叶轮设计计算程序
配套最大轴功率
3.
(KW)Pe
5.5
5.5
5.5
设计要求
泵轴 最大扭距Mn(N.m) 18.11 和轮
毂直 径的
最小轴径(m)
0.0126
计算
轴径d(m)
0.0160
18.11 0.0126 0.0160
18.11 0.0126 0.0160
9550*Pe/n
(Mn /0.2/τ)1/3，τ为材 料的许用切应力 按计算值选择
β"1-β1（度）
进 出 口 几 何
叶轮出口宽度b2 （m）
叶片出口安放角β 2（度）
0.0120 18.00
参
叶片数z
7
数 的
叶片出口厚度s2 （m）
0.0018
设 计
Stodola滑移系数 σ
0.8613
叶片出口的排挤系
数ψ2
0.8909
水泵单级扬程Hi 21.08 (m)
前、后盖板流线倾 斜角θ
87.0
0.0480 0.0460 6.98 0.39 0.0480 0.0220 0.78 60.00 0.39 0.1135 17.23 13.69 0.31 13.70 0.0120 20.50
轮毂直径dh(m) 0.0220 0.0220 0.0220
按键槽强度考虑
叶轮进口系数k0 3.41
3.41
3.41
按汽蚀与效率的要求考 虑
叶轮进口直径 D0(m)
0.0248 0.0248 0.0248
4. 叶轮进口直径
叶 轮
Dj计算值(m)
0.0331 0.0331 0.0331
k0(Q/3600/n)1/3 (D02+dh2)0.5
7 0.0018 0.8428 0.8991 18.79
0.0480 0.0440 6.68 0.39 0.0480 0.0220 0.78 60.00 0.39 0.1080 16.40 12.76 0.32 12.76 0.0120 23.00
7 0.0018 0.8246 0.9050 16.64
式
比转数
19.98 19.98 19.98 3.65nQ0.5/60/Hi0.75
水力效率统计规律
ηh
0.821
水力效率估算值η 0.79
h
0.821 0.79
0.821 0.79
1+0.0835*lg(Q/3600/n )1/3
根据计算值和自己的经 验估算，要考虑比转数的扣除值ຫໍສະໝຸດ 容积效率统计规律ηv
88.0
按计算值选择
根据Dj，适当选择
πnD1 /60 约等于导流壳出口圆周
流速vu6 等于叶轮进口直径Dj 约等于叶轮轮毂直径Dh Q/3600/ (( (D6) 2- (Dh) 2)
π/4) 按结构和经验选择
vm6×cosβ6
按结构和经验选择
πnD2 /60 σu2- vm2/tgβ2
Q/ηv/3600/(πD2 b2ψ2) ( (vu2)2+ (vm2) 2) 0.5 按结构和经验选择
进
口
直
径Dj
4.
叶
轮
进 口
叶轮进口直径 Dj取值(m)
0.0480
直 叶片进口直径
径Dj
D1(m)
0.0480
、D1 叶片进口线速度
及
u1(m/s)
7.29
进 叶轮进口圆周流速
口
vu1(m/s)
0.39
液 流
导流壳出口直径
0.0480
环 导流壳轮毂直径 0.0220 量
的 导流壳出口轴面流
计
速vm6(m/s)
0.0130
叶片进口过水断面
0.0129
0.0127
片 绘
面积F1（m2）
0.0020 0.0019 0.0018
型 并
叶片进口厚度
s1（m）
0.0012 0.0012 0.0012
计 叶片进口安放角β
算
1（度）
36.0
叶 片 进
叶片进口排挤系数 ψ1
0.9052
口 叶轮进口轴面流速
安
vm1(m/s)
表2-2 斜流式离心叶轮设计计算程序
步 产品型号150QJ20- 前盖板a 中间 b 后盖板c
骤
65/5
流线 流线 流线
备注
1. 流量Q（m3/h）
4
4
4
设计要求
确 水泵单级扬程
定
46
叶
Hi (m)
46
46
设计要求，可以适当调 整
轮 转速n （r/min） 2900 型
2900
2900
设计要求和标准规定， 可以适当选择
算 导叶出口安放角β
6（度）
0.78 60.00
导流壳出口圆周流
速vu6(m/s)
0.39
叶轮出口直径
D2(m)
0.1190
叶片出口线速度
u2(m/s)
18.07
5. 叶轮出口圆周流速
叶
vu2(m/s)
14.64
轮 叶轮出口轴面流速
叶
vm2(m/s)
0.30
片 叶轮出口流速
及
v2(m/s)
14.65
0.915
2.
估 容积效率估算值η
算
v
0.93
泵
0.915 0.93
0.915
1/(1+0.68ns-2/3)
0.93
根据计算值和自己的经 验估算，要考虑平衡孔
和节间泄漏的扣除值
的 圆盘损失效率统计
效
规律η'm
0.542
率 机械效率估算值η 0.87
m
0.542 0.87
0.542 0.87
1-0.7/(ns/100)7/6
按结构和经验选择 按结构和经验选择 按结构和经验选择
1-πsinβ2 /z 1-z s2/(πD2sinβ2) (u2 vu2- u1 vu1) ηh /9.81
作图选择
6 叶 轮 与
前、后盖板流线转
6
弯半径R
5.0
18.0
叶
叶片包角A
100 93.0 86.0
轮 各流线叶片进口宽
与 叶
度b1(m)
0.63
39.0 0.9076 0.66
42.0 0.9092 0.70
放 叶片进口液流角β
角
"1（度）
5.2
5.7
6.3
叶片进口冲角Δβ 1（度）
30.8
33.3
35.7
作图选择 作图选择 作图测量
πD1 b1 按结构和经验选择 初步选择一个大约数 1-z s1/(πD1sinβ1) Q/3600/(πD1 b1ψ1) argtg(vm1/(u1 -vu1))
根据计算值和自己的经 验估算
水泵效率ηp 0.639 0.639 0.639
ηhηvηj
多级离心泵效率一 般标准ηp
0.633
0.633
0.633
GB/T13007-1991，ηp＝ ηQ-ηNs＝63.5-0.2
国家专业标准规定 值ηp
0.640
0.640
0.640
井用潜水泵GB/T28162002，150QJ20
叶轮设计计算
叶轮设计计算过程设计参数取值流量Q250.006944取值0.007扬程H20转速n确定泵进出口直径泵进口直径Ds0.054520.056泵出口直径Dd0.0436160.044泵进口速度vs 2.843494 2.84泵出口速度vd 4.60599 4.6比转数ns93.6412993确定效率水利效率ηh0.8436520.844容积效率ηv0.9679350.97圆盘损失效率η′m0.923815机械效率ηm0.85总效率η0.6958780.7确定功率轴功率P 1.962ρ1000配套功率P′ 2.4 2.4K 1.2扭矩Mn7.9034487.9最小轴径d0.0104110.012[τ]35000000初步确定叶轮主要尺寸进口当量直径Do0.0474860.06Ko 3.54叶轮进口直径Dj0.060.06Dh0叶轮出口宽度b20.0080810.01Kb20.602443叶轮外径D20.1300580.13KD29.695498叶片出口角β220叶片数Z 6.0312796D10.06第一次精算叶轮外径理论扬程Ht23.6966823.7修正系数ψ0.8266670.83α0.62静矩0.003有限叶片数修正系数p0.1948190.195无穷叶片数理论扬程Ht28.321528.3叶片出口排挤系数ψ20.7850150.785δ5出口轴面速度vm2 2.252079 2.25出口圆周速度u220.0308620出口直径D2（1）0.1317810.132第二次精算叶轮外径叶片出口排挤系数ψ20.7882720.788出口轴面速度vm2 2.209513 2.21出口圆周速度u219.9659320叶轮外径D2（2）0.1317810.132说明： Δ0叶轮主要尺寸为：Dj60b210D2132叶轮出口速度叶片出口排挤系数ψ20.7882720.788出口轴面速度vm2 2.209513 2.21出口圆周速度u220.033220出口圆周分速度Vu211.61311.6无穷叶片数出口圆周分Vu2∞13.86713.867速度2900NPSHr3η进口流速vs3g9.8β120λ290填充数据计算数据给定数据不确定数据叶轮主要尺寸。
水泵设计计算
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=
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
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
° 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=
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
三元流叶轮设计流程
三元流叶轮设计流程
三元流叶轮是一种用于离心式压缩机、风机、涡轮机等设备中的重要组件，其设计流程通常包括以下几个步骤：
1. 确定设计要求和性能指标：根据设备的用途和要求，确定三元流叶轮的设计要求和性能指标，如流量、压力、转速等。
2. 建立数学模型：根据叶轮的几何形状和流场分布，建立数学模型，包括叶片数、叶片倾角、叶片后掠角、流道形状等参数。
3. 进行流场数值模拟：利用计算流体力学（CFD）软件对流场进行数值模拟，求解速度、压力、温度等物理量，并分析流场分布情况。
4. 优化叶轮结构：根据数值模拟结果，优化叶轮结构，如叶片数、叶片倾角、叶片后掠角、流道形状等，以满足性能指标和减少流动噪声。
5. 进行实验测试：对优化后的叶轮进行实验测试，验证数值模拟结果和优化效果，并进行必要的修正和调整。
6. 确定最终设计方案：根据实验测试结果和设计要求，确定最终的三元流叶轮设计方案，包括叶轮几何形状、叶片数、叶片倾角、叶片后
掠角、流道形状等参数，并进行生产制造。
需要注意的是，三元流叶轮的设计流程可能因具体设备而异，上述流程仅供参考。
在实际设计过程中，需要根据具体情况进行调整和完善。
叶轮性能参数计算程序
轮毂直径： dh（mm）
103.53
105
135
出口圆周 出口直径： 速度： D2'（mm） U2' 出口圆周 分速度： VU2 无穷叶片出口 圆周分速度： VU2∞
叶片出口 出口轴面 出口轴面 出口圆周 出口直 第二次精算 排挤系数： 速度： 速度： 速度： 径： 叶轮外径 D2（mm） Vm2 U2 Vm2' ψ 2'
a' 1' 背 面 2' 3' 4' b'
轴截面 项目 a 工 作 面 1.00 2.00 3.00 4.00 b
Ⅰ 69.44 38.51 34.26 31.20 28.89 55.36
Ⅱ 74.99 41.85 37.77 34.53 32.13 63.88
Ⅲ 82.40 47.86 43.88 40.37 37.59 74.07
模型泵后 模型泵后 圆弧半径： 圆弧半径： R3（mm） R4（mm）
39.69
项目
292.98
轴截面
490
Ⅰ 53.6 46.98 40.4
145.00
Ⅱ 75 52 44.95 50.2 41.4 Ⅲ 81
19
Ⅳ
21
Ⅴ 61.5 Ⅵ 64.6
41
Ⅶ 69 Ⅷ 74.5 Ⅸ 81.5 Ⅹ 89.5 Ⅺ 100
叶轮 叶轮 当量直径： 叶轮外径： 进口直径： 出口宽度： D0（mm） D2（mm） Dj（mm） B2（mm）
理论扬程： 修正系数： Ht ψ
193 236 241.45 276.63 相似换算法计算叶轮参数
模型泵 流量： Q（m3/h） 模型泵 扬程： H（m）
叶轮性能参数计算程序
0.87
19409.94
0.36
94.27
0.937
模型泵 转速： 模型泵宽 n（r/min） 度：b2
模型泵进口 直径：Dj
模型泵 修正模型泵 修正后模型 修正后模型泵扬 比转速： 修正模型泵宽 进口直径： 泵流量： 程： 修正系 NS H（m） 数：λQ 度：b2’ Dj’ Q（m3/h）
修正 修正系 系数：λh 数：λ
800 70.00
修正模型泵 修正模型泵 进口直径： 宽度：b2’ Dj’
1480.0
42
310
105.23
39.69
292.98
756.09
70.00
0.926
0.926
0.926
模型泵 模型泵前 模型泵前 模型泵前 模型泵进口 出口直径： 盖板倾斜： 圆弧半径： 圆弧半径： 轮毂直径： D2（mm） L2（mm） R1（mm） R2（mm） Dh（mm）
模型泵后 模型泵后 圆弧半径： 圆弧半径： R3（mm） R4（mm）
39.69
项目
292.98
轴截面
490
Ⅰ 53.6 46.98 40.4
145.00
Ⅱ 75 52 44.95 50.2 41.4 Ⅲ 81
19
Ⅳ
21
Ⅴ 61.5 Ⅵ 64.6
41
Ⅶ 69 Ⅷ 74.5 Ⅸ 81.5 Ⅹ 89.5 Ⅺ 100
Ⅶ 74
Ⅷ 81.2
Ⅸ 91.1
Ⅹ 102.2
Ⅺ
65.3 63.4 61.4 60
72.8 71.8 70.2 69.2
80.7 80.5 80.2 80.1
91.1 91.1 91.1 91.1
叶轮设计计算程序
叶轮设计计算程序
叶轮设计是涉及流体动力学和机械工程的复杂任务。
一般来说，叶轮设计的计算程序需要考虑多个因素，包括流体的性质、流体力学、材料科学以及性能优化等方面。
以下是一般叶轮设计计算程序的一些步骤和考虑因素：
1. 定义设计目标：定义叶轮的设计目标，包括性能指标、工作条件、流量范围等。
这可能包括效率、扬程、功率等方面的要求。
2. 选择工作流体：确定叶轮将要处理的流体，因为不同的流体会影响叶轮的设计参数。
3. 基础流体动力学：确定叶轮的基础流体动力学，包括入口和出口的流速、流量、压力等。
4. 叶片几何形状：设计叶片的几何形状，这包括叶片的数量、角度、厚度等。
通常使用CAD软件进行几何建模。
5. 叶轮材料：选择适当的材料，考虑到流体的性质、温度、压力等因素。
6. 性能优化：使用计算流体力学（CFD）等工具对叶轮进行性能优化，以确保其在不同工况下都能表现出色。
7. 叶轮制造：提供叶轮的详细制造图纸，包括加工工艺和质量控制。
8. 测试和验证：在实际工作环境中测试叶轮的性能，并对设计进行验证。
这可能包括实地测试或在实验室中进行试验。
1/ 2
设计计算程序通常涉及使用专业的工程软件，如CAD（计算机辅助设计）、CFD（计算流体力学）等。
叶轮设计是一个高度专业化的领域，需要深厚的工程知识和经验。
设计程序的选择也取决于具体的应用和要求。
在进行叶轮设计之前，建议咨询具有相关经验的工程师或专业团队。
2/ 2。
离心泵叶轮轴向力及其平衡计算程序
轴流泵叶轮水力模型设计参数
1 轴流泵叶轮水力模型设计参数叶轮直径D=300mm ； 转速n=1450r/min ；流量Q=380L/s ； 扬程H=6.0m ； 空化余量NPSHre<7.0m2 叶轮设计流程第一、确定转速n 和比转速n s 第二、估算泵的效率第三、确定叶轮主要结构参数（1）确定叶轮的轮毂比h d ；（2）叶片数Z ；（3）外径D 。
第四、叶片的设计（流线法、升力法、……） 第五、叶片的绘型3 叶轮基本参数的选择3.1 比转速的确定已知转速n 后，就可根据公式计算出比转速来。
轴流泵的比转速ns 一般为500-1200，但根据需要，可以超出此范围，有些资料介绍ns 的范围为400-2000.851≈851.02=65.343HQn n s =3.2 叶轮外径D 和轮毂直径d h 的确定叶轮直径D 和轮毂直径d h 应根据轴面速度Vm 的大小来确定。
轴面速度Vm 的可按下面式计算：式中 Q——设计流量n——转速Vm——液体进入转轮以前的轴面速度轮毂比D d h 与比转速s n 有关，其值根据表1或图 1选取:表1 轮毂比D d h 与比转速s n 的关系sm Q n m V /495.6380.0145007.0307.0322=⨯⨯==图 1 轮毂比D hd 与比转速sn 的关系曲线从图及表中可看出，轮毂比D d h 随比转速s n 的减小而增大，这是因为：为了减小叶片在液流中的迎面阻力，必须使叶片后面不产生漩涡层，必须要使每一计算截面上围绕翼型流动的速度环量Γ1相等。
所以根据以上叙述，选择轮毂比为3.3 叶片数Z 的选择轴流泵叶轮的叶片数Z 与比转速s n 有关，其统计数据列于表2表2 叶片数Z 与比转速s n 的关系根据上表选择叶片数Z=44 叶片各截面的叶栅计算（流线法）如果用半径为r 和（r+dr ）的两个同心圆柱面去切割轴流泵的叶轮，则得到一个包括翼型在内的液体圆环，如图2所示，如将这个圆环剖开并展开于平面上，则得到一个无限直列叶栅，如图3所示。
(来自泵企业)离心泵叶轮设计步骤
离心泵叶轮设计步骤第一步：根据设计参数，计算比转速 ns 第二步：确定进出口直径 第三步：汽蚀计算 第四步：确定效率 第五步：确定功率 第六步：选择叶片数和进、出口安放角 第七步：计算叶轮直径 D2 第八步：计算叶片出口宽度 b2 第九步：精算叶轮外径 D2 到满足要求 第十步：绘制模具图离心泵设计参数作为一名设计人员，在设计一台泵之前，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。
流量 Q 扬程 H 转速 n 效率 介质 装置汽蚀余量 特性曲线 37 60 2900 65 清水 3.3 高效率 单位：m^3/h 单位：m 单位：rpm （转/分） 设计工况的效率:% 温度、重度、含杂质情况、腐蚀性等 或给定几何吸入高度,单位：m 要求平坦、陡降，无过载（全扬程）、高效等确定泵进出口直径右图为一台 ISO 单级单吸悬臂式离心泵的实物图和装配图。
对于新入门的学习者， 请注意泵的进出口位置， 很多人会混淆。
确定泵的进口直径 泵吸入口的流速 取到 1.0-2.2m/s。
进口直径计算公式 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；对于高汽蚀性能要求的泵，进口流速可以此处下标 s 表示的是 suction（吸入）的意思 本设计例题追求高效率，取 Vs=2.2m/sDs=77,取整数 80确定泵的出口直径对于低扬程泵，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。
一般的计算公式为： Dd=(0.7-1.0)Ds此处下标 d 表示的是 discharge(排出)的意思 本设计例题中，取 Dd = 0.81Ds = 65泵进口速度进出口直径都取了标准值，和都有所变化，需要重新计算。
Vs = 2.05泵出口速度同理，计算出口速度= 3.10详细计算可参考江苏大学关醒凡教授编写的《现代泵技术手册》。
叶轮设计
【计算过程框图】最终通过编程计算，得到D2= 325 mm四、叶轮的叶片绘型4.1. 叶轮轴面投影图的绘制1.1. 作轴面投影图图4.1 叶轮轴面投影图4.1.2 检查轴面流道过水断面的变化图10－1的作法．作出断面形成线，如图4.2。
中心的轴面液流过水断面的面积f i，公式为：计算可从进口断面开始，按断面编号列表进行。
如表4.1图4.2 过水断面积变化检查i L(mm) r c(mm) b (mm) F (mm2)1 0 79.000 48.000 238142 19.023 80.646 47.372 239923 30.575 82.154 46.603 240434 49.22 89.225 43.012 241015 50.752 96.316 40.231 243346 86.674 132.113 30.245 250937 108.967 151.764 25.33 241418 124.236 165 20 20724表4.1 过水断面面积变化检查数据轴面必须与轴面流线垂直，液体从叶轮四周流出，所以轴面液流的过水断面是以过水断面形成线为母线绕轴线旋转以后所形成的抛物面，如图4.3图4.3断面面积沿流道中线变化曲线4.3 叶片进口安放角的选择与计算4.3.1正冲角取叶片进口角大于液流角，即β′1> β1，从而在叶轮进口形成正冲角Δβ，以减少进口损失，改善空化性能，改善大流量下的工作条件。
取Δβ = 3°。
4．3.2 计算过程叶片进口处的圆周速度：u1=πD1n60= 3.14×0.12×145060=9.106式中D1---叶片进口直径，m序号i 0 1 2 3 4R i0 65表4.2进口边分点半径出口边与轴线平行，因此只需将出口边四等分即得各分点。
有了进出口点，按照流道面积相等的原则可初步大致画出各条轴面流线。
然后沿流道取7 组过水断面，不断的修改各轴面流线，直至同一过水断面上各小过水断面所包含的面积相等（相对误差在3%以内）。