单级单吸离心泵设计举例-奔腾泵业集团

§1 单级单吸卧式离心泵 设计举例

编制：长沙奔腾泵业(集团)有限公司 校对： 审核：

二零零玖年元月 目 录 一、技术设计依据 ....................................................................... 1 二、一般说明 ............................................................................... 1 三、设计参数 ............................................................................... 2 四、水力性能设计计算 ............................................................... 2 五、设计修改情况简要说明： ................................................. 13 - - 1

§1 单级单吸卧式离心泵设计举例 一、技术设计依据 本设计依据《100FN-65型熔融尿素泵技术任务书（100FN-65JR）》

二、一般说明 1．设计内容 a．100FN-65-315型泵（ns＝47）水力模型设计； b．100FN-65型熔融尿素泵专用零件的结构设计和强度计算。 2．结构设计简要说明 泵的结构型式和外形尺寸按国际标准ISO2858-1975的规定。 填料函的空腔尺寸按国际标准ISO3069-1974的规定。 机组底座安装尺寸因熔融尿素泵所选用的电机机座号与国际标准ISO3661-1977规定的电机机座号不相同，故暂不按ISO3661-1977的规定。 考虑到熔融尿素泵的特殊使用情况，根据《1740尿素设备合同》和《技术任务书（100FN-65JR）》的要求，在结构设计时采用了下列几点措施； a． 泵体吸入侧加保温夹套，夹套为铸造结构。夹套的上方有保温蒸汽进出口接头，下方有蒸汽冷凝液排放孔。 b．填料函外相应于填料环处开有两个管螺纹接头，分别用于蒸汽冷凝液冲洗和向填料函内注入油脂。 c． 填料压盖采用分半式水冷填料压盖，必要时可淋入冷却水。 d．轴承部件选用CB30-82-50标准轴承部件。 e． 叶轮背面加平衡筋，以便平衡轴向推力和降低填料函前面的压力。 3．材质选用情况 根据《1740尿素设备合同》要求和技术任务书（10FN-65JR）的规定，泵体、泵盖、叶轮、填料压盖等与尿素熔融液接触的零件材质选用ZG1Cr18Ni9，轴套选用Cr18Ni12Mo2Ti，主轴选用1Cr18Ni9。 不与被输送介质接触的零件选用HT200。 - - 2

联轴器罩用铝板材质。 4．水力模型设计作了三个方案，通过铸铁叶轮的水力性能试验，有两个设计方案达到了要求，本计算书仅整理现已采用的设计方案。

三、设计参数 根据《100FN-65型熔融尿素泵技术任务书》的要求，设计参数为： 流量：Q＝100 m3/h＝0.0278 m3/s 扬程：H=125m 转速：n=2900rpm 效率：η=60% 汽蚀余量：（NPSH）r=3.2m 比转速ns和汽蚀比转速C计算：

四、水力性能设计计算 （一）各种效率估算 1．容积损失 本设计采用平衡筋结构，容积损失只发生在密封环间隙和轴封部位。 （1）密封环处泄漏量q1计算：

根据计算，叶轮吸入口径D0≈φ110～115，密封环将选用B2106-72-130，间隙宽度b=0.25mm，间隙平均直径Dw=φ129.75mm，间隙长度l=18mm，间隙两端压差ΔHw≈0.6H=0.6×125=75m。取圆角系数720.，磨擦系数λ=0.04。以这些数值代入公式得： s/m......q...33000250201800401 1033275892720501000250129750

（2）轴封泄漏量q2估算 轴封采用填料密封，在正常情况下泄漏量应控制在10～15 cc/min， 取 q2=15cc/min=0.9×10-3 m3/h

8.11352.30278.0290062.5)(62.54.471250278.0290065.365.343434343rNPSHQnCHQnns

wblwHgbDq25.0121- - 3

（3）总泄漏量q h/m...qqq33321 388981090360010332

（4）容积效率η0计算 按上述计算的泄漏量q计算容积效率η0：

按半经验公式估算： 取η0=93% 2．机械效率ηM按半经验公式计算：

3．水力效率ηr： 按半经验公式计算： 两种计算结果相符，取ηr=88%。 （二）叶轮设计计算： 1．计算叶轮入口直径D0和叶片进口边直径D1。 （1）入口流速V0和D0

取：D0=φ115。

%2.923899.81001000qQ

Q

%954.4768.01168.01132320sn

%3.734.47820118201122sM

n

%8888.0733.093.06.00Mr

%2.88882.0)172.0115(lg42.01)172.0(lg42.01220Dr

MVQDsm nQKV1157.084.20299.044/84.229000299.0045.00032320



- - 4

（2）进口边中点直径D1中 取：D1略小于D0，即D1中=0.105M=φ105 2．叶片入口绝对速度V1和入口边宽b1

取：V1=0.9V0=0.9×2.84=2.56 m/s

m....VDQb 03540562105002990111

3．叶轮外径D2的确定： 按《设计基础》一书的介绍： 

m..nu....gHKuuu 312029004476060Dm/s 4471258929560 9560Ku,30 222222取按

上述计算结果与ISO2858标准上规定的名义叶轮外径D2=φ315接近。 4．确定叶片数Z，叶片出口安放角β2和出口厚度S2及宽度b2： 由经验公式： 

mm.ZHDKZ:..~...~.D.~.Z 51417125312031S 30 738814623151115111 2222取

按设计基础介绍： mm......vZDQbmmsinsinSs/m...gHKvvmmm 27m 00720 5640107312002990 10305 56412589209202222222222







按斯捷潘诺夫《离心泵与轴流泵》一书介绍： mm.m.....vZDQbs/m...gHKvmmm 87 00780 2640107312002990 26412589208602222222



 - - 5

按爱杰施钦《离心泵》一书介绍： mmm..nHKbb 8 0081029001251222 考虑铸造工艺取偏大值，即取：mmb 82 5．以保证扬程为条件，核算叶轮外径D2 对于ns＜300的离心泵，计算公式为：

A 226011222222YvugHYtgvYtgvnDurmm







m 3110 77608801258930776021143077602114290060D Am/s 11400800107312002990 0 v 0080b m 010 7 88030 3120776073011 222222u122222....tg..tg..:.....bZDQvm..Z.:m.D:.sinZsinYmr





计算以上述数值代入公式已确定已初定有限叶片数的修正系数

计算结果：D2′≈D2=0.312 m ，为保证达到设计扬程，取D2=φ315。 6．绘制叶轮轴面投影图 已知数据：D0=φ115 D1中=φ105 b1=36 mm D2=φ315 b1=8 mm 由标准确定叶轮孔径d3=φ40，轴端螺纹为M24×1.5，相应的叶轮螺母取B2207-72-70，D=φ70，所以取dh=φ75。L尺寸根据密封环位宽度和总体尺寸而定。 作轴面投影图。（见附图ⅠA） 7．轴面过流断面积检查： 检查计算结果列于表1