离心泵设计计算表

化工常用离心泵参数计算表格
泵性能参数
名称取值单位
流量100.00m^3/h
安装高度 S 5.00m
排出高度 D15.00m
效率67.00%
扬程20.97m
入口压力 P241.0004591kPa(绝压 )
入口压力
P3271.397252
绝压kPa()
压差230.40kPa
NPSHa 3.88128866m
有效功率 Ne 5.83kW
轴功率 N8.70kW
物料参数
操作容器内压力
液体密度ρ1020.00kg/m^3
液体黏度μ0.001004Pa*s吸入容器内操作压力
0Mpa(G)饱和蒸汽压 Pv 2.3387Ka(绝压 )T1
液体流速 u0.56588425m/s排出容器内操作压力
0Mpa(G)雷诺数143725.582-T2
管件参数
名称取值单位名称取值单位管内直径 DN250mm绝对粗糙度0.2mm 直管长度 L150.00m直管摩擦因数0.01859257-弯头数目12个弯头局部阻力系数0.75-
截止 (球)阀数目5个截止阀阻力系数 6.4-底阀数目4个底阀局部阻力系数 1.5-
其它管件数目0个局部阻力系数0-
直管阻力损失0.18212929m液柱进出口阻力损失0.02448952m液柱管件阻力损失0.76733835m液柱。

D150-100型多级离心泵第一部分. 泵的主要参数 流量：150h m 3 单级扬程：100m 级数：6~10级 转速：2950min r 效率：%70必需气蚀余量：4.8m第二部分. 吸入与压出口径的确定取吸入口速度0)8.0~5.0(v s v =≈3s m 则吸入口径为s D ：=⨯==3785.03600/150785.0.s v Q s D 0.133m取离心泵系列中的标准口径s D =0.15m =150mm ，此时泵吸入口流速为s v ：215.0785.03600/1502785.0⨯==sD Q s v =2.36s m 对于多级泵，取泵出口直径与进口直径相同，则压出口径为Dy ： ==s D y D 0.15m第三部分. 部分参数的估算与确定 该泵为分段式多级泵 3.1. 计算比转数s n ：4365.3HQ n s n ==431003600150295065.3⨯⨯=69.5 泵的气蚀比转数为 438.43600/150295062.54362.5⨯⨯=∆=r h Q n C =1043 计算所得的气蚀比转数是可以达到的，因此所确定的转速是合适的。

3.2. 估算泵的效率：容积效率v η：961.0325.6968.0113268.011≈-⨯+=-+=sn v η水力效率ηh ： 865.0329503600/150lg 0835.013lg 0835.01≈⨯+=+=n Q h η 机械效率ηm ： 904.0675.69116711≈+=+=s n m η 总效率η：751.0904.0865.0961.0≈⨯⨯=⋅⋅=m h v ηηηη总效率大于所要求的效率70％。

3.3. 求泵轴功率和电机的选择： 泵的单级轴功率P i 为：360070.0100015010098061000⨯⨯⨯⨯==ηγi QH i P =58.3kW 根据GB5659－85中规定，电机的功率N 电≥K P P ＝K P ·i ·P i （其中K P 为系数）。

轴的强度与刚度计算1。

0输入数据1)设计流量Q1500(m3/h)2)设计扬程H40(m)3)设计转数n1450(r/min)4)设计效率η0.855)介质温度T(℃)6)介质粘度ν(m2/s)7)介质密度ρ1000(kg/m3)8)介质饱和蒸汽压Pv(kgf/cm2)9)轴材料允许切应力τ55000000(N/m2)Pa10)轴材料的屈服极限σs 6.37E+08(N/m2)Pa11)轴材料的弯曲极限σb8.34E+0812)轴材料的弯曲疲劳极限σ-1 3.55E+08(N/m2)Pa13)轴材料的剪切疲劳极限τ-1 2.04E+08(N/m2)Pa14)轴材料的弹性模量E2100000kg/cm215)弯矩单独作用时的有效应力集中系数kσ 1.6916)扭矩单独作用时的有效应力集中系数kτ 1.6117)弯矩单独作用时的绝对尺寸影响系数εσ0.7318)扭矩单独作用时的绝对尺寸影响系数ετ0.7819)弯矩单独作用时材料对应力循环不对称性的敏感性系数ψσ0.120)扭矩单独作用时材料对应力循环不对称性的敏感性系数ψτ0.0521)轴表面质量系数β122)叶轮外径D20.4(m)23)叶轮出口宽度B20.1(m)24)叶轮动不平衡余量Gc 1.5(g)25)叶轮重量Gy245(N)26)轴重量Gz258(N)E:\LK30轴.SLDPRT27)联轴器重GL20(N)27)插入轴的三维及二维图已确定轴段各尺寸） 3。

0计算作用在轴上的载荷3.1径向力1）水力径向力设计流量时与隔舌夹角195°50%设计流量时与隔舌夹角135°因隔舌角为60°，故：F sjx=Fsj*COS75°-1680.41设计流量时第三象限Fsj*COS15°26511.8650%设计流量时第三象限Fsjy=Fsj*SIN75°-6254.78设计流量时第三象限Fsj*SIN15°7100.06150%设计流量时第三象限2)叶轮不平衡量引起的径向力F yp=1.12*9.8*10-9Gc*n2*D/22= 6.930176N3)转子重量叶轮G1=245N悬臂轴G2=258N3.2轴向力这里我们认为轴向力为零3.3扭矩M=Mn=1520.252N.m全部加在Y方向上）yp-134.433N.m2120.949N.m-480.228N.m588.1593N.m498.6892N.m2200.99N.m-352.887N.m5567.491N.m-1260.6N.m1543.918N.m1309.059N.m5777.598N.m-470.515N.m7423.322N.m-1680.8N.m2058.558N.m1745.412N.m7703.465N.m 444.3436N.m -7010.41N.m1590.949N.m -1940.41N.m 1651.835N.m 7273.998N.m 107.3922N.m 469.4983N.m3Cr135.1aσa=M x ===2120.94950%设计流量时M y ==-480.782设计流量时=587.604950%设计流量时W= 3.01E-05σa=16593879设计流量时7315467050%设计流量时5.2弯曲应力幅常量：σmσm=M c==σm=18428.395.3切应力幅变量：τaτa=0.25τ=59625525.4切应力幅常量：τmτm=τ=238502075.5求疲劳安全系数：n 1)弯曲疲劳安全系数：n σn σ===2)n τ==3)n===4)所以所设计的轴是满足疲劳强度要求的。

某工厂用钢管从水井中抽水送往水塔,要求流量为90t/h,水井和水塔的水面稳定,其间的垂直距离为20m,水温20℃,水井水面与地面的距离为6m.试解决下列问题：⑴选择输水管,并画出示意图；⑵选择合适的泵；⑶求泵的轴功率和电机功率；⑷确定泵的安装位置；⑸确定泵的工作点、损耗在阀门上的轴功率、每年(按330天计)用电损失为多少万元；⑹现若流量需加大到100t/h,可采取什么措施? 附加条件:总管长为150m,水井到泵入口管长1 0m.吸入管路上装有带滤网的吸水底阀一只,90度弯头1个;排出管路上装有闸阀一只,90度弯头7个.已知：Q=90t/h，20℃井水1.管径估算1.1 出口管径估算假设u=2m/s，计算管内径d＝126mm，选钢管φ140x5，内径d＝130mm流速u＝1.884m/s1.2 入口管径估算假设u=1.5m/s，计算管内径d＝145mm，选钢管φ168.3x5.6，内径d＝157.1mm流速u＝1.292m/s2.出口压力降△Po2.1 静压降△Ps ＝(Z2-Z1)ρg /103 = 14x1000x9.81/1000 = 137.34 KPa2.2 直管压力降△Pf1 ＝(λL/d )*( u2ρ/2)/ 103Re ＝duρ/μ＝130*1.884*1000/1 = 244920取ε＝0.4，则ε/d ＝0.4/130 ＝0.0031查λ＝0.031计算△Pf1 ＝(0.031*140/0.13)*(1.8842*1000/2)/ 103 = 59.25 Kpa2.2 局部压力降△Pf2 ＝(λ∑Le/d )*( u2ρ/2)/ 103查闸阀Le ＝8d ＝8*0.13 ＝1.04m90o弯头Le ＝16d *7个＝16*0.13 *7＝14.56m△Pf2 ＝(0.031*(1.04+14.56)/0.13)* (1.8842*1000/2)/ 103 = 6.6 Kpa 2.3 进入水箱压力降△Pk ＝(K-Kv)*( u2ρ/2)/ 103＝（0.5-1）* (1.8842*1000/2)/ 103＝－0.887 Kpa2.4 速度压力降△Pn ＝（u22－u12）ρ/2/ 103＝1.8842*1000/2/ 103＝1.775 Kpa2.5 出口压力降△Po ＝△Ps ＋△Pf1 ＋△Pf2 ＋△Pk ＋△Pn＝137.34＋59.25＋6.6＋0.887＋1.775＝205.852 Kpa3.进口压力降△Pi3.1 静压降△Ps ＝(Z2-Z1)ρg /103 = 6x1000x9.81/1000 = 58.86 KPa3.2 直管压力降△Pf1 ＝(λL/d )*( u2ρ/2)/ 103Re ＝duρ/μ＝157*1.292*1000/1 = 202844取ε＝0.4，则ε/d ＝0.4/157＝0.00255查λ＝0.031计算△Pf1 ＝(0.031*10/0.157)*(1.2922*1000/2)/ 103 = 1.648 Kpa3.3 局部压力降△Pf2 ＝(λ∑Le/d )*( u2ρ/2)/ 103查底阀Le ＝420d ＝420*0.157 ＝65.91m90o弯头Le ＝16d *1个＝16*0.157 *1＝2.512m△Pf2 ＝(0.031*(65.91+2.512)/0.157)* (1.2922*1000/2)/ 103 = 11.276Kpa3.4 由水井抽出压力降△Pk ＝(K＋Kv)*( u2ρ/2)/ 103＝（0.5＋1）* (1.2922*1000/2)/ 103＝1.252 Kpa3.5 速度压力降△Pn ＝（u22－u12）ρ/2/ 103＝1.2922*1000/2/ 103＝0.835 Kpa3.6 入口压力降△Pi ＝△Ps ＋△Pf1 ＋△Pf2 ＋△Pk ＋△Pn＝58.86＋1.648＋11.276＋1.252＋0.835＝73.871 Kpa4.泵的流量选Q = 1.15 * 90 = 103.5 m3/h5.泵的扬程H = △Pi + △Po = 73.871 +205.852=279.723 Kpa选扬程H’=1.1*27.97=31 m6.泵的轴功率假设η＝70％，N ＝ QρgH /(1000η)= 103.5 /3600*1000*9.81*31/(1000*0.7)=12.5kw 7.泵的电机功率N’= KN/ηt = 1.15*12.5/1=14.375≈15KW8.泵的安装高度h ＝P1/（ρg）－△Pi－P V/（ρg）－NPSHa＝105/(1000*9.81) －7.3871 －2400/（1000*9.81）－NPSHa＝2.56－NPSHa如果泵安装在地面上，h ≈ 6 +0.4 mm =6.4m则NPSHa＝－3.84 m选用离心泵的NPSHr < 2.84 m9.损失在阀门上的轴功率闸阀＋底阀的压力降为＝0.44＋10.862＝11.3 Kpa ＝1.13 m损失的轴功率N’= 1.13/H’ *N = 1.13/31 *12.5 =0.456 KW330天用电损失：0.635 * 0.456 *330*24 = 2293.3152元10.如果流量需要加大到100t/h，可以选泵的流量115m3/h，进出口管径不变，重新核算压力降，选定扬程、安装高度和气蚀余量。

离心泵（1）NPSHa的计算泵有效的净正吸入压头正常流量下泵吸入管道和排出管道的压力降ΔP 1： 2.23KPa 按《管道压力降计算》（HG/T 20570.7-95)第一章“单相流（不可压缩流体）”中方法ΔP 2：7.32KPaΔP=（L+Le)×单位管压降 注意将单位mmH2O换算为KP泵进出管道其他压降ΔP e1：0KPa 正常流量下管线上设备压降ΔP e2：70KPa输入：P1:100KPa 泵吸入侧容器最低正常工作压力Pv:36KPa 泵进口条件下液体饱和蒸汽压γ:0.79相对密度H1:0.4m 从吸入液面到泵基础顶面的垂直距离，灌注时取+，吸上取-ΔPe1:0KPa 正常流量下泵吸入官道上设备压力降之和（包括设备管口压力降）ΔP1:20KPa从吸入容器出口至泵吸入口之间的正常流量下管道摩擦压力降K： 1.2泵流量安全系数，设计流量与正常流量之比输出：NPSHa:4.941994mNPSHa与NPSHr之间的差值一般在0.6～1之间（2）泵吸入条件计算正常流量下泵的吸入压力输入：P1:100KPa Pv:36KPa γ:0.79H1:0.4m ΔPe1:0KPa ΔP1:20KPaKacc： 1.2输出：Pns:74.29996KPa设计流量下泵的吸入压力输入：P1:101KPaγ:0.99H1:0.5m ΔPe1:0KPa ΔP1: 2.23KPa Kacc：1K： 1.15输出：Pds:102.9068Kpa泵的最大吸入压力输入：P1max:101KPa 泵吸入侧容器可能出现的最高压力H1max: 5.5KPa 可能产生的最高液位γ:0.99输出：Ps.max:154.4155Kpa(3)泵压差和泵排出压力计算1泵压差计算a 泵出口无控制阀的系统设计流量下，泵最小压差ΔPp.min 输入：P2:588.4Kpa 泵排出侧容器正常出现的最高压力H2:26.8m 泵出口必须达到的最高点距泵基顶面的垂直距离ΔP2：7.32Kpa 正常流量下排出管路压力降ΔPe2：70Kpa 正常流量下排出管路设备压力降H1acc:0m 往复泵吸入管道加速度损失离心泵取0H2acc:0m 往复泵排出管道加速度损失离心泵取0P1:101KPa γ:0.99H1:0.5m ΔPe1:0KPa ΔP1: 2.23KPaKacc：1往复泵脉冲损失系数，离心泵Kacc取1K： 1.15输出：ΔPp.min:Kpa圆整ΔPp.min经取整后加30KPa即为泵设计流量下泵的压差ΔPΔP:878Kb 泵出口有控制阀的系统初选控制阀输入：Vdv:37.49m³/h 通过控制阀的设计流量γ:0.99ΔPn:70Kpa 控制阀压降经验数据，一般取70KPa输出:Cvc（设计）:设计流量时控制阀允许压降下的计算流通系数选择控制阀，确定DN、Cv 输入：Vdv:37.49m³/h Cv:50γ:0.99输出：ΔPv.m:55.6578Kpa设计流量下，泵最小压差ΔPp.min 输入：P2:588.4Kpa 泵排出侧容器正常出现的最高压力H2:26.8m 泵出口必须达到的最高点距泵基顶面的垂直距离ΔP2：7.32Kpa 正常流量下排出管路压力降ΔPe2：70Kpa 正常流量下排出管路设备压力降H1acc:0m 往复泵吸入管道加速度损失离心泵取0H2acc:0m 往复泵排出管道加速度损失离心泵取0P1:101KPa γ:0.99H1:0.5m ΔPe1:0KPa ΔP1: 2.23KPaKacc：1往复泵脉冲损失系数，离心泵Kacc取1K： 1.15ΔPv.m:55.6578KPa输出：ΔPp.min:903.6856Kpa 圆整ΔPp.min经取整后加30KPa即为泵设计流量下泵的压差ΔPΔP:933K 正常流量下控制阀允许压降输入：ΔPv.m:55.6578KPaΔP:933KΔPp.min:903.6856KpaΔP1: 2.23KPa ΔP2：7.32KpaK： 1.15Kacc：1ΔPe1:0KPa ΔPe2：70Kpa 输出：ΔPv:110.6271Kpa一般控制阀允许压降要占整个管道系统可变压降的25%以上（正常工作条件下），并且正常流量下控制阀计算流通系数输入：Vnv:32.6m³/h γ:0.99ΔPv:110.6271Kpa 输出：Cvc(正常）:30.83929流通系数比Cvc(正常）/Cv:0.616786 正常流量时控制阀允许压降下的计算流通系数Cvc与所选控制阀本身流通系数Cv之比为控制阀工程直径小于或等于管道工程直径可变压降比：1.43077泵压头（扬程）输入：ΔP：933Kpa γ:0.99输出：H:96.06771m正常流量下泵的排出压力输入：Pns:103.626KPaΔP：933Kpa 输出：Pnd:1036.626Kpa设计流量下泵的排出压力输入：Pds:102.9068KpaΔP：933Kpa Pdd:1035.907Kpa泵的最大关闭压力输入：Ps.max:154.4155KpaΔP：933Kpa 输出：Pc.max:1274.016Kpa往复泵（1）NPSHa的计算泵有效的净正吸入压头正常流量下泵吸入管道和排出管道的压力降ΔP 1：7.76KPa 按《管道压力降计算》（HG/T 20570.7-95)第一章“单相流（不可压缩流体）”中方法ΔP 2：16.72KPaΔP=（L+Le)×单位管压降 注意将单位mmH2O换算为KP泵进出管道其他压降ΔP e1：0KPa 正常流量下管线上设备压降ΔP e2：0KPa输入：L1:11.5m 泵吸入管道直线长度Vd: 1.65m³/h 泵的设计流量C:0.2泵型系数D1:31mm 泵吸入管道内径Kl: 1.4液体校正系数R:62min-1往复泵往复次数L2:32.52m 泵排出管道直线长度D2:31mm泵排出管道内径输出：H1acc: 6.295853m 往复泵吸入管道加速度损失H2acc:17.80358m往复泵排出管道加速度损失输入P1:101KPa泵吸入侧容器最低正常工作压力Pv: 2.33KPa泵进口条件下液体饱和蒸汽压γ: 1.03相对密度H1:0.5m从吸入液面到泵基础顶面的垂直距离，灌注时取+，吸上取-ΔPe1:0KPa正常流量下泵吸入官道上设备压力降之和（包括设备管口压力降）ΔP1:7.76KPa从吸入容器出口至泵吸入口之间的正常流量下管道摩擦压力降K： 1.1泵流量安全系数，设计流量与正常流量之比Kacc:2往复泵脉冲损失系数输出：NPSHa:0.252226m该值太小，不符合设计规定，可通过提高碱液槽标高，或加大吸入管径改变配管，减少NPSHa与NPSHr之间的差值一般在0.6～1之间（2）泵吸入条件计算正常流量下泵的吸入压力输入：P1:101KPa Pv: 2.33KPa γ: 1.03H1:0.5mΔPe1:0KPa ΔP1:7.76KPa K： 1.1 Kacc:2H1acc: 6.2958m输出：Pns:17.18065Kpa 设计流量下泵的吸入压力输入：P1:101KPa Pv: 2.33KPa γ: 1.03H1:0.5mΔPe1:0KPa ΔP1:7.76KPa K： 1.1 Kacc:2H1acc: 6.2958m输出：Pds: 4.879098Kpa泵的最大吸入压力输入：P1.max 101Kpa H1.max 2.2m γ: 1.03输出：Ps.max:123.2295Kpa(3)泵排出条件计算(以下为泵出口无控制阀的系统，若泵出口有控制阀见离心泵部分）泵最小压差输入：P1:101KPa Pv: 2.33KPa γ: 1.03H1:0.5m ΔPe1:0KPa ΔP1:7.76KPaK： 1.1Kacc:2H1acc: 6.2958mH2:14.8m ΔPe2:0KPa ΔP2:16.72KPa H2acc:17.80358m P2:3000KPa 输出：ΔPp.min:3405.482Kpa 圆整ΔPp.min经取整后加30KPa即为泵设计流量下泵的压差ΔPΔP:3436KPa泵压头（扬程）输入：ΔP：3436Kpa γ: 1.03输出：H:340.0532m正常流量下泵的排出压力输入：Pns:17.18065KPaΔP：3436Kpa输出：Pnd:3453.181Kpa 设计流量下泵的排出压力Pds: 4.879098KpaΔP：3436KpaPdd:3440.879Kpa流体）”中方法计算单位管长压降和当量长度泵的压差ΔP泵的压差ΔP条件下），并且控制阀正常流量下允许压降值要大于70KPa 制阀本身流通系数Cv之比为0.5～1流体）”中方法计算单位管长压降和当量长度改变配管，减少弯头，降低管系压力降，以满足NPSHr的要求泵的压差ΔP。