《叶片泵原理与水力设计》课程设计
单级离心泵叶轮的水力设计
学院：能源科学与工程学院
班级：1102105
姓名：
学号：
指导教师：闫国军
20 14年12月
目录
1.课程设计目的 (1)
2.课程设计任务和要求 (1)
3.设计计算说明书 (2)
4．参考文献 (7)
5.附录 (8)
1.课程设计目的
离心泵是叶片式流体机械的典型产品，叶轮是其最关键的部件。通过单级离心泵叶轮的水力设计，使学生基本掌握叶片式流体机械叶轮的设计理论、设计方法和标准的使用，培养学生能够综合运用所学的基础理论、基本知识和基本技能，提高学生训练分析和解决实际问题的能力。为毕业后能够从事叶片式流体机械的产品设计工作奠定良好的基础。
2.课程设计任务和要求
设计题目：单级离心泵叶轮的水力设计
设计参数：q=200 m 3/h ，H=50 m ，n=1450 r/min ， (NPSH)r =2.7
工作量：1. 设计计算说明书1分
2．叶轮木模图1（A3图纸）
3.设计计算说明书
已知主要参数q=200
3/m h =0.056m 3/s H=50m n=1450r/min (NPSH ）r=2.7
一.主要参数确定。
1.确定泵进出口直径
（1）泵进口直径
根据流量q=2003/m h ，查表6.1取流速c s =2.83，
则D s =s c q π4=83
.2*056.0*4π=0.159（m ） 参考标准取D s =160mm
（2）泵出口直径
s d D D )7.0~1(==（0.7-1.0）*=112-160mm
取d D =140mm.
（3）进出口速度
c s = 4q/D s 2
π=2.79m/s
c d =4q/D d 2
π=3.64m/s
2.空化计算
（1）泵安装高度
介质为常温清水，ρg p v
=0.24 ，取进口管路损失h c =0.5m
NPSH a =1.3*NPSH r =3.51 h g =ρg p
a -h c -ρg p
v
-NPSH a =10.33-0.5-0.24-3.51=6.08
（2）泵空化余量
NPSH r =2.7
（3）泵空化比转速
4
3
62.5r NPSH q n C ==913.9 3.比转速
6.6650056
.0145065.365.34
3
43=??==H Q n n s
4.确定泵的效率
（1）.水力效率
=h η3lg 0835.01n q +=0.877
（2）.容积效率
0000
3/20.9610068.011=?+=-s
v n η
（3）.机械效率
圆盘摩擦损失效率
888.0)100/(1
07.016/7,=-=s
m n η
假定轴承，填料损失为2%，则机械效率m η=0.870
（4）.泵的总效率
η=h v m ηηη=0.732
5.泵轴最小轴径的确定
（1）泵轴功率 P=ηρ1000gqH
=37.49kw
（2）计算配套功率
P ,=KP=44.99kw
（3）泵轴转矩 Mn=9.95*1000*n P ,
=296.31N ?m
（4）泵轴最小轴径
泵轴材料选45钢，[τ]=49MPa ，泵轴最小轴径为 d=3][2.0τMn =31.2mm 取d=32mm
二、确定叶轮主要直径
1.叶轮进口当量直径
D 0=30n q k =119.66mm=120mm
根据C=913.9 0k =3.54
2.叶轮进口直径
单级离心泵，轴向吸入进口，d h =0
D j =2
2
0h d D +=120mm
3.叶轮出口宽度
499.0_456.0)100
)(7.0_64.0(652==s b n K 0169.0_0154.03
22==n q K b b 取2b 适当扩宽为0.18 4.叶轮外径
212)100
)(6.9_35.9(-=s D n K =11.47_11.76 D 2=32n
q K D =0.388——0.398 D 2=390mm
三、确定叶片出口角、叶片角
（1）叶片出口角
根据n s =66.6，属于较低的比转速叶轮，选取较大的叶片出口角，以减小叶轮外径，从而减小圆盘的摩擦损失，提高效率，选取。402=β。
（2）叶片数确定
取叶片进口边直径D 1=0.93D j =0.93*120=111.6mm=112mm
设叶片进口角301=β，则z=)2
sin()()(5
.6211212ββ+-+D D D D =6.72 取z=7。
四、画轴面投影图
1.根据叶轮的主要尺寸D j 、D 2、b 2，参考相同比转速的叶轮，初步画出叶轮的轴面投影图，见附图1.
2.轴面流到过流面积检查
作切圆，分8——12点计算轴面流道过流面积，进口部分分点多一些。做出过流
面积随切圆中心位置L 的变化曲线，应符合直线变化，附图2。
五、精算叶轮外径
按速度系数法初步确定的叶轮主要尺寸。
1.第一次计算
（1）理论扬程
H t =h H
η=57.00
（2）无穷叶片数理论扬程
按直锥形吸水室，取系数α=0.62，则：)601(2。βαψ+
==1.03
按轴面投影图计算静矩，取分点间距20mm i i R S S ∑?==0.02*（32+36+43+51+64+76+89+105+123+146+164+182）/1000=0.022m 2 P==zS
R 22ψ0.2518 H ∞t =（1+P ）H t =71.3526
（3）出口圆周速度
取2δ=4mm ，2λ=90，则排挤系数
22
2222)sin cot (11λβπδψ+?-=D z =0.964 v
b D q m
c ηψπ2222==2.745 ∞++=t m m gH c c u 22
2222)tan 2(tan 2ββ=28.130 （4）叶轮出口直径
n
u D π2260==0.3707
2、第二次计算
（1）叶片出口排挤系
22
2222)sin cot (11λβπδψ+?-=D z =0.9625 （2)出口轴面速度
v
b D q m
c ηψπ2222==2.898 （3）出口圆周速度
∞++=t m m gH c c u 22
2222)tan 2(tan 2ββ=28.227 （4）叶轮外径
n
u D π2260==372mm ， 近似于370mm ，不再计算。 六、划分流线及流线分点
（1）按最后设计结果D 2=370mm 修改投影图。
（2）划分流线。划分三条流线，前后盖板为a ，c 流线，按一元理论划分中间流线。
（3）取相邻两轴面夹角 7=?θ，按作图分点法对a 、b 、c 三条流线进行分点。
七、计算叶片进口角
(1)叶轮进口圆周速度
D a 1=7.8cm D b 1=6.3cm D c 1=5.5cm
60
11n D u a a π==5.92
60
11n D u b b π==4.78 6011n D u c c π==4.17 （2）叶片进口轴面液流过流断面面积