π π d D f cm 2 38.4max == f P y σ MPa 3 20~ 4 2038.4≤ 故柱塞符合要求 一般取n=3～4 符合 3.4 主轴结构的设计计算 图9 主轴的基本结构 轴的材料的确定 初选轴的材料选为45钢 查表得许用应力[]MPa T 45~25=τ []MPa 601=-σ MPa 一、泵房形式的选择及泵站平面布置 泵房主体工程由机器间、配电室、控制室和值班室等组成。 机器间采用矩形半地下形式，以便于布置吸压水管路与室外管网平接，减少弯头水力损失，并紧靠吸水井西侧布置，直接从吸水井取水压送至管网。 值班室、控制室及配电室在机器间北侧，与泵房合并布置，与机器间用玻璃隔断分隔。最北侧设有配电室，双回路电源用电缆引入。平面布置示意图见图1。 图1 二、泵站设计参数的确定 1.设计流量 该城市最高日用水量为3/m d 由于分级供水可减小管网中水塔的调节容积，故本设计采用分级供水的形式。二级泵站一般按最大日逐时用水变化曲线来确定各时段中泵的分级供水线。参照相似城市的最大日用水量变化曲线，确定本设计分两级供水，并确定分级供水的流量。 泵站一级工作时的设计工作流量： 341833.12 4.64%1941.06/539.18/I Q m h L s =?== 泵站二级工作时的设计工作流量： 341833.12 2.76%1154.59/320.72/II Q m h L s =?== 2.设计扬程 根据设计要求假设吸水井水面标高为318.83m 。则 370.41314.8312260.58ST d c s H H h h H m =+++=-+++=∑∑Ⅰ 其中I H ——设计扬程 ST H ——静扬程（m ）； s h ∑ ——吸水管路水头损失（m ） ，粗估为1m ； d h ∑——压水管路水头损失（m ），粗估为2m ； c H ——安全水头2m 三、选择水泵 1.水泵原则的基本原则 选泵要点 ： （1）大小兼顾，调配灵活 再用水量和所需的水压变化较大的情况下，选用性能不同的泵的台数越多，越能适应用水量变化的要求，浪费的能量越少。 （2）型号齐全，互为备用 希望能选择同型号的泵并联工作，这样无论是电机、电气设备的配套与设备管道配件的安装与制作均会带来很大的方便。 （3）合理的用尽各泵的高效段 单级双吸是离心泵是给水工程中常见的一种离心泵（如SH 型、SA 型）。他们的经济工作范围（即高效段），一般在p p Q Q 05.1~85.0之间（p Q 为泵铭牌上的额流量值）。 （4）近远相结合的观点在选泵的过程中应给予相当的重视，特别是在经济发展活跃的地区和年代，以及扩建比较困难的取水泵站中，可考虑近期用小泵大 平顶山工学院市政工程系0214081-2班 《水泵及水泵站》课程设计任务书 一、课程设计的目的 1、通过课程设计，使学生所获得的专业理论知识加以系统化，整体化，以 便于巩固和扩大所学的专业知识； 2、培养学生独立分析，解决实际问题的能力； 3、提高设计计算技巧和编写说明书及绘图能力； 4、为适应工作需要打一下的基础。考虑美观以及便于施工等要求，根据可 能和合理方案进行技术经济比较选定工程枢纽的布局，建筑物的结构型式，材 料和施工方法等。 二、设计题目：海口城市净水厂送水泵站 三、设计原始资料 1、任务书 某城市所需用水量 22.8×104 m3/d，用水最不利点地面标高66.60 m、服务水头24m，泵站处的地面标高 65.3 m、水池最高水位64.60m、水池最低水位 标61.60m，经计算管网水头损失 19.93m。试进行泵站工艺设计。 2、地区气象资料： 最低气温：-5~15℃，最高气温：35~41℃，最大冰冻深度15㎝。 3、泵站地址1∕100~1∕500地形图（暂缺） 4、站址处要求抗震设计烈度为7°。 5、电源资料：采用双回路供电，电压等级为：220V、380 V、10KV。 四、课程设计内容 城镇给水厂送水泵站扩初设计。 五、设计成果： 1. 说明书：概述：包括设计依据、机组选择、台数、泵站形式和建筑面积、 启动方式等。 2.计算书：按教材中所要求步骤计算，写明计算过程并附必要草图。 图纸：泵站平、剖面图各一张（比例1∕50~1∕200）。 六、设计依据 1、《水泵与水泵站》教材 2、《给排水设计手册》第一、十、十一册 3、《快速给排水设计手册》第四、第五册 七、设计时间安排 给水排水工程泵站课程设计时间18周一周（2010年12月27日—31日），要求学生集中时间完成全部内容，时间安排如下： 1、基础资料收集 0.5d 2、泵站规模计算及运行方式确定 1d 3、水泵选型及泵房布置 0.5d 4、泵房平面图、剖面图绘制 2d 5、整理设计计算书和说明书 1d 八、设计纪律要求 １、设计中要自主完成，杜绝抄袭现象。 ２、正常上课期间所有设计学生必须到教室进行设计，上午8：00 ~ 12：00，下午2：00 ~ 3：45，不得迟到和早退。 ３、设计期间指导教师实行不定期点名制度，两次无故不到者设计成绩降级。四次无故不到者设计成绩为不及格。 ４、由于设计时间较紧，希望同学们克服困难，按时、认真完成本次设 计任务。 九、成绩评定 学生的课程设计成绩由指导老师根据学生在设计期间的设计图纸、设计计算说明书、答辩、出勤等情况综合评定。成绩分：优、良、中、及格、不及格五个等级。 其中，设计图纸占50%，设计说明书占30%，答辩占10%，出勤占10%。成绩评定标准如下： 优：能认真完成设计指导书中的要求，设计过程中，严格要求自己，独立完成设计任务，图纸整洁、绘制标注规范，设计方案合理，思路清晰，设计说明书内容充实工整，应用理论正确，有创新性。答辩正确，设计期间出满勤。 良：能较好的完成设计指导书中的要求，能独立完成设计任务，设计思路 流体机械课程设计 题目：矿井排水设备选型设计 1概述 2设计的原始资料 开拓方式为立井，排水高度为342m ，正常涌水量为655m 3/h ；最大涌水量为850m 3/h ；持续时间60d 。矿水PH 值为中性，重度为10003N/m 3，水温为15℃。该矿井属于高沼气矿井，年产量为5万吨。 3排水方案的确定 在我国煤矿中，目前通常采用集中排水法。集中排水开拓量小，管路敷设简单，管理费用低，但由于上水平需要流到下水平后再排出，则增加了电耗。当矿井较深时可采用分段排水。 涌水量大和水文地质条件复杂的矿井，若发生突然涌水有可能淹没矿井。因此，当主水泵房设在最终水平时，应设防水门。 在煤矿生产中，单水平开采通常采用集中排水；两个水平同时开采时，应根据矿井的具体情况进行具体分析，综合基建投资、施工、操作和维护管理等因素，经过技术和经济比较后。确定最合理的排水系统。 从给定的条件可知，该矿井只有一个开采水平，故可选用单水平开采方案的直接排水系统，只需要在2343车场附近设立中央泵房，就可将井底所有矿水集中排至地面。 4水泵的选型与计算 根据《煤矿安全规程》的要求，主要排水设备必须有工作水泵、备用水泵和检修水泵。工作水泵的能力应能在20h 内排除矿井24h 的正常涌水量（包括充填水和其他用水）。备用水泵的能力应不小于工作水泵能力的70%，并且工作水泵和备用水泵的总能力，应能在20h 内排出矿井24h 的最大泳水量。检修水泵的能力应不小于工作水泵能力的25%。水文地质条件复杂的矿井，可根据具体情况在主水泵房内预留安装一定数量水泵的位置，或另增设水泵。 排水管路必须有工作和备用水管。工作水管的能力应能配合工作水泵在20h 内排完24h 的正常涌水量。工作和备用水管的总能力，应能配合工作和备用水泵在20h 内排出矿井24h 的最大涌水量。 水泵必须排水能力计算 正常涌水期 h m q q Q z z B /7866552.12.120 24 3=?=== 最大涌水期 h m q q Q /10208502.12.12024 3max max max =?=== 第三讲水泵选型的设计 水泵是水泵站的主要设备，它决定着其他设备的选型配套和泵站构筑物的形式、尺寸，合理地选择水泵对降低工程造价及运行管理费用都有很大的意义。3.1 选型原则 水泵选型是根据所需的设计流量与设计扬程选泵，应满足以下要求： 1、在满足设计流量与设计扬程的情况下，应适应工况变化，即工况变化时，扬程浪费较小。 2、在长期运行中平均工作效率高，即选用效率较高的泵，运行时能使工况点落在高效段。 H较大，汽蚀余量较小 3、水泵汽蚀性能良好，即选用允许吸上真空高度S 的泵。 4、所配电机总装机容量小，避免“大马拉小车”。 5、结构合理，便于安装、维护和管理。 6、泵站投资较小。 3.2 水泵选择 3.2.1 泵型的选择 根据我国目前泵类产品生产供应情况，以及现有泵站的选用情况，中高扬程 20以上，一般用双吸离心泵如Sh型、SA型、S型中小流量的水泵站，扬程在m 10以下，目前多采用ZLB型、等，；对于低扬程大流量的雨水泵站扬程一般在m ZLQ型半调或全调式轴流泵；中扬程泵站，扬程在m ~ 10时，有较多的泵型 m20 供选，轴流泵、离心泵与混流泵性能在此范围有较大的重叠区。一般选用混流泵有较好的性能，如HB型、沅江型等。 3.2.2 结构型式的选择 水泵的结构型式一般有立式、卧式和斜式三种。 1、卧式机组，泵轴水平安装，安装精度要求比立式低，水泵电机直接置于基础上，机组荷载也直接传递给地基，机泵可分别拆卸，分别安装，便于管理，泵房结构相应简单，但占地面积较大，当建站地址较狭窄时可能增大造价。 2、立式机组，泵轴铅直安装，安装精度要求高，其转动部分是悬吊式结构， 并有较大的轴向推力，为此给设计、安装检修带来麻烦，还可能增加辅助设备。泵房为多层结构，底板标高一般较低，但电机可置于上层，有利用防洪通风，其占地面积较小，当水源水位变化较大采用卧式机组不经济时可考虑用立式机组。 3、斜式机组，泵轴与水平面呈一定夹角安装，对于中、小型机组，在岸坡上安装时选用。 总之，应根据实际情况，综合考虑，因地制宜选用水泵的结构型式。 3.2.3水泵台数的选择 所选水泵台数的多少，实际上就是水泵大、小的选择，一般而言，大泵运行效率高，台数少便于管理，减少运行与管理费用（特大水泵除外），而且占地面积小，建站投资较小，但配水灵活与供水可靠性相应减少；反之，水泵较小，台数较多时，调配灵活，供水可靠性增大，吊运方便，管理维护水平要求不高，但很麻烦。 水泵台数的多少，主要根据泵站的功能确定，如给水一级泵站一般用同一型号较大机组，二级泵站一般用一种，最多不超过二种型号的较小机组，从泵站统计资料看，水泵机组台数一般为4-10台（循环泵站除外）。 3.3选型方法 现以给水一、二级泵站为例 一级泵站：从水源取水输水至净水构筑物 1、确定需要的设计流量与设计扬程 （1）设计流量 一级泵站均匀供水，按最高日平均时流量计算 T Q Q d I α= （m 3/h ） （6-12） 式中 d Q ——供水对象最高日用水量 3()m d ，计算方法参考《给水工程》 α——考虑净水构筑物自身用水的系数1.1~05.1=α T ——泵站一昼夜工作的小时数。 （2）设计扬程 由静扬程和损失扬程两部分组成。 h H H ST ∑+= d S h h h ∑+∑=∑ 式中 ST H ——静扬程，等于净水构筑物起点设计最高水位（由净水构筑物水 1.概述 (2) 2.工艺说明 (2) 2.1工艺介绍 (2) 2.2物料性质 (2) 2.3工作温度 (2) 2.4工作压力 (2) 3.机械设计 (3) 3.1材料选择 (3) 3.2结构设计 (3) 3.3设计参数计算 (4) 4.零部件的选型 (4) 4.1法兰的选型 (4) 4.2人孔的选型 (5) 4.3容器支座的选型 (5) 5.总结 (5) 参考文献 (6) 1.概述 离心泵是工业生产中应用最为广泛的液体输送机械。其突出特点是结构简单、体积小、流量均匀、调节控制方便、故障少、寿命长、适用范围广、购置费用和操作费用较低。 离心泵依靠旋转叶轮对液体的作用把原动机的机械能传递给液体。由于离心泵的作用液体从叶轮进口流向出口的过程中，其速度能和压力能都得到增加，被叶轮排出的液体经过压出室，大部分速度能转换成压力能，然后沿排出管路输送出去，这时，叶轮进口处因液体的排出而形成真空或低压，吸水池中的液体在液面压力（大气压）的作用下，被压入叶轮的进口，于是，旋转着的叶轮就连续不断地吸入和排出液体。 2.工艺说明 2.1工艺介绍 离心泵的基本构造是由六部分组成的，分别是：叶轮，泵体，泵轴，轴承，密封环，填料函。 2.2物料性质 传输介质是清水，正常的沸点和熔点是100℃、不具有腐蚀性和毒性 2.3工作温度 介质温度不高于80℃ 环境温度不高于40℃ 2.4工作压力 允许吸入管路压力0.3MPa，泵的最高使用压力1.6MPa 3.机械设计 3.1材料选择 根据工艺参数和介质特性来选择泵的系列和材料。 （1）根据介质特性决定选用哪种特性泵，如清水泵、耐腐蚀泵和杂质泵等。介质为剧毒、贵重或有放射性等不允许泄漏物质时，应考虑选用无泄漏泵（如屏蔽泵、磁力泵）或带有泄漏液收集和泄漏报警装置的双端面机械密封。如介质为液化等易发挥发液体应选择低汽蚀余量泵、如筒型泵。 （2）根据选择安装条件选择卧式泵、立式泵（含液下泵、管道泵）。（3）根据流量大小选用单吸泵、双吸泵，或小流量离心泵。 （4）根据扬程高低选用单级泵、多级泵，或高速离心泵等。 3.2结构设计 1、叶轮是离心泵的核心部分，它转速高输出力大，叶轮上的叶片又起到主要作用，叶轮在装配前要通过静平衡实验。叶轮上的内外表面要求光滑，以减少水流的摩擦损失。 2、泵体也称泵壳，它是水泵的主体。起到支撑固定作用，并与安装轴承的托架相连接。 3、泵轴的作用是借联轴器和电动机相连接，将电动机的转矩传给叶轮，所以它是传递机械能的主要部件。 北苑宾馆酒店改扩建项目 选型方案 一、工程概况： 建筑情况：24层1栋；-3F-2F为低区(标高5.1m)由市政自来水直接供给，3F-12F为中区(标高42.69m)，13F-24F为高区（标高83.19m)，由位于地下泵房（标高-13.2m）的无负压设备加压供给，高峰期自来水压力0.2MPa。 生活用水加压区用水卫生器具： 中区：洗手盆223个，淋浴器178个，浴缸160个。 高区：洗手盆204个，淋浴器195个，浴缸195个。 现制作选型方案。 二、设计依据及产品的技术标准 1．客户提供的基本要求 2．《民用建筑电气设计规范》（JGJ/T16-92） 3．《建筑防雷设计规范》（GB50057-94） 4．《泵站设计规范》（GB/T50265-97） 5.《低压成套开关设备和控制设备》（GB7251-1997） 6．《电力装置的继电保护及自动装置设计规范》 7．《电力装置的电气测量仪表设计规范》 8．《通用用电设备配电设计规范》 9．建筑给水排水设计规范（GB50015-95） 10．给水排水设计手册·第2册 11．上海艺迈《罐式增压稳流给水设备企业标准》 三、选型方案 1、中区宾馆流量计算 根据宾馆参数计算需要加压供水的流量，洗手盆223个，淋浴器178个，浴缸160个，现按3.6.5式计算出所需小时流量: 以下为流量计算方式: Q= (3.6.5) 式中 Q ——计算管段的给水设计秒流量（L/S）； Ng ——计算管段的卫生器具给水总当量； a ——根据建筑物用途而定的系数；（查表3.6.5 得到a为2.5） 中区Ng=492.75 代入公式得设计小时用水流量为： 中区宾馆流量Q=11.10L/S*3.6=39.96m3/h 2、高区宾馆流量计算 根据宾馆参数计算需要加压供水的流量，洗手盆204个，淋浴器195个，浴缸195个，现按3.6.5式计算出所需小时流量: 以下为流量计算方式: XXXXX 学院 毕业设计(论文) 题目 学生姓名 年级专业 学号 指导教师 起止日期 20 年月日 XXXXX学院 毕业设计 (论文)任务书机电工程系班级（）姓名学号 北海职业学院 学生毕业设计（论文）成绩鉴定表 综述离心泵的完好标准 泵与风机、压缩机是流体机械的重要组成部分，一直是制冷与空调专业人士学习的基本科目。泵是输送液体或使液体增压的机械。它将原动机的机械能或其他外部能量传送给液体，使液体能量增加。泵主要用来输送液体包括水、油、酸碱液、乳化液、悬乳液和液态金属等，也可输送液体、气体混合物以及含悬浮固体物的液体。 离心泵就是根据设计高速旋转的叶轮叶片带动水转动,将水甩出,从而达到输送的目的. 离心泵有好多种.从使用上可以分为民用与工业用泵,从输送介质上可以分为清水泵、杂质泵、耐腐蚀泵等。 一离心泵的分类方式类型特点一览表 二、离心泵基本构造 离心泵的基本构造是由六部分组成的，分别是：叶轮，泵体，泵轴，轴承，密封环，填料函。 1、叶轮是离心泵的核心部分，它转速高输出力大，叶轮上的叶片又起到主要作用，叶轮在装配前要通过静平衡实验。叶轮上的内外表面要求光滑，以减少水流的摩擦损失。 2、泵体也称泵壳，它是水泵的主体。起到支撑固定作用，并与安装轴承的托架相连接。 3、泵轴的作用是借联轴器和电动机相连接，将电动机的转距传给叶轮，所以它是传递机械能的主要部件。 4、轴承是套在泵轴上支撑泵轴的构件，有滚动轴承和滑动轴承两种。滚动轴承使用牛油作为润滑剂加油要适当一般为2/3～3/4的体积太多会发热，太少又有响声并发热！滑动轴承使用的是透明油作润滑剂的,加油到油位线。太多油要沿泵轴渗出并且漂*，太少轴承又要过热烧坏造成事故！在水泵运行过程中轴承的温度最高在85度一般运行在60度左右，如果高了就要查找原因（是否有杂质，油质是否发黑，是否进水）并及时处理！ 5、密封环又称减漏环。叶轮进口与泵壳间的间隙过大会造成泵内高压区的水经此间隙流向低压区，影响泵的出水量，效率降低！间隙过小会造成叶轮与泵壳摩擦产生磨损。为了增加回流阻力减少内漏，延缓叶轮和泵壳的所使用寿命，在泵壳内缘和叶轮外援结合处装有密封环，密封的间隙保持在0.25～1.10mm之间为宜。 6、填料函主要由填料，水封环，填料筒，填料压盖，水封管组成。填料函的作用主要是为了封闭泵壳与泵轴之间的空隙，不让泵内的水流不流到外面来也不让外面的空气进入到泵内。始终保持水泵内的真空！当泵轴与填料摩擦产生热量就要靠水封管住水到水封圈内使填料冷却！保持水泵的正常运行。所以在水泵的运行巡回检查过程中对填料函的检查是特别要注意！在运行600个小时左右就要对填料进行更换。 三、离心泵的工作原理 离心泵的工作原理是：离心泵所以能把水送出去是由于离心力的作用。水泵在工作前，泵体和进水管必须罐满水行成真空状态，当叶轮快速转动时，叶片促使水很快旋转，旋转着的水在离心力的作用下从叶轮中飞去，泵内的水被抛出后，叶轮的中心部分形成真空区域。水在大气压力（或水压）的作用下通过管网压到了进水管内。这样循环不已，就可以实现连续抽水。在此值得一提的是：离心泵启动前一定要向泵壳内充满水以后，方可启动，否则将造成泵体发热，震动，出水量减少，对水泵造成损坏（简称“气蚀”）造成设备事故！ 四、离心泵的主要性能参数 （一）流量Q(m3/h或m3/s)离心泵的流量即为离心泵的送液能力，是指单位时间内泵所输送的流体体积。 （二）扬程H(m) 扬程又称为泵的压头，是指单体重量流体经泵所获得的能量。 （三）转速叶轮每分钟的旋转周数叫转数，单位为r/min . （四）效率η泵的效率为有效功率和轴功率之比。效率的表达式为：η=P e/P*100% (五)轴功率N (W或kW)泵的轴功率即泵轴所需功率，其值可依泵的有效功率Ne和效率η 计算，即 五、离心泵的性能曲线 管道水泵计算法 默认分类2008-06-23 10:04:19 阅读538 评论0 字号：大中小订阅 目录 一、几点说明. 1 第一题这本书有什麽用处？ (1) 第二题管道的直径怎样叫法？ (1) 第三题怎样选择管道材料？ (3) 二、管道水力计算. 5 第四题什麽叫做管道的流量？怎样计算管道的流量？ (5) 第五题在流速相等的条件下，Dg200管子的流量是Dg100管子的流量的几倍？ (6) 第六题有没有简单的方法，可以记住各种管子的大致流量？ (7) 第七题管道里的流速有没有限制？ (7) 第八题管道里的流量不变，他的流速会不会变化？ (8) 第九题压力和流速究竟有什麽关系？ (8) 第十题压力表上的压力大小用公斤表示（例如2公斤的压力），另外，我们又常说多少高水柱压力（例如5米高水柱的压力），它们之间有什么关系？ (9) 第十一题压力差和管道的阻力有什么不同？ (9) 第十二题管子的阻力怎样计算？ (10) 第十三题怎样使用铸铁管水力计算表？ (11) 第十四题表4的铸铁管水力计算表做了哪些简化，会不会影响计算的准确度？ (13) 第十五题从铸铁管水力计算表可以找到那些规律?. 14 第十六题知道管道阻力的规律有什么用处？ (15) 第十七题怎样具体利用表4进行计算？ (15) 第十八题表4查不到的流量、流速和阻力，应该怎样计算？ (16) 第十九题在实际工作中，究竟怎样体现一段管道的压力差产生一定的管道流速？ (18) 第二十题管道的总阻力包括哪些部分？ (19) 第二十一题管道的局部阻力应该怎样计算？ (19) 第二十二题究竟实际管道的阻力应该怎样计算？ (20) 第二十三题局部水头损失(局部阻力)的计算比较麻烦，有没有简化的计算方法？ (24) 第二十四题在一条用口径的管道上，两头的压力差定了后，管道里的流量和流速也就定了。 24 那么，管道两头真正的压力究竟反映什么要求？ (24) 第二十五题钢管的阻力能不能用表4来计算？ (25) 第二十六题小管径钢管的阻力怎样计算？ (26) 第二十七题铸铁管水力计算表(表4)对于其它的管材和流动物资的阻力计算由没有用处？ 27 第二十八题蒸汽管的流量和阻力怎样计算？ (28) 第三十题混凝土排水管道的流量和流速怎样计算？ (31) 三、水泵选择. 33 第三十一题什么叫作水泵的总扬程？ (33) 第三十二题什么叫作水泵的吸水扬程？ (33) 第三十三题水泵的型号怎样表示法？ (34) 第三十四题水泵的性能包括哪些项目？ (35) 消防稳压泵工作原理 一、消防稳压(气压)罐的工作原理 消防气压罐的消防水总容积分为3个部分，即消防贮水容积(调节容积)、缓冲水容积和稳压水容积，如图1所示。 系统平时的压力由稳压泵提供，当压力升高，达到稳压水容积的高水位时，稳压泵自动停止运行;当压力降低，达到稳压水容积的低水位时，稳压泵自动开启，将稳压水容积提升到最高水位。如此循环以保持系统的高压状态。 当发生火灾时，随着消火栓的投入使用，系统压力开始下降，当降至消防贮水容积的最低水位时，停止稳压泵，自动开启消防泵灭火。 二、消防稳压(气压)罐的设计计算 气压罐增压系统的设计计算内容主要有两个部分，即气压罐总容积的计算和每个压力控制点压力值的计算。 总容积的计算确定所选压力罐的大小，压力的计算确定稳压泵的启、停范围以及开启消防泵的压力值。 1、气压罐的总容积V 气压罐的总容积一般按公式V=βVX÷(1-αb)计算。 式中：V为气压罐的总容积m3;VX为消防水总容积等于消防贮水容积、缓冲水容积和稳压水容积之和;β为气压罐的容积系数，卧式、立式、隔膜式气压罐的容积系数分别为1.25，1.10和1.05;αb为气压罐最低工作压力和最高工作压力之比(以绝对压力计)，一般宜采用0.65～0.85。 消防贮水总容积(VX)：设置气压罐的目的是为了保证火灾发生初期消防泵没有启动之前消火栓和喷头所需的水压，这段时间约为30s。对于消火栓给水系统，按同时使用2支水枪(每支水枪流量5L/s)计，消防贮水容积为2*5*30=300L;对于自动喷水灭火系统，按5个喷头 同时开启，每个喷头以1L/s计，消防贮水容积为5*1*30=150L。当 2个系统共用气压罐时，消防贮水总容积为300+150=450L。 缓冲水容积V1一般不小于20L，稳压水容积V2一般不小于50L。 2、压力控制点压力值的计算 气压罐设4个压力控制点，如图2所示。其中：P1为气压罐最 低工作压力点或气压罐充气压力，即消防贮水容积的下限水位压力，等于最不利点消火栓所需的水压Hmin，其计算方法同增压泵;P2为 最高工作压力，即启动消防泵的压力值。按下式计算： P2=(P1+0.098)÷αb-0.098 P01为稳压水容积下限水位压力，此时启动稳压泵;P02为稳压水容积上限水位压力，即气压罐最高工作压力，此时停止稳压泵。 由于压力传感器有精度、稳定性的要求，一般使缓冲水容积的上、下限水位压差不小于0.02~0.03Mpa;稳压水容积的上、下限水位压差不小于0.05~0.06Mpa。则： P01=P2+0.02~0.03MpaP02=P01+0.05~0.06Mpa=P2+0.07~0. 09MPa 3、计算举例 一、井下排水 根据矿井开拓方式，本矿设计排水系统为一级排水，投产时在+2375m水平标高井底车场设1套井底主、副水仓及排水设施，矿井涌水由井底主、副水仓直接排至+2500m地面消防水池。 （一）、矿井不同时期井下正常、最大涌水量 根据《陇南市武都区龙沟补充勘查地质报告》预测计算，矿井最大涌水量4.5m3/h ，正常值涌水量3m3/h。涌水 PH≤5，管路敷设斜架倾角约 25°，排水垂高129m（地面消防水池+2500m，水泵标高+2375m，再加上井底车场至水仓最低水位距离 4m）。 （二）、设计依据 =3m3/h； （1）矿井正常涌水量：Q B =4.5m3/h； （2）矿井最大涌水量：Q max （3）排高：129m。 （三）、选型计算 1、所需水泵最小流量 Q1= 24Q B/20 = 24×3/20 =3.6（m3/h） 2、所需水泵最大流量 Q2= 24Q max/20 = 24×4.5/20 =5.4（m3/h） 3、排水总高度 h= 排水高度+吸水高度=125+4=129（m） 4、水泵所需扬程的估算。 HB=Hc/ηg(取0. 77∽0. 74) =129 /0.77∽0.74 =168∽175m 5、管路阻力计算 管路阻力按下式计算： （m） 式中： Hat—排水管路扬程损失m； Hst—吸水管路扬程损失m； λ—水与管壁摩擦的阻力系数，查表D=108mm钢管0.038： —管路计算长度，等于实际长度加上底阀、异形管、逆止阀、闸阀及其它L i 部分补充损失的等值长度m，计算长度取值500m； D —管道公称直径m;取0.1m； g —水流速度，按经济流速取2.0m。 V d 将各参数代入公式，经计算=38m。管路淤积后增加的阻力系数取1.7，增加的阻力为65m。 6、水泵扬程 淤积前：H=129+38=167m; 淤积后：H=129+65=194m; （四）、排水泵选择 选择MD12-50×5型矿用多级离心泵，其流量为12m3/h，扬程为250m；配用防爆电机功率30kW、进出口50mm、效率46.5%。 （五）、排水泵的工作、备用、检修台数 选择MD12-50×5型矿用多级离心泵3台，其中1台工作、1台备用、1台检修。 （六）、排水能力、电机功率和吸上真空高度校验 按管路淤积后工况参数校验排水能力，按管路淤积前工况参数校验电机功 目录 1设计题目 (2) 2设计流量的计算 (2) 2.1 一级泵站流量和扬程计算 (2) 2.2 初选泵和泵机 (3) 2.3 机组基本尺寸的确定 (5) 2.4 吸水管路与压水管路计算 (6) 2.5 机组与管道布置 (6) 2.6 吸水管路和压水管路中水头损失的计算 (7) 2.7 泵的安装高度的确定和泵房简体高度计算 (9) 3泵站附属设备的选择 (10) 3.1 起重设备 (10) 3.2 引水设备 (10) 3.3 排水设备 (10) 3.4 通风设备 (10) 3.5 计量设备 (10) 4设备具体布置 (11) 4.1泵房建筑高度的确定 (11) 4.2 泵房平面尺寸的确定 (11) 5泵站内噪声的防治 (11) 1设计题目 某给水工程净水厂取水泵站设计（0801,0802班） 此为某新建给水厂的水源工程。 （1）水量：最高日用水量为（35000＋200×座号×班级）吨/天，由于该城市用电紧张，工业用电分时段定价，为了节省运行成本，取水泵房采用分时段供水，高电费时段（6~20时）供应总日用水量的40%，低电费时段（20~6时）供应日用水量的60%。 （2）水源资料：取水水源为地表水，洪水水位标高46.00m （1%频率），枯水位标高39.25m （97%频率） （3）泵站为岸边式取水构筑物，距离取水河道300m ，距离给水厂2000m 。 （4）给水厂反应池前配水井水面标高63.05m 。 （5）该城市不允许间断供水。 （6）地质资料：粘土，地下水水位-7m 。 （7）气候资料：年平均气温15℃，年最高气温36℃，年最低气温4℃，无霜期300天。 2 设计流量的计算 2.1 一级泵站流量和扬程计算： 1．设计流量： 一天总流量：3500020023244200/t d +??= 6-20时平均设计流量：1.054420040%141326/0.3683/t h t s ??÷== 20-6时平均设计流量： 1.054420060%102784.6/0.7735/t h t s ??÷== 考虑得到安全性，吸水管采用两条管道并联的方式。一条管的设计流量为：0.773575%0.5801/580.1/t s L s ?== 2.设计扬程H ： (1）选择管径： 由查表可选择设计流量Q=580.1L/s 可选用进水管为：800mm 的管径，流量为580.1L/s 时的流速为：1.15m/s ，1000i=1.92。水头损失为： 目录 1 概述 (1) 2 工艺说明 (1) 2.1 工艺简介 (1) 2.2 物料性质 (1) 2.3 工作温度 (2) 2.4 尺寸参数 (2) 3 机械设计 (2) 3.1 材料选择 (2) 3.2 设计计算 (2) 3.2.1 泵的比转速计算 (2) 3.2.2 泵进口及出口直径计算 (2) 3.2.3 泵的计算功率 (3) 3.3 确定叶片厚度 (3) 3.4 叶片出口角的确定 (3) 4 总结 (4) 参考文献 (4) 1 概述 离心泵是化工机械和设备的基础知识，借助设计离心泵，完成满足工艺需求的化工机械和设备。 完成设计离心泵也是课程学习的主要目的，也是学习课程的好方法，目的是将所学知识运用于实践，提高综合应用理论知识分析，解决实际问题的能力。 离心泵的设计，需要查阅资料，进行一些理论计算，绘制图表、数据处理等，完成这门设计后可以提高我们在这方面的能力。 要完成离心泵的设计，必须要有足够的理论知识，还需要根据各类参考标准，按规范要求完成作品。根据指导意见修改作品。 本设计的主要包括工艺参数的确定，材料的选择和结构的确定，按照需要计算相关数据。 2 工艺说明 2.1 工艺简介 离心泵是一种用量最大的水泵，在给水排水及农业工程、固体颗粒液体输送工程、石油及化学工业、航空航天和航海工程、能源工程和车辆工程等国民经济各个部门都有广泛的应用。 本设计是清水离心泵的设计，适合应用于工业的排水、给水，也可用于农业的灌溉， 2.2 物料性质 水的熔点是0℃，沸点是100℃，无毒，没有腐蚀性 2.3 工作温度 工作温度是常温下工作 2.4 尺寸参数 （1）扬程H=35m （2）流量Q=15m3/h （3）工作介质为清水 （4）必需汽蚀余量NPSHr=4m （5）工作介质密度为1000kg/m3 3 机械设计 3.1 材料选择 本设计的工作介质是水，无毒无腐蚀性，不需要考虑材料的耐腐蚀性。主体材料可以用碳钢，价格便宜且制作方便。 3.2 设计计算 3.2.1 泵的比转速计算 本设计的必需汽蚀余量为4m，转速为2950r/min Ns=3.65×n×Q1/2／H3/4=48.3 3.2.2 泵进口及出口直径的计算 齿轮油泵工艺设计和夹具设计 第一章引言 利用油输水的想法最早出现在列奥纳多达芬奇所作的草图中。1689年，法国物理学家帕潘发明了四叶片叶轮的蜗壳油泵。但更接近于现代油泵的，则是1818年在美国出现的具有径向直叶片、半开式双吸叶轮和蜗壳的所谓马萨诸塞泵。1851～1875年，带有导叶的多级油泵相继被发明，使得发展高扬程油泵成为可能。 尽管早在1754年，瑞士数学家欧拉就提出了叶轮式水力机械的基本方程式，奠定了油泵设计的理论基础，但直到19世纪末，高速电动机的发明使油泵获得理想动力源之后，它的优越性才得以充分发挥。在英国的雷诺和德国的普夫莱德雷尔等许多学者的理论研究和实践的基础上，油泵的效率大大提高，它的性能范围和使用领域也日益扩大，已成为现代应用最广、产量最大的泵。 油泵的应用是很广泛的，在国民经济的许多部门要用到它。在给水系统中几乎是不可缺少的一种设备，如若把自来水管网当作人身的血管系统，那么油泵就是压送血液的心脏。 齿轮油泵是在原有的KS型单级单吸油泵的基础上进行的一种改进，现市面上大多的油泵，在安装叶轮时，是采用的泵轴的锥度进行定位的，这样的定位，对于轴的加工精度要求很高，在一般的小型加工单位很难达到这样的精度等级，所以通过把锥度轴变为直轴的方法来避免因为加工精度不高而导致的安装不便的弊端，同时在叶轮安装时通过加轴套的方法进行定位，这样的改进在提高轴强度的同时，加工也方便了，且其他部件的制作模具的改动也很少，生产成本也没有增加。 第二章型号意义示例及名词解释 2．1 型号名称：KS 125 —100 —200 KS：符合国际标准的用语空调制冷等领域的单级单吸油泵。 125：泵吸入口直径（mm）。 100：泵排出口的直径（mm）。 200：叶轮名义直径(mm). 2．2 名词解释 油泵：通过利用离心力输水的水泵。 单级单吸：单级是指一个叶轮，单吸是指只有一个进水口。 在油泵系列中还有双级双吸、双级单吸、单级双吸油泵，至于叶轮和进水口的数量主要是通过考虑到油泵的功率和性能参数来确定的，其中单级单吸油泵是功率和性能最简单的一种。 50108采区泵房选型 一、50108水泵选型基本参数 正常涌水量：Qz=105m3/h 正常涌水期Rz=320天 最大涌水量：Qmax=300m3/h 最大涌水期Rman=45天 排水高度：从+270水平至+310水平总计40米 二、水泵选型 1、水泵选型依据： 《煤矿安全规程》第二百七十八条规定，主要排水设备应符合下列要求：水泵：必须有工作、备用和检修水泵。工作水泵的能力，应能在20h内排水矿井24h的正常涌水量，(包括充填水及其他用水)。备用水泵的能力应不小于工作水泵能力的70%，工作和备用水泵的总能力，应能在20h内排出矿井24h的最大涌水量。检修水泵的能力应不小于工作水泵能力的25%。 配电设备：应同工作、备用以及检修水泵相适应，并能同时开动工作和备用水泵。 2、水泵的选型计算 ①正常涌水期，水泵必须的排水能力 Q B≥Qz=1.2×105=126 m3/h ②又工作面最大涌水量时，工作水泵和备用水泵的总能力应满足20h排出采区24h最大涌水量 最大涌水期，水泵必须的排水能力 Qmax≥Qmax=1.2×300=360 m3/h ③水泵必须的扬程 H B=(40+4)/0.9=49m ④初选水泵 根据涌水量QB和排水高度HB,查泵产品目录选取MD155-3*30型多级离心泵三台， BQS77-100/2-37/N型水泵一台备用,其额定流量Qe=155 m3/h和77m3/h,额定扬程He=90m和100m.额定效率为0.8 工作泵台数1台多级离心泵和1台潜水电泵:n1≥Qe Q B =232 126=0.54, 取n1=2台 备用泵台数：n 2=0.8 n 1=0.8 取n 2=1台 共计3台泵 三、确定管路系统、计算管径 1、管路趟数确定： 《煤矿安全规程》第二百七十八条规定： 水管：必须有工作和备用的水管。工作水管的能力应能配合工作水泵在20h 内排出矿井24h 的正常涌水量。工作和备用水管的总能力，应能配合工作和备用水泵在 20h 内排出矿井24h 的最大涌水量。 正常涌水时期两台泵工作，最大涌水时期三台泵工作。根据各涌水期投入工作的水泵台数，选用两趟排水管路，正常涌水期时可任意使用一趟排水管工作，另一趟备用，最大涌水期时，两管同时排水，单泵单管工作。 2、管路材料和管径的选择 由于排水高度远小于200m ，从建设经济型角度考虑，选用PE 管。 初选管径：选择排水管径是针对一定的流量寻找运转费用和初期投资费用两者之和最低的管径。由于管路的初期投资费用与管径成正比，而运转费所需的电耗与管径成反比。所以，通常用关内流速的方法求得，经济流速Vp=1.5~2.2m/s 。 排水管内径： dx=p 36004V Qe π， Qe 为额定水泵流量155 m3/h ，本次选取dx=Φ166mm ，故选择Φ200 PE 管 符合要求。 dx=p 36004V Qe π， Qe 为额定水泵流量77m3/h ，本次选取dx=Φ117mm ，故选择Φ160 PE 管 符合要求。 城市送水泵站技术设计计算书 1 绪论 泵站的日最大设计水量Qd=万m3/d。 给水管网设计的部分成果： （1）泵站分两级工作。泵站第一级工作从时至次日时，每小时水量占全天用水量的；泵站第二级工作从时至时，每小时水量占全天用水量的%。 （2）该城市给水管网的设计最不利点的地面标高为，建筑层数为8层，自由水压为36m。 （3）给水管网平差得出的二泵站至最不利点的输水管和配水管网的总水头损失为。 （4）消防流量为144 m3/h，消防时的总水头损失为。 清水池所在地地面标高为，清水池最低水位在地面以下。 城市冰冻线为。最高气温为36℃，最低气温为-35℃。 泵站所在地土壤良好，地下水位为。 泵站具备双电源条件。 2 初选水泵和电机 泵站设计参数的确定 泵站一级工作时的设计工作流量 QⅠ/(m3/h)=9 800×%=3038s) 泵站二级工作时设计工作流量 QⅡ/(m3/h)=9 800×%=4802s) 水泵站的设计扬程与用户的位置和高度、管路布置及给水系统的工作方式等有关。泵站一级工作时的设计扬程 HⅠ/m=Z c+H0+∑h+∑h泵站内+H安全=(65-58++36+++2= 其中 HⅠ—水泵的设计扬程 Zｃ—地形高差；Ｚｃ=Ｚ１+Ｚ２； H０—自由水压； ∑h=总水头损失； ∑h泵站内－泵站内水头损失（初估为）； H安全－为保证水泵长期良好稳定工作而取的安全水头（m）；一般采用1~2m。 选择水泵 可用管路特性曲线和型谱图进行选泵。管路特性曲线和水泵特性曲线交点为水泵工况点。 求管路特性曲线就是求管路特性曲线方程中的参数H ST和S。因为 H ST/m=+36++=48 所以 S/(h2×m-5)=(∑h+∑h泵站内)/Q2=+2)/48022=8×10-7 因此 H=+8×10-7Q2 根据上述公式，在（Q-H）坐标系中作出管路特性曲线，参照管路特性曲线和水泵型谱图，或者根据水泵样本选定水泵。 经反复比较推敲选定两个方案： 方案一：5台350S75A型工作水泵，其工况点如图1（方案一）； 一、设计目的及要求 （一）设计目的 （1）使学生所获得的专业理论知识加以系统化，整体化，以便于巩固和扩大所学的专业知识； （2）培养学生独立分析，解决实际问题的能力； （3）提高设计计算技巧和编写说明书及绘图能力。 （二）设计要求 1、了解和掌握泵站设计的一般方法和步骤，具备独立进行泵站设计的能力。 2、熟悉水泵选型的基本原则，掌握水泵并联特性曲线的绘制方法，学会通过方案对比确定最佳的水泵工作组合。 3、学会水泵站设计过程中设计图纸的表达方法，掌握其关键问题。 4、提高学生综合运用所学的理论知识分析问题，通过查阅资料解决实际问题的能力。 二、设计说明书(自灌式) 〈一〉设计资料及参数 （1）城市人口90000，生活污水量为140L/（人.天） （2）进水管管底高程为24.80m，管径DN600，充满度为 75 .0 DN H （3）出水管提升后的水面高程为41.80m，经320m管长到处理构筑物 （4）泵房选定位置不受附近河道洪水淹没和冲刷，原地面高程为31.80m （5）地质条件为砂粘土，地下水位高程为29.30m。地下水无侵蚀性，土壤冰冻深度为0.7m （6）供电电源为两个回路双电源（因无法设事故排出口），电源电压为10kw 三、设计计算 〈一〉、泵站工艺流程 〈二〉、选泵要求 1.选泵的主要依据：流量、扬程以及其变化规律 ①大小兼顾，调配灵活 ②型号整齐，互为备用 ③合理地用尽各水泵的高效段 ④要近远期相结合。“小泵大基础 ” ⑤大中型泵站需作选泵方案比较。 根据设计流量和设计扬程，泵站为合建式圆形泵站,进水方式为自灌式 〈三〉、相关设计计算 1.格栅的设计 （1）格栅的选择为中格栅格栅间隙20mm ，采用机械清渣 （2）过栅水头损失取0.1m ，通过格栅水头损失，一般采用0.08~0.15m （3）过栅流速0.8m/s ，一般采用0.6~1.0m/s 。 （4） 格栅倾角60°，一般采用45°~75°。 （5） 格栅间设工作台，台面应高出栅前最高水位0.5m 。工作台上应有安全和冲洗设施。 （6）)栅槽总长度L m H I I L 27.5tan 5.00.1112=+ +++=α 6.102tan 2.18.1tan 111=-=-=αB B I m 8.0212==I I m 式中：I1—渐扩部分长度，m B1—进水渠道宽度，m a1—进水渠道展开角，一般采用20° l2—渐缩部分长度，m H —栅前槽高，m 600S-75型双吸单级离心泵设计 摘要：本文主要介绍了600S-75型双吸单级离心泵的设计计算过程。主要包括离心泵的整体结构设计、水力设计计算、压水室的设计计算、吸水室的设计计算及主要零部件的校核。本设计中的离心泵是具有一个叶轮的双支撑中开式离心泵。该离心泵具有经过优化设计的双吸式叶轮，从而使离心泵所受轴向力大为减小。叶轮叶片的叶型具有良好的水力性能，具有较好的抗汽蚀性能和较高的工作效率。该离心泵采用了螺旋形压水室，泵腔中的水流量轴对称，水力性能良好，具有相对较小的水力损失。吸水室采用了半螺旋形结构，该结构吸水室的截面均分布，叶轮进口流速均匀。该离心泵具有结构简单，稳定性良好，便于安装及拆卸检修等一系列优点，并且加装有自吸装置，可以在不安装底阀，没有真空泵，不倒灌的情况下，实现自动吸水，自行启动。 关键词：双吸单级离心泵、叶轮、压水室、吸水室 The design of 600S-75 Single-stage double-suction Centrifugal pumps Abstract: This paper describes the design and calculation process of 600S-75 single-stage double-suction centrifugal pump.Mainly includes the design calculations of overall structural, hydraulic, pressurized water chamber, suction chamber and the checking of the main components .The pump in this paper is a pump with double support structure and only has one impeller. The centrifugal pump has the double suction impeller which has been optimization designed, so that the centrifugal pump axial force is greatly reduced. The hydraulic performance of the blade profile is good, .so the anti-cavitation performance and work efficiency of the pump are high. The centrifugal pump adopts the spiral pressurized water chamber, the water flow axisymmetric cavity of the pump, hydraulic performance is good and the hydraulic loss is relatively small. The Suction chamber adopts the semi spiral structure, the cross section of the structure of suction chamber are distributed, the impeller inlet velocity uniformity. The centrifugal pump has the advantages of simple structure, good stability, a series of advantages such as convenient installation and disassembly and maintenance. The self-suction device can start the pump without the valve, vacuum pump and situation. Keywords: single-stage double-suction centrifugal pump, impeller, pressurized water chamber, Suction chamber.泵站设计计算
水泵设计计算
流体机械,水泵的选型设计
第三讲水泵选型的设计
离心泵设计
水泵选型方案
离心泵设计论文解析
管道水泵计算法
消防稳压泵、气压罐的设计计算
排水泵选型计算
《泵与泵站》课程设计计算书
离心泵的设计
离心泵的设计
水泵选型计算
水泵设计计算书参照
泵与泵站设计说明书
600S-75型双吸单级离心泵设计说明书