ZA80-200D型标准化工流程泵的设计

毕业设计说明书题目:ZA80-200D型标准化工流程泵的设计学院(直属系):能源与环境学院年级、专业:2010级热能与动力工程4班姓名:舒磊学号:312010*********指导教师:完成时间:目录摘要 (1)1前言 (2)1.1设计内容 (2)1.2设计大纲 (2)1.3毕业设计目的 (3)2离心泵叶轮水力设计 (3)2.1泵的主要参数及结构方案的确定 (3)2.2叶轮水力设计 (10)3压水室水力设计 (22)3.1蜗壳基本计算 (22)3.2画第Ⅷ断面 (23)3.3画IX，X断面 (23)3.4蜗室平面图画 (23)4其他零件设计与强度校核 (24)4.1法兰选取 (24)4.2键选取及强度校核 (25)4.3轴承的寿命计算 (25)5结论 (28)总结与体会 (29)谢辞 (30)参考文献 (31)1摘要ZA80-200D 型化工流程泵为为单级、卧式蜗壳泵。

此化工流程泵为单吸径向叶轮，从轴向吸入，而从径向排出。

它有着悠久的历史也因此体现了它技术的成熟，结构的完善性。

ZA 80-200D 型标准化工泵是一种中高比转速的离心泵。

通过网上查找和调研得出结论，然后根据关醒凡老师的《现代泵设计手册》，结合自己得出的结论，完成此次的设计。

根据查阅相关资料，采用平衡孔和平衡环配合使用的平衡方式进行轴向力的平衡。

密封方式采用单端面机械密封的方式。

此泵适合输送具有腐蚀性、有固体颗粒或者高低温的液体介质。

关键词：化工流程泵、离心泵、密封方式AbstractZA-chemical Process Pumps are single-stage, horizontal radial part volute pump, pump for leg support. Single suction, radial impeller, axial suction, radial discharge. According to the conditions of use, the use of front and rear wear ring and balancing hydraulic balancing holes. Stuffing box with cooling or heating pipe joints. Shaft seal adopts packing seal, can be single or double-end mechanical seal, and is equipped with cooling, washing or sealing system. Suitable for handling neutral or aggressive, clean or of liquids containing solids, low temperature or high temperature, working pressure; operating media temperature.Key words: chemical process Pumps, Centrifugal Pumps, Seals21前言1.1设计内容1.1.1设计参数扬程 H =30m 流量 Q =70m ^3/h 效率 η≥76% 转速 n =2950r /min 配套功率 P 配=22kw 必须汽蚀余量 NPSHr <2.0 m 输送介质相对密度 1.84 1.1.2设计任务（1）叶轮的水力设计，含叶轮参数和叶片绘型 （2）蜗壳水力设计，含蜗壳参数计算和绘型 （3）结构设计，绘制水泵总装配图 （4）完成叶轮的设计和绘型（5）轴承的受力分析和轴承的强度校核（6）翻译与专业相关外文一份（不少于3000中字）1.2设计大纲（1）．参考《现代泵设计手册》对ZA 型化工流程泵进行设计。

依据《现代泵设计手册》内的叶轮以及蜗壳水力设计方法进行水力设计，其中包括进行叶轮、蜗壳水力设计，绘制木模图。

(2).依据《叶片泵设计与实例》并参照已有的优秀化工泵实例绘制部分零件图，注意部分零件的强度及刚度要求。

(3).参考ZA 标准化工流程泵结构，画总装图。

合理选择泵的主轴和联3轴器，并进行刚度强度的校核。

(4).补充绘制其余零部件图纸，将整个过程补充完整。

1.3毕业设计目的(1)．掌握使用CAD 绘制离心泵各个零部件以及主要设计流道轴面投影图。

熟悉离心泵的水力计算过程，以及蜗壳的设计。

(2)．熟悉化工泵的工作原理以及特殊介质运送的特殊要求，知道化工泵与一般离心泵的区别。

(3).希望这次毕业设计能帮助自己对已学的知识进行整理和巩固，这样能更好的更快的融入工作环境。

2离心泵叶轮水力设计叶轮是泵的的核心部分，泵的流量、扬程、效率、抗气蚀能力以及性能特性曲线都和泵叶轮的水力设计有着很大关系。

2.1泵的主要参数及结构方案的确定2.1.1确定泵的总体结构形式和进出口直径首先选定泵的结构形式和原动机的类型，进而进行下面的计算，经过比较后最终确定。

(1).进口直径泵的进口直径即为泵的吸入口直径，是和管道相连的直径。

它在进口直径中由相应的进口流速来确定，在泵的进口中流速最好一般为3m /s 左右为好，从制造经济里面来考虑，大型泵的流速取大，以减小泵的大小，提高过流。

提高抗腐蚀能力来看，所以应该取较大的进口直径，以此来减小流速。

对于抗汽蚀性来说的话，能力要求对于指定的比较较高的泵中，在吸入的口口径小于250mm 时，吸入口的的流速s V =1.0 ~1.8 m /s 左右。

因为4本次我所做的化工泵属于小于250mm 的，所以我选取s V = 1.8m /s ，选定了吸入流速，然后确定D s 。

s D=117mm 其中取S V =1.8m /s ；结果取s D =120mm (2).泵出口直径泵的排出法兰处的管道的内径的意义也就相当于课堂中所说的泵的出口直径或者泵的排出口径。

低扬程的泵的排出口径大致可以与吸入口径长度相同；高扬程泵中我们为了减小泵的体积别太大还有排出管路直径大小，因此我们取排出口径较小吸入口径，一般我们可以取d D =（1~0.7）s D由于此化工泵扬程为30m ，则取d D =0.8s D =96mm 其中，s D 、d D 分别是泵的吸入、排出口径。

(3).泵进口速度V s =s D Q 24π=240.01940.12π⨯⨯=1.716m /s (4). 泵出口速度 V d =d D Q 24π=240.01940.096π⨯⨯=2.682m /s （5）比转速在确定比转速时应注意下列因素：①n s ＝120～210的区间，泵的效率最高，n s ＜60的泵效率显著下降； ②采用单吸叶轮，n s 过大时可考虑采用双吸式，反之，采用双吸n s 过小时，应改为单吸式；5③泵特性曲线的形状也和n s 的大小有关； ④比转速和泵的级数有关，级数越多，n s 越大。

根据此类化工流程泵的性能参数，可计算其比转速如下： n s==117 （6）水力效率h η=1+0.0835g1+0.0835 g0.8557≈0.86 （7）容积效率v η=23110.68sn -+=23110.68117-+⨯=0.97236≈0.97取v η=0.97 （8）机械效率可根据具体情况按公式估算m η=1-0.0767)100(1s n =1-0.07761()100=0.9317≈0.93取m η=0.94其中，假设轴承、填料密封等损失2% （9）总效率ηη=h ηv ηm η=0.86×0.97×0.93=0.775取η=0.78 （10）轴功率P =ηρ1000gQH = 18409.80.01943010000.78⨯⨯⨯⨯ =13.4546Kw （取ρ=1840）6（11）配套功率已知配套功率P `=22Kw选用电动机，型号为：Y180M -2 2.1.2叶轮主要尺寸的确定可以用三种方法确定叶轮的主要尺寸。

但本次设计采用美国最新叶轮设计——速度系数法以及关醒凡教授的设计方法进行设计计算。

（1）.速度系数法速度系数法是设计计算离心泵叶轮几何参数的一种常用方法。

这一方法是建立在对大量优秀水力模型统计基础上的相似计算法。

该方法借助以往的优秀模型参数，将其绘制成图表或经验公式的方法，根据比转速和叶轮几何参数之间的统计关系来确定叶轮的基本尺寸。

因此，该方法的成败与否取决于设计人员对以往的优秀泵产品的统计是否概括得充分以及图表与公式统计得是否全面。

由于现在国内使用的很多概括公式以及图表对近来的优秀泵作品的参数信息概括统计得不够全面，而且统计得样本数量未达到一定规模。

因此国内的泵产品的效率从总体上来说还是要比国外的优秀产品低2-3个百分点。

以下是利用速度系数法对叶轮几何参数的计算过程。

注：以下图表均来自于严敬教授的相关资料，资料附于说明书之后。

为保证图表的准确性，这里对原英制单位未作换算。

其中换算关系：1m =3.281ft , 1 ft =12 in , 13m =264.2U .Sgal , g =32.154 ft /2s 。

法定计量单位计算比转速关系为s n (中)=s n（美）｛4H/14.16即s n （美）=s n （中）×14.16=117×14.16=1656.72 取s n （美）=1660 ①计算Z 和β27在确定这两个参数时，从图1中可以看出，该资料室以泵的H -Q 曲线不出现驼峰为基本依据而设计的。

事实上，这两个参数对泵的H -Q 曲线形状有最根本的影响。

（由于不便将此统计图转至本说明书，在此不附带统计曲线图）在无特殊要求时，可按关死扬程大于设计扬程20％的准则作为查图依据。

由图可以读出，当比转速s n （美）=1660时，选取最佳叶片数以及出口安放角为：Z =6 片；2β=25°。

②计算2D根据设计泵的比转速和已确定的叶片数Z ，从图2中查出扬程系数u K =105，则叶轮直径2D 有：2D=1840/(/min)K n r =1840×1.05×/2950=6.498in =0.166m ③计算2b由设计泵的比转速s n 和已经确定的Z 在图3中查出无量纲的流量系数m2K =0.125，计算叶轮出口轴面速度m2C 和叶轮出口宽度2bm2C =m2K 0.125×9.945 ft /s 2b =m2220.312（U.Sgal/min ）πD （in ）Q C ψ=⨯⨯⨯⨯0.312307.539.945 3.14 6.4980.92=0.514in =13mm 其中，取2ϕ=0.92 （2）关醒凡教授水力计算法①计算D 08D 0= k4×0.075m =75mm 取查图k 0=4（ 主要考虑效率 K 0=3.5~~~4.0 兼顾效率和汽蚀 K 0=4.0~~~4.5 主要考虑汽蚀 K 0=4.5~~~5.5 ） ②计算叶轮出口直径2D2D = kD=8.59×0.161m =161mm k D =9.352k D -1s 2n （100=9.35×0.994-12117（100=8.59 其中，查表单级泵2k D 与比转速关系可取2k D =0.994 ③计算叶轮出口宽度2b2b =bk =0.76×0.0142m =14.2mm 取2b =15mmb k =0.6425s 6bn k （）100=0.64×1.04656117（）100=0.76 其中，查表单级泵2b k 与比转速的关系可取2b k =1.046 （3）严敬教授YJ6.BAS 软件优化计算程序作用：以减小中、高比转速叶轮圆盘摩擦损失和叶轮出口冲击损失之和为优化目标求解叶轮全部几何参数。