诱导轮的定义
诱导轮是一个轴流叶轮，它直接装在离心泵第一级叶轮的上游，并随其一起同步转动。诱导轮是降低离心泵的静正吸入压力，这是靠诱导轮增加离心泵第一级叶轮入口的静压力来实现。经诱导轮到流出的旋流（欲旋方向与离心泵的叶轮旋转方向相同，参见：进液条件）对减小离心泵的净正吸入压头也一起着一份作用。
为了避免当诱导轮在过负载区工作时，在叶片压力面上的蒸汽泡使流道截面造成阻塞---汽蚀现象，我们往往使诱导轮的设计流量与离心泵额定流量的1.5--2.3倍，因此当离心泵工作时，诱导轮总是处在部分负荷工作区运行，并给离心泵叶轮以必要的增压。
前置诱导轮在水泵中的作用
诱导轮有比离心叶轮高的多的抗汽蚀性能，所以在一些汽蚀性能要求较高的水泵中，广泛采用前置诱导轮（即在首级叶轮前面装置一个诱导轮）。
为什么诱导轮有比离心叶轮高得多的抗汽蚀性能呢？这是因为在离心叶轮中，液体在进入叶片头部时，方向要急速转弯，流速要增加，所以压力还要降低，这就极易发生汽蚀，使汽体与液体分离；初生汽蚀产生后，离心叶轮不能限制它的发展，因为液体在叶轮里的流动方向是沿着离心力的作用方向的，液体在离心力的作用下，高速向外甩去，从而更增加了汽体与液体的分离，然而在诱导轮中，情况就不是这样，首先液体在进入诱导轮时不经过转弯，动压降较下，因而不易发生汽蚀；就是发生了汽蚀（主要发生在入口外缘，因为此处相对速度最大），其汽泡会立即受到两方面的夹攻：一方面，因外缘汽泡沿轴向流到高压区域时，受压立即凝结；另一方面，在离心泵的作用下，轮毂处的液体冲向诱导轮外缘，同样使汽泡受压凝结。
诱导轮实际上是一个轴流式叶轮，不过它与一般的轴流泵相比，有如下几个特点：
1、叶轮外径与轮毂的比值较小；
2、叶片数目少；
3、叶片安置角小；
路面课程设计 （一）设计资料 湖北某地（Ⅳ3）拟建高速公路，采用水泥混凝土类路面结构，设计年限为15年，土基为粉质土，确定土基的稠度为1.10，路基干湿状态为干燥状态。有关资料如下： 1.初始条件： 表1 交通组成 2．公路技术等级为一级，为双向六车道。 3．交通组成如表1所示，交通量年平均增长率γ= 9%。 （二）设计过程： 1、交通分析 一级公路的设计年限为t=15年，相应于安全等级二级的变异水平等级为中级。交通量的年增长率为γ=9%。 我国公路水泥混凝土路面设计规范规定以汽车轴重100KN的单轴荷载作为设计标准轴载。凡是前后轴载大于40KN的轴数均应换算成标准轴数。对于轴载小于后者等于40KN的轴数，因为它在混凝土板内产生的应力很小，引起的疲劳损坏也很小，因此可以忽略不计。
=1023 次/日。 根据上面表一的交通组成可得标准轴载作用次数N s 设计基准期内的设计车道标准荷载累计作用次数按公式： 其中η查下表：可取临界荷位处的车辆轮迹横向分布系数取η=0.2。 代入计算得N =219.26万次，查表 e 知其属于重交通等级。 2、初拟路面结构 根据一级公路、重交通等级和中级变异系数，初拟如下：
普通混凝土板的平面尺寸为宽4.5m ，长5m 。纵缝为设计拉杆平缝，横缝为不设传力杆的假缝。 3、 路面材料参数确定 按表如下：取普通混凝土面层的弯拉强度值为5.0MPa 水泥混凝土设计弯拉强度和弹性模量 相应弯拉弹性模量标准值查参考值表为30GPa 。 根据干燥路基路床顶面回弹模量值经验参考值表，取路基回弹模量为30Mpa ，根据垫层、基层材料回弹模量经验参考值表，低剂量无机结合料稳定土垫层回弹模量为500Mpa ，水泥稳定粒料基层回弹模量为1500Mpa 。按下面公式计算基层顶面当量回弹模量如下： x E =2 2 122 22121h h h E h E ++ ==+?+?2 22 218 .020.018.050020.015001052.5Mpa 1 2 2112 21232131g h E 1h E 14h h 12h E 12h E D -++++=）（）（ = ）（）（）（m MN 74.318 .0500120.015001418.020.01218.05001220.015001 233?=?+?++?+?- ）（m 349.05.105274.312E /D 12h 33x g x =÷?== =-?=??? ? ??-=--])30 5.1052(51.11[22.6]51.11[22.6a 45 .045 .00E E x 4.33m 7965.0)30 5.1052(44.11)( 44.1155 .055.0=?-=-=--o x E E b )(85.183)30 5.1052(30349.033.4)( 3 /17965.03/1MPa E E E ah E o x o x b t =???== 普通混凝土面层的刚度半径，按下面公式计算： )(742.085.183/3100025.0537.0/537.0r 33m E E h t c =??== 4、 荷载疲劳应力
流量很小且无合适小流量高扬程离心泵可选用时 b、扬程要求很高，流量很小且无合适小流量高扬程离心泵可选用时，可选用往复泵，如汽蚀要求不高时也可选用旋涡泵。 c、扬程很低,流量很大时,可选用轴流泵和混流泵。 d、介质粘度较大(大于650~1000mm2/s)时，可考虑选用转子泵或往复泵(齿轮泵、螺杆泵)。 e、介质含气量75%，流量较小且粘度小于37.4mm2/s时，可选用旋涡泵。 f、对启动频繁或灌泵不便的场合，应选用具有自吸性能的泵，如自吸式离心泵、自吸式旋涡泵、气动(电动)隔膜泵。 二、知道泵选型的基本依据 泵选型依据，应根据工艺流程，给排水要求，从五个方面加以考虑，既液体输送量、装置扬程、液体性质、管路布置以及操作运转条件等。 1、流量是选泵的重要性能数据之一，它直接关系到整个装置的的生产能力和输送能力。如设计院工艺设计中能算出泵正常、最小、最大三种流量。选择泵时，以最大流量为依据，兼顾正常流量，在没有最大流量时，通常可取正常流量的1.1倍作为最大流量。 2、装置系统所需的扬程是选泵的又一重要性能数据，一般要用放大5%—10%余量后扬程来选型。 3、液体性质，包括液体介质名称，物理性质，化学性质和其它性质，物理性质有温度c密度d，粘度u，介质中固体颗粒直径和气体的含量等，这涉及到系统的扬程，有效气蚀余量计算和合适泵的类型：化学性质，主要指液体介质的化学腐蚀性和毒性，是选用泵材料和选用那一种轴封型式的重要依据。 4、装置系统的管路布置条件指的是送液高度送液距离送液走向，吸如侧最低液面，排出侧最高液面等一些数据和管道规格及其长度、材料、管件规格、数量等，以便进行系梳扬程计算和汽蚀余量的校核。 5、操作条件的内容很多，如液体的操作T饱和蒸汽力P、吸入侧压力PS（绝对）、排出侧容器压力PZ、海拔高度、环境温度操作是间隙的还是连续的、泵的位置是固定的还是可移的。 三、选泵的具体操作相关水泵产品：水泵屏蔽泵潜水泵液下泵纸浆泵化工泵油泵螺杆泵离心泵磁力泵排污泵多级泵自吸泵真空泵往复泵氟塑料泵隔膜泵油桶泵 根据泵选型原则和选型基本条件，具体操作如下： 1、根据装置的布置、地形条件、水位条件、运转条件，确定选择卧式、立式和其它型式(管道式、潜水式、液下式、无堵塞式、自吸式、齿轮式等)的泵。 2、根据液体介质性质，确定清水泵，热水泵还是油泵、化工泵或耐腐蚀泵或杂质泵，或者采用无堵塞泵。安装在爆炸区域的泵，应根据爆炸区域等级，采用相应的防爆电动机。 3、根据流量大小，确定选单吸泵还是双吸泵；根据扬程高低，选单级泵还是多级泵，高转速泵还是低转速泵(空调泵)、多级泵效率比单级泵低，如选单级泵和多级泵同样都能用时，首先选用单级泵。 4、确定泵的具体型号 确定选用什么系列的泵后，就可按最大流量，(在没有最大流量时，通常可取正常流量的1.1倍作为最大流量)，取放大5%—10%余量后的扬程这两个性能的主要参数，在型谱图或者系列特性曲线上确定具体型号。操作如下： 利用泵特性曲线，在横坐标上找到所需流量值，在纵坐标上找到所需扬程值，从两值分别向上和向右引垂线或水平线，两线交点正好落在特性曲线上，则该泵就是要选的泵，但是这种理想情况一般很少，通常会碰上下列两种情况： 第一种：交点在特性曲线上方，这说明流量满足要求，但扬程不够，此时，若扬程相差不多，或相差5%左右，仍可选用，若扬程相差很多，则选扬程较大的泵。或设法减小管路阻力损失。 第二种：交点在特性曲线下方，在泵特性曲线扇状梯形范围内，就初步定下此型号，然后根据扬程相
水泥混凝土路面设计计算案例 一、设计资料 某公路自然区划Ⅱ区拟新建一条二级公路，路基为粘性土，采用普通混凝土 路面，路面宽为9m ，经交通调查得知，设计车道使用初期标准轴载日作用次数 为2100次，试设计该路面厚度。 二、设计计算 （一）交通分析 二级公路的设计基准期查表10-17为20年，其可靠度设计标准的安全等级 查表10-17为三级，临界荷位处的车辆轮迹横向分布系数查表10-7取0.39取交 通量年增长率为5％. 设计基限期内的设计车道标准荷载累计作用次数按式（10-3）计算： 6 2010885.939.005 .0365]1)05.01[(2100365]1)1[(?=??-+?=?-+?=ηr t r s e g g N N 由表10-8可知，该公路属于重交通等级。 （二）初拟路面结构 相应于安全等级为三级的变异水平等级为中级。根据二级公路、重交通等级 和中级变异水平，查表10-1初拟普通混凝土面层厚度为0.22m 。基层选用水泥 稳定粒料（水泥用量5％），厚度为0.18m 。垫层为0.15m 低剂量无机结合料稳定 土。普通混凝土板的平面尺寸为宽4.5m ，长5m 。纵缝为设计拉杆平缝（见图10-8 （a ）），横缝为设计传力杆的假缝（见图10-5（a ））。 （三）路面材料参数确定 查表10-11、表10-12，取重交通等级的普通混凝土面层弯拉强度标准值为 5.0MPa ，相应弯拉弹性模量为31GPa 。 根据中湿路基路床顶面当量回弹模量经验参考值表10-10，取路基回弹模量 为30MPa ，根据垫层、基层材料当量回弹模量经验参考值表10-9，取低剂量无 机结合料稳定土垫层回弹模量为600MPa ，水泥稳定粒料基层回弹模量为 1300MPs 。 按式（10-4）-（10-9），计算基层顶面当量回弹模量如下： )(101315.018.015.060018.01300222 222 2122 2121MPa h h E h E h E =+?+?=++ ) (57.2)15 .0600118.013001(4)15.018.0(1215.060018.01300)11(4)(122123312 21122132311m MN h E h E h h h E h E Dx ?=?+?++?+?=++++=--
一、沥青路面设计方案 1路段所在地区基本资料 公路等级：一级公路；II2区；设计车速：80km/h；设计标准轴载：BZZ-100；中液限粘性土，填方路基高1.6m，地下水位距路床2.2m，属中湿状态；年降雨量850mm； 最高气温38℃，最低气温-25℃；多年最大冻深120cm； 2土基回弹模量的确定 设计路段路基处于中湿状态，路基土为中液限粘质土，查表可得土基回弹模量值为40MPa 3交通量资料 （1）EXCEL计算： (2)Hpds2006软件计算： 一个车道上大客车及中型以上的各种货车日平均交通量 Nh= 1975 ,属特重交通等级 当以设计弯沉值和沥青层层底拉应力为指标时 : 路面营运第一年双向日平均当量轴次 : 2201 设计年限内一个车道上的累计当量轴次 : 1.009389E+07 属重交通等级 当以半刚性材料结构层层底拉应力为设计指标时 : 路面营运第一年双向日平均当量轴次 : 1634 设计年限内一个车道上的累计当量轴次 : 7.49E+06 属中等交通等级 路面设计交通等级为特重交通等级 4 初拟路面结构 拟定采用两种路面结构。按计算法确定方案一、方案二的路面厚度。根据结构层的最小施工厚度、材料、水文、交通量以及施工机具的功能等因素，初步确定路面结构组合与各层厚度如下： 方案一: 4cm细粒式沥青混凝土 + 8cm中粒式沥青混凝土 + 12cm粗粒式沥青混凝土 + 300cm 水泥稳定碎石基层 + ？水泥石灰砂砾土层，以水泥石灰砂砾土为设计层。 方案二: 4cm细粒式沥青混凝土 + 8cm中粒式沥青混凝土 + 15cm密级配沥青碎石+25cm水泥稳定砂砾+20cm级配砂砾。 路面材料配合比设计与设计参数的确定 1试验材料的确定 半刚性基层所用集料与结合料取自沿线料场，沥青选用重交通90#石油沥青，上面层采用SBS改性沥青，技术指标均符合《公路沥青路面施工技术规范》（JTJ F40-2004）相关规定。 2路面材料抗压回弹模量的确定
加装诱导轮改善离心泵抗汽蚀性能（原载化工设备与管道2003年第3期，转载如有错误，以原文为准） Installing a inducer to resistant the cavitation 舒安庆1，张生2，赵彦修 3 （1.武汉化工学院机械系，湖北武汉，430073；2.中国通用机械工程总公司，北京，100050；3.中国锅炉压力容器检测研究中心，北京，100013） Shu an-qing1;zhang sheng2;zhao yan-xiu3 (1.Department of Mechanical Engineering,Wuhan Institute of Chemical Technology, Wuhan,430073,China;2.China National General Machinery Engineering Corporation,Beijing,100050,China;3.,Center of Boiler and Pressure Vessel Inspection and Research of AQSIQ,Beijing,100013,China) 摘要：通过对离心泵汽蚀现象的分析和改善离心泵抗汽蚀性能的几个方案的比较，在不影响正常生产的前提下，解决机泵的汽蚀问题，应首选在其入口加装 诱导轮。经实际改造后，取得良好效果。 关键词：离心泵；汽蚀；诱导轮 Abstract: The cavitation in the centrifugal pumps is analysed and the kinds of the schemes are compared. In the regular production, installing a inducer is a better choose of resistance to the cavitation. The improvement of installing a inducer achieved good results. Key word: centrifugal pump; cavitation; inducer 1前言 燕化化学品事业部的间甲酚装置是目前世界上生产规模最大的甲酚生产装置之一，由于先天不足，对其进行了多次改造。在改造过程当中，机泵运行的工艺参数变化较大，导致该装置多台机泵发生了严重的汽蚀现象，这其中又以 143-J/JA、217-J/JA等最为严重。对其解体检查，发现叶轮及泵的吸入口已经严重点蚀，同时，这些机泵在运转时，不仅振动严重、噪音大，而且效率明显下降。表1为这两组设备的运行情况调查表。 表1 143-J/JA、217-J/JA运行情况调查表
轮迹路面施工要求
轮迹路面施工要求 1轮迹道路路基施工 1.1原砂石路修整 1.1.1 对原砂石路进行修整。处理原砂石路上的坑槽、翻浆、车辙等病害，用机械配合人工进行对病害处进行填补，并配合压路机械进行碾压，使原砂石路的平整度达到设计要求。 1.1.2修整原砂石路的横坡坡度。为了将从轮迹路面渗下的水分顺利排出，路基顶面的横坡坡度宜取为4%。 1.1.3 对原砂石路进行压实，使原砂石路顶面回弹模量达到设计要求，可以为轮迹带提供稳定的支撑。 1.2 新建轮迹道路路基施工 1.2.1土质路堤压实度要求 土质路堤压实度标准表9.2.1 填挖类型 上路床 路堤 下路床 零填及路堑路床 30~80 0~30 ≥93 ≥93 深度范围（cm） 0~30 压实度（%）≥93 注：压实度以部颁《公路土工试验规程》重型击实试验法为标准，特殊干旱地区压
实度可降低2%~3%。 1.2.2 由于轮迹道路路面结构透水，路基应自中线向两边设置不小于4%的横向坡度，以利于排水。 1.2.3 细粒土、砂类土和砾石土应在该种土的最佳含水量±2%以内压实。当土的实际含水量不位于上述范围内时,应均匀加水或将土摊开、晾干,使达到上述要求后方可进行压实。运输上路的土在摊平后,其含水量若接近于压实最佳含水量时,应迅速压实。 1.2.3 压路机碾压路基时应按下列规定进行： （1）碾压前应对填土层的松铺厚度、平整度和含水量进行检查,符合要求后方可进行碾压。 （2）压实应根据现场压实试验提供的松铺厚度和控制压实遍数进行。若控制压实遍数超过10遍,应考虑减少填土层厚。经压实度检验合格后方可转入下道工序。不合格处应进行补压后再做检验,一直达到合格为止。 （3）各种压路机的碾压行驶速度开始时宜用慢速,最大速度不宜超过4km/h；碾压时直线段由两边向中间,小半径曲线段由内侧向外侧,纵向进退式进行；横向接头对振动压路机一般重叠0.4～0.5m。对三轮压路机一般重叠后轮宽的1/2,前后相邻两区段(碾压区段之前的平整预压区段与其后的检验区段)宜纵向重叠1.0～1.5m。应达到无漏压、无死角,确保碾压均匀。 （4）使用夯锤压实时,首遍各夯位宜紧靠,如有间隙,则不得大于 150mm,次遍夯位应压在首遍夯位的缝隙上,如此连续夯实直至达到规定的压实度。
诱导轮对高速离心泵性能的影响分析 本文以卧式高速离心泵为研究对象，针对有和无诱导轮的两种高速离心泵进行了研究。该型高速泵流道包括入口段流道、诱导轮、复合叶轮、导叶及出口段流道，对高速泵全流场进行不同工况下的三维湍流数值模拟，分析了泵内压力分布规律和速度分布规律，计算了泵的扬程和效率，并通过试验进行了对比分析。 1高速离心泵的建模1.1计算模型采用诱导轮的高速离心泵实体如下所示。采用三维造型软件对高速泵的叶轮、导叶、诱导轮及壳体等进行三维实体建模如所示。 方案1为采用诱导轮的高速泵，其中诱导轮和诱导轮壁面的间隙小于1mm.不含诱导轮的高速泵，如右。对模型进行网格划分，计算区域为离心泵进口到出口的整个流道。进口流道比较规则，采用六面体结构网格进行划分;对其他过流部分采用自适应强的非结构化四面体网格进行划分，以适应诱导轮、叶轮及导叶等过流部件的复杂形状。 ffll采用诱导轮的高速泵Fig. ra2有和无诱导轮的高速泵计算区域Fig.围3计算区域网格Fig.严俊峰，逯婉茹。冲击式涡轮内部流动数值研究。火箭李忠，杨敏官。轴流泵内部流场数值模拟及实验研究。 高速平板诱导轮的结构设计。氦透平膨胀机叶轮造型与设计方法。低温工程，2010 6结论研制的缓应变数据采集系统是集数据采集、数据处理、数据分析、通道校验为一体的液体火箭发动机地面试验测试设备，具有多类型、多通道参数采集的特点，系统实现大程度的程控操作，功能完善、操作简便、性能稳定可靠。满足液体火箭发动机地面试车中的参数采集、数据分析、处理的要求，满足研制需求。 新系统的研发突破了多项关键技术，具有独立硬件集成和软件开发特点的综合性数据采集处理系统。采集设备选用模块化PXI和SCXI结合的总线方式，具有较强的可扩展性，软件开发过程进行了软件可行性评审、软件架构、代码编写、软件测试等开发技术。使软件的可靠性得到了保证，实现了VB6.0平台对NI采集硬件的深度开发。 经过调试与一段时间的与地面热试使用，新系统满足设计指标，采集数据准确可靠，已作为试验区应变数据测量的主系统，成为其他特殊信号、小信号测量的辅助系统、也成为关键参数测量主系统的有效备份和补充。提升了试验区的测量系统能力。
水泥混凝土路面设计 6.4.2.1 路面结构层组合 水泥混凝土路面结构层组合设计应根据该路的交通繁重程度，结合当地环境条件和材料供应情况。选择安排混凝土路面的结构层层次，它包括土基、垫层、基层和面层的结构组合设计，各层的路面结构类型、弹性模量和厚度。 水泥混凝土面板要求具有较高的弯拉强度，表面平整、抗滑、耐磨。本设计采用普通混凝土路面。它强度高；稳定性好，不存在沥青路面的“老化”现象；耐久性好，一般能使用20-40年。 对基层的首要要求是抗冲刷能力，不耐冲刷的基层表面，在渗入水和荷载的共同作用下，会产生唧泥、板底脱空和错台等病害，并加速和加剧板的断裂。提高基层的刚度，有利于改善接缝的传荷能力。根据以上要求和本地材料分布情况，本设计采用基层类型为水泥稳定砂砾。厚度为25cm，回弹摸量为150Mpa。 该地区属于季节性冰冻地区，设置防冻垫层可以使路面结构免除或减轻冻胀和翻浆病害，跟据规范要求，垫层最小厚度为15cm。本设计采用分布较多的天然砂砾作为垫层材料，厚度为23cm。 表6-4-7各类基层适宜交通等级与适宜厚度范围 6.4.2.2 混合料要求 面层混合料必须具有较高的抗弯拉强度和耐磨性，良好的耐冻性以及尽可能低的膨胀系数和弹性模量。还要有适当的施工和易性，一般规定其坍落度为0-30mm，工作度约30s。 6.4.2.3 结构厚度设计 1. 交通分析 标准轴载及轴次换算：我国水泥混凝土路面设计规范规定：以后轴重100kN
的双轮组轴载作为标准轴载。对于同一种路面结构，不同轴-轮型和轴载的作用次数按下式换算为标准轴载的作用次数： 16 1 1 )100 ( i i n i i i n i i s P N N f N ∑∑====δ （6-12） 式中： s N ─100kN 的单轴-双轮组标准轴载的作用次数； i P ─单轴-单轮、单轴-双轮组或三轴-双轮组轴型i 级轴载的总重（kN ）； n ─轴型和轴载级位数； i N ─各类轴型i 级轴载的作用次数； i δ─轴-轮型系数。 表6-4-8 轴载换算表 由上表可得该路换算为标准轴载的当量轴次数Ns=114.2384次/日。 设计基准期内面层设计车道所承受的标准轴载累计作用次数Ne 由《公路水泥混凝土路面设计规范》三级公路的设计基准期为20年，安全等级为三级，临界荷位处的车辆轮迹横向分布系数取0.58。按下式计算得到设计基准期内设计车道标准荷载累计作用次数为：
收稿日期:1996-10-17 朱祖超 浙江大学化工机械研究所 博士生,310027 杭州市王乐勤 浙江大学化工机械研究所 副教授 汪希萱 浙江大学化工机械研究所 教授 博士导师 高速泵变螺距诱导轮的设计分析 朱祖超 王乐勤 汪希萱 【摘要】 通过分析诱导轮设计的理论基础,建立了比较完善的变螺距诱导轮设计方法,给出了其主要参数的计算公式,按照本文方法设计的一台高速泵变螺距诱导轮取得了很好的汽蚀性能。 叙词:高速泵 诱导轮 设计 1 引言 宇航技术和石化工业的飞速发展对高速诱导轮离心泵的汽蚀性能提出了更高的要求。诱导轮既要具有较好的汽蚀性能,又要保证产生的扬程能够满足离心轮入口的能量要求,从而使高速泵能够无汽蚀地运行。诱导轮的汽蚀性能主要由其入口决定,要使诱导轮具有较高的汽蚀性能,就要取较小的进口流量系数和进口叶片角,而诱导轮的扬程主要由出口决定,要使诱导轮产生较高的扬程,就要取较大的叶片出口角,因此应将诱导轮设计成变螺距结构。但目前国内外公开发表的文献对高速泵变螺距诱导轮的理论研究和设计方法却很少报道。本文主要对变螺距诱导轮的理论基础和设计方法进行分析探讨。 2 诱导轮设计理论基础 诱导轮设计的原则是使诱导轮产生的扬程能够满足离心轮入口的能量要求,从而保证泵机组的汽蚀破坏发生在诱导轮的汽蚀断裂之后。 2.1 诱导轮的汽蚀性能 在进口流场均匀的条件下,诱导轮的汽蚀余量N P S H i 可计算如下 N P S H i =C 212g +λW 21 2g (1) 式中 C 1、W 1——分别为诱导轮进口前液流的绝对速度和相对速度 λ——汽蚀系数 根据进口速度三角形和进口流量系数的定义O ind =C 1/U t ,即可导出N P S H i =0.0117(1-Rd 21) -1 Q 1n 1 (1+λ)O 31ind +λO -1 ind (2) 式中 Q ——流量 n ——转速 D t ——诱导轮叶尖直径Rd 1——进口轮毂比 O ind ——进口流量系数 1997年12月 农业机械学报 第28卷第4期
诱导轮的定义 诱导轮是一个轴流叶轮，它直接装在离心泵第一级叶轮的上游，并随其一起同步转动。诱导轮是降低离心泵的静正吸入压力，这是靠诱导轮增加离心泵第一级叶轮入口的静压力来实现。经诱导轮到流出的旋流（欲旋方向与离心泵的叶轮旋转方向相同，参见：进液条件）对减小离心泵的净正吸入压头也一起着一份作用。 为了避免当诱导轮在过负载区工作时，在叶片压力面上的蒸汽泡使流道截面造成阻塞---汽蚀现象，我们往往使诱导轮的设计流量与离心泵额定流量的1.5--2.3倍，因此当离心泵工作时，诱导轮总是处在部分负荷工作区运行，并给离心泵叶轮以必要的增压。 前置诱导轮在水泵中的作用 诱导轮有比离心叶轮高的多的抗汽蚀性能，所以在一些汽蚀性能要求较高的水泵中，广泛采用前置诱导轮（即在首级叶轮前面装置一个诱导轮）。 为什么诱导轮有比离心叶轮高得多的抗汽蚀性能呢？这是因为在离心叶轮中，液体在进入叶片头部时，方向要急速转弯，流速要增加，所以压力还要降低，这就极易发生汽蚀，使汽体与液体分离；初生汽蚀产生后，离心叶轮不能限制它的发展，因为液体在叶轮里的流动方向是沿着离心力的作用方向的，液体在离心力的作用下，高速向外甩去，从而更增加了汽体与液体的分离，然而在诱导轮中，情况就不是这样，首先液体在进入诱导轮时不经过转弯，动压降较下，因而不易发生汽蚀；就是发生了汽蚀（主要发生在入口外缘，因为此处相对速度最大），其汽泡会立即受到两方面的夹攻：一方面，因外缘汽泡沿轴向流到高压区域时，受压立即凝结；另一方面，在离心泵的作用下，轮毂处的液体冲向诱导轮外缘，同样使汽泡受压凝结。 诱导轮实际上是一个轴流式叶轮，不过它与一般的轴流泵相比，有如下几个特点： 1、叶轮外径与轮毂的比值较小； 2、叶片数目少； 3、叶片安置角小；
离心泵选型设计 石油、化工生产中常要用流体输送机械驱动流体通过各种设备，流体输送就是向流体作功以提高其机械能。输送液体的机械则称为泵。 泵是一种面大量广的通用型机械设备，它广泛地应用于石油、化工、电力冶金、矿山、选船、轻工、农业、民用和国防各部门，在国民经济中占有重要的地位。而离心泵由于其具有性能适用范围广（包括流量、压头及对介质性质的适应性）、体积小、结构简单、操作容易、流量均匀、故障少、寿命长、购置费和操作费均较低等突出优点，在化工生产中被广泛应用。 1.离心泵的功用 1.1离心泵的工作原理 当离心泵启动后，泵轴带动叶轮一起作高速旋转运动，迫使预先充灌在叶片间液体旋转，在惯性离心力的作用下，液体自叶轮中心向外周作径向运动。液体在流经叶轮的运动过程获得了能量，静压能增高，流速增大。当液体离开叶轮进入泵壳后，由于壳内流道逐渐扩大而减速，部分动能转化为静压能，最后沿切向流入排出管路。所以蜗形泵壳不仅是汇集由叶轮流出液体的部件，而且又是一个转能装置。当液体自叶轮中心甩向外周的同时，叶轮中心形成低压区，在贮槽液面与叶轮中心总势能差的作用下，致使液体被吸进叶轮中心。依靠叶轮的不断运转，液体便连续地被吸入和排出。液体在离心泵中获得的机械能量最终表现为静压能的提高。 1.2离心泵的基本结构 离心泵的基本部件是高速旋转的叶轮和固定的蜗牛形泵壳，导轮以及防止泄露的轴封装置。 叶轮是离心泵的关键部件。叶轮直接对泵内液体做功的部件，为离心泵的供能装置。具有若干个（通常为4～12个）后弯叶片的叶轮紧固于泵轴上，并随泵轴由电机驱动作高速旋转。泵壳就是泵体的外壳，它包围旋转的叶轮。泵壳中央的吸入口与吸入管路相连接，吸入管路的底部装有单向底阀。为了减少离开叶轮的液体直接进入泵壳时因冲击而引起的能量损失，在叶轮与泵壳之间有时装置一个固定不动而带有叶片的导轮。泵壳侧旁的排出口与装有调节阀门的排出管路相连接。由于泵轴转动而泵壳固定不动，在轴和泵壳的接触处必然有一定间隙。为避免泵内高压液体沿间隙漏出，或防止外界空气从相反方向进入泵内，必须设置轴封装置。 1.3离心泵的分类 离心泵的分类很多，它是依据不同的结构特点而划分的。按工作叶轮数目分为单级泵和多级泵，.按工作压力分为低压泵、中压泵、高压泵，按叶轮进水方式分为单侧进水式泵和双侧进水式泵，按泵壳结合缝形式分为水平中开式泵和垂直结合面泵，按泵轴位置来分类卧式泵和立式泵，按叶轮出来的水引向压出室的方式分为蜗壳泵和导叶泵。 平时我们说某台水泵属于多级泵，是指叶轮多少来讲的。根据其它结构特征，它又有可能是卧式泵、垂直结合面泵、导叶式泵、高压泵、单面进水式泵等。所
5.路面结构设计 5.1沥青路面 5.1.1交通量及轴载计算分析 路面设计以单轴载双轮组100KN 为标准轴载。 1) 以设计弯沉值为指标及验算沥青层层底拉应力中的累计当量轴次： ①轴载换算： 轴载换算采用如下的计算公式：=N ∑=k i i i P P n C C 135.421)/( 计算结果如下表所示： 表5.1轴载换算表
②累计当量轴次 根据《公路沥青路面设计规范JTG D50-2006》,高速公路沥青路面的设计年限取15年，四车道的车道系数是取0.5。 累计当量轴次： ()111365 t e N N γηγ ??+-???= ()[]18918830 5.060.430336506449 .0365106449.0115 =????-+= （次） 2) 验算半刚性基层层底拉应力中的累计当量轴次 ①轴载换算 验算半刚性基层层底拉应力轴载换算公式：812'1')/('P P n C C N i k i i ∑== 计算结果如下表所示： 表5.2 轴载换算结果（半刚性基层层底拉应力）
②累计当量轴次 参数取值同上，设计年限是15年,车道系数取0.5。 累计当量轴次： ()111365 t e N N γηγ ??+-???= ()[]321652575.087.731636506449 .0106449.0115 =???-+= （次） 5.1.2结构组合设计及材料选取 1) 拟订路面结构组合方案
根据规定推荐结构，并考虑到公路沿途有大量碎石且有石灰供应，路面结构面层采用沥青混凝土（取18cm ），基层采用水泥碎石（取20cm ），下基层采用石灰土（厚度待定）。 另设20cm 厚的中粗砂垫层。 2) 拟订路面结构层的厚度 由于计算所得的累计当量轴载达到了500万次，按一级路的路面来设计，由设计规范《公路沥青路面设计规范JTG D50-2006》规定高速公路、一级公路的面层由二层至三层组成。采用三层式沥青面层，表面层采用细粒式密级配沥青混凝土（厚度为4cm ），中面层采用中粒式密级配沥青混凝土（厚度为6cm ），下面层采用粗粒式密级配沥青混凝土（厚度为8cm ）。 5.1.3设计指标及设计参数确定 1) 确定路面等级和面层类型 由上面的计算得到设计年限内一个行车道上的累计标准轴次约为大于500万次。根据规范《公路沥青路面设计规范JTG D50-2006》和设计任务书的要求可确定路面等级为高级路面，面层类型采用沥青混凝土，设计年限为15年。 2) 确定土基的回弹模量 ① 此路为新建路面，根据设计资料可知路基干湿状态为干燥状态。 ② 根据设计资料，由设计规范《公路沥青路面设计规范JTG D50-2006》，该路段处于II 2a 区，为粉质土，确定土基的稠度为1.05。 ③ 查设计规范《公路沥青路面设计规范JTG D50-2006》中“二级自然区划各土组土基回弹模量参考值(MPa)”表并作提高得土基回弹模量为MPa E 0.370 . 3）各层材料的设计参数（抗压模量与劈裂强度） 查设计规范《公路沥青路面设计规范JTG D50-2006》，得到各层材料的抗压模量和劈裂强度。抗压模量取20C 和15C 的模量，各值均取规范给定范围的中值，因此得到20C 和15C 的抗压模量：细粒式密级配沥青混凝土为1400MPa 和2000MPa ，中粒式密级配沥青混凝土为1200MPa 和1800MPa ，粗粒式密级配沥青混凝土为1000MPa 和1400MPa ，水泥碎石（20C 或15C ）为1500MPa ，石灰土（20C 或15C ）为550MPa ，中粗砂（20C 或15C ）为90MPa 。各层材料的劈裂强度：细粒式密级配沥青混凝土为 1.2MPa ，中粒式密级配沥青混凝土为
离心泵诱导轮的作用 一、什么是诱导轮 离心泵诱导轮它也称为叶轮前置诱导轮，诱导轮装在离心泵叶轮的前面；离心泵装有诱导轮后具有较高的吸入性能。 二、离心泵诱导轮的作用 卧式多级离心泵利用诱导轮产生的扬程对后面的离心叶轮起增压作用。而诱导轮只需要很低的吸人余量，但相当于提高了整个泵的吸人性能。在离心式叶轮中，当空泡发展到一定程度，就会影响到外特性使性能下降，这是由于液流在离心轮的流道中液体是由轴向至径向（主要在径向）流动，因液体的密度比气体大，在离心力的作用下，液流中的空泡很容易分离出来，并迅速扩大从而堵塞流道，使泵的吸人性能急剧恶化。而离心泵诱导轮叶片间的流道相对较长，并且是轴向的，在叶轮外缘相对流速最大，所以首先在叶轮外缘发生空泡，靠近轮毂中心的液体受离心力作用，压缩外缘的空泡，使它只能靠外缘沿轴向移动，到高压区之后溃灭，这样大大限制了空泡的发展。只有当诱导轮所有的流道内全部充满空泡（这时离心轮也随之发生空泡而断流），泵的工作状态才被破坏。
三、离心泵诱导轮的种类 离心泵诱导轮叶型一般可分为两种：等螺距诱导轮，其叶片进出口安放角相等；不等螺距诱导轮，其进口安放角小，出口安放角大。第一种叶型常用于圆柱形轮毂诱导轮，第二种叶型常用于锥形轮毂诱导轮。两者相比，后一种诱导轮效率高、抗汽蚀性能好<因出口角大，且具有锥形，利于汽泡的重新凝结）、噪声较小、运行稳定。 图4—7所示是几种诱导轮轴面投影的形状，从前多采用圆柱形诱导轮，但锥形诱导轮可以增加进口面积，从而提高诱导轮本身的抗汽蚀性能，现已广为采用；另一方面，为了使主叶轮有较高的效率，泵进口直径（等于诱导轮出口直径）不宜过大，锥形诱导轮同时满足了这两方面的要求。另外，离心泵诱导轮汽蚀首先在速度大的外缘进口处发生，所以锥形诱导轮有助于将汽蚀压缩在轮缘局部区域，以提高诱导轮的抗汽蚀性能。实际制造过程中，为了减小轮缘的锥度，可使轮毂也带有一定锥度，即内外锥形诱导轮，这种结构适于IS型单级单吸离心泵。
加装诱导轮改善离心泵抗汽蚀性能 摘要：通过对离心泵汽蚀现象的分析和改善离心泵抗汽蚀性能的几个方案的比较，在不影响正常生产的前提下，解决机泵的汽蚀问题，应首选在其入口加装诱导轮。经实际改造后，取得良好效果。 关键词：离心泵；汽蚀；诱导轮 Abstract: The cavitation in the centrifugal pumps is analysed and the kinds of the schemes are compared. In the regular production, installing a inducer is a better choose of resistance to the cavitation. The improvement of installing a inducer achieved good results. Key word: centrifugal pump; cavitation; inducer 1前言 燕化化学品事业部的间甲酚装置是目前世界上生产规模最大的甲酚生产装置之一，由于先天不足，对其进行了多次改造。在改造过程当中，机泵运行的工艺参数变化较大，导致该装置多台机泵发生了严重的汽蚀现象，这其中又以143-J/JA、217-J/JA等最为严重。对其解体检查，发现叶轮及泵的吸入口已经严重点蚀，同时，这些机泵在运转时，不仅振动严重、噪音大，而且效率明显下降。表1为这两组设备的运行情况调查表。 表1 143-J/JA、217-J/JA运行情况调查表 型号 振幅(mm) 噪音(dB) 效率(%) 维修周期(天) 点蚀最大坑深(mm) 143-J/JA 0.46 49 43.0 8.5 2.3 217-J/JA 0.47 52
路面设计方案 集团文件版本号：（M928-T898-M248-WU2669-I2896-DQ586-M1988）
一、沥青路面设计方案 1 路段所在地区基本资料 公路等级：一级公路；II2区；设计车速：80km/h；设计标准轴载：BZZ-100；中液限粘性土，填方路基高 1.6m，地下水位距路床 2.2m，属中湿状态；年降雨量850mm；最高气温38℃，最低气温- 25℃；多年最大冻深120cm； 2 土基回弹模量的确定 设计路段路基处于中湿状态，路基土为中液限粘质土，查表可得土基回弹模量值为40MPa 3交通量资料 （1）EXCEL计算： (2)Hpds2006软件计算： 一个车道上大客车及中型以上的各种货车日平均交通量 Nh= 1975 ,属特重交通等级 当以设计弯沉值和沥青层层底拉应力为指标时 : 路面营运第一年双向日平均当量轴次 : 2201 设计年限内一个车道上的累计当量轴次 : 1.009389E+07 属重交通等级 当以半刚性材料结构层层底拉应力为设计指标时 : 路面营运第一年双向日平均当量轴次 : 1634 设计年限内一个车道上的累计当量轴次 : 7.49E+06 属中等交通等级 路面设计交通等级为特重交通等级 4 初拟路面结构
拟定采用两种路面结构。按计算法确定方案一、方案二的路面厚度。根据结构层的最小施工厚度、材料、水文、交通量以及施工机具的功能等因素，初步确定路面结构组合与各层厚度如下： 方案一: 4cm细粒式沥青混凝土 + 8cm中粒式沥青混凝土 + 12cm粗粒式沥青混凝土 + 300cm水泥稳定碎石基层 + ？水泥石灰砂砾土层，以水泥石灰砂砾土为设计层。 方案二: 4cm细粒式沥青混凝土 + 8cm中粒式沥青混凝土 + 15cm密级配沥青碎石+25cm水泥稳定砂砾+20cm级配砂砾。 路面材料配合比设计与设计参数的确定 1试验材料的确定 半刚性基层所用集料与结合料取自沿线料场，沥青选用重交通90#石油沥青，上面层采用SBS改性沥青，技术指标均符合《公路沥青路面施工技术规范》（JTJ F40-2004）相关规定。 2路面材料抗压回弹模量的确定 （1）半刚性材料的抗压回弹模量按照《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》（JTJ 057-94）中规定的项目顶面法测定半刚性材料的抗压回弹模量。 （2）按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTJ 052-2000）中规定的方法测定沥青混合料的抗压回弹模量，测定20℃、15℃的抗压回弹模量，各种材料的试验结果与设计参数见下表：
一、沥青路面设计方案 1 路段所在地区基本资料 公路等级：一级公路；II2区；设计车速：80km/h；设计标准轴载：BZZ-100；中液限粘性土，填方路基高1.6m，地下水位距路床2.2m，属中湿状态；年降雨量850mm； 最高气温38℃，最低气温-25℃；多年最大冻深120cm； 2 土基回弹模量的确定 设计路段路基处于中湿状态，路基土为中液限粘质土，查表可得土基回弹模量值为40MPa 3交通量资料 （1）EXCEL计算： (2)Hpds2006软件计算： 一个车道上大客车及中型以上的各种货车日平均交通量 Nh= 1975 ,属特重交通等级 当以设计弯沉值和沥青层层底拉应力为指标时: 路面营运第一年双向日平均当量轴次: 2201 设计年限内一个车道上的累计当量轴次: 1.009389E+07 属重交通等级 当以半刚性材料结构层层底拉应力为设计指标时: 路面营运第一年双向日平均当量轴次: 1634 设计年限内一个车道上的累计当量轴次: 7.49E+06 属中等交通等级 路面设计交通等级为特重交通等级 4 初拟路面结构 拟定采用两种路面结构。按计算法确定方案一、方案二的路面厚度。根据结构层的最小施工厚度、材料、水文、交通量以及施工机具的功能等因素，初步确定路面结构组合与各层厚度如下： 方案一: 4cm细粒式沥青混凝土+ 8cm中粒式沥青混凝土+ 12cm粗粒式沥青混凝土+ 300cm 水泥稳定碎石基层+ ？水泥石灰砂砾土层，以水泥石灰砂砾土为设计层。 方案二: 4cm细粒式沥青混凝土+ 8cm中粒式沥青混凝土+ 15cm密级配沥青碎石+25cm水泥稳定砂砾+20cm级配砂砾。 路面材料配合比设计与设计参数的确定 1试验材料的确定 半刚性基层所用集料与结合料取自沿线料场，沥青选用重交通90#石油沥青，上面层采用SBS改性沥青，技术指标均符合《公路沥青路面施工技术规范》（JTJ F40-2004）相关规定。 2路面材料抗压回弹模量的确定
长沙学院 课程设计说明书 题目水泥混凝土路面设计 系(部) 土木工程 专业(班级) 08土建2班 姓名蒲会中 学号2008113237 指导教师匡希龙、唐量 起止日期2011.11.10 — 2011.11.13
长沙学院课程设计鉴定表
目录 一、课程设计题目 (4) 二、课程设计目的 (4) 三、课程设计内容 (4) 四、路石厚度计算 (5) 1、交通分析 (5) 2、初拟路面结构 (5) 3、路石材料参数确定 (6) 4、荷载疲劳应力 (8) 5、温度疲劳应力 (8) 6、检验初拟路面结构 (10) 7、接缝设计 (10) 7.1纵向接缝 (10) 7.2横向接缝 (11) 8、混凝土面板钢筋设计 (11) 8.1边缝补强设计 (11) 8.2角隅钢筋 (12) 9、材料用量计算 (12) 9.1面层 (12) 9.2基层 (13) 9.3垫层 (14) 10、施工要求说明 (14) 11、参考文献 (15) 12、附图 (16)
一、课程设计的题目 水泥混凝土路面设计：公路自然区划∏区拟建一条一级公路，路基为粘质土，采用普通混凝土路面，路面宽9m，经交通调查得知，设计车道使用初期轴荷载日作用次数为5500。试设计该路面结构。 二、课程设计的目的 通过课程设计巩固和加深所学的专业知识，熟悉相关的设计规范和施工规范，掌握实际工程结构设计的全过程。使学生将所学的专业基础和专业课只是在课程设计过程中有机的联系在一起，为进行实际的工程设计奠定基础。要求学生在课程设计之后对相关的设计规范、施工和试验规范等有比较系统和全面的了解，综合解决水泥混凝土路面结构设计中的实际问题，深入理解水泥混凝土路面的设计理论，掌握设计方法。 三、设计内容（主要技术关键的分析、解决思路和方案比较等） 1、结构组合设计； 2、材料组成设计； 3、混凝土板厚的确定； 4、板的平面尺寸确定； 5、接缝设计； 6、配筋设计； 7、材料用量计算； 8、施工要求说明； 9、设计图纸为A3路面结构详图一张（手工绘制），要求整洁、规范、图幅和数量符合要求。 10、附参考文献
3、水泥混凝土路面设计 本设计中，拟在V 区某地建一条二级公路采用水泥混凝土路面，根据交通部颁《公路水泥混凝土路面设计规范》，故选用单轴双轮轴载BZZ-100进行计算，设计年限为20年，安全等级为三级，变异水平等级为中级。 3.1交通分析 3.1.1轴载换算。 根据《公路水泥混凝土路面设计规范》规定，以单轴双轮轴载100kN 为标准轴载，用BZZ-100表示，标准轴载的计算参数按照下表确定： 表1 标准轴载的计算参数 标准轴载 BZZ-100 标准轴载 BZZ-100 标准轴载P(kN) 100 单圆传压面单量直径d(cm) 21.3 轮胎接地压强P(MPa) 0.7 两轮中心距 1.5d ∑==n i i i i s P N N 1 16 )100 ( α 3.1.2交通分级。 表2 交通等级 交通等级 使用初期设计车道日标 准轴载作用次数N s 设计使用年限 普通混凝土 碾压混凝土 特重 >1500 30 >25 >26 重 200~1500 30 23~25 24~26 中等 5~200 20 21~23 22~24 轻 <5 <2 <22 表3 水泥混凝土路面可靠度设计标准 3.1.3设计使用年限和累计作用次数。 根据水泥混凝土路面的交通等级，确定其设计使用年限；按下式计算设计使用年限内的标准轴载累计作
用次数。 ηγ γ365 ]1)1[(?-+= t s e N N 表4 车辆轮迹横向分布系数 公路等级 纵缝边缘处 高速、一级公路 0.17~0.22 二级、三级、四级公路 行车道宽>7m 0.34~0.39 行车道宽≤7m 0.54~0.62 3.2初拟路面结构。 根据本设计的技术资料和沿线材料的分布情况，结合路面结构组合设计的原则，拟订路面结构形式。 根据公路等级、交通量等级和变异水平等级查表，拟定本设计的路面结构形式为：普通混凝土面层厚度为0.24m 。基层选用水泥稳定粒料（水泥用量5%），厚0.18m 。垫层为0.15m 低剂量石灰土稳定土。普通混凝土板的平面尺寸宽4.5m 、长5.0m 。纵缝为设拉杆平缝，横缝为设传力杆的假缝。 表5 水泥混凝土路面层的参考范围 交 通 等 级 特重 重 公路等级 高速 一级 二级 高速 一级 二级 变异水平等级 低 中 低 中 低 中 低 中 面层厚度(mm) ≥260 ≥250 ≥240 270~240 260~230 250~220 250~220 交 通 等 级 中等 轻 公路等级 二级 三、四级 三、四级 三、四级 变异水平等级 高 中 高 中 高 中 面层厚度(mm) 240~210 230~220 220~200 ≤230 ≤220