1、水力学公式： （继续11） 密封环间隙环形过流面积， ； 密封环间隙平均直径，m； b 密封环间隙的宽度； 密封环间隙的流速系数； 密封环间隙的圆角系数,图：间隙处的损失 密封环间隙的摩擦系数，一般 为0.04； l 密封环间隙的长度，m 密封环间隙的两端压差，m液柱 一般当,补：密封环泄漏量（也可表达为）： 与 压差、间隙断面积 、路径长度L、液体的动力粘度 和密封环结构有关，其中 影响最大 （a）当D150mm 时 =0.25mm 滑动轴承 =0.20mm 滚动轴承 (b)当D150 时 =0.25+0.001（D150） mm 滑动轴承 =0.20+0.001（D150） mm 滚动轴承
2、 一般不超过 =0.3+0.004D mm,（2）平衡孔泄漏损失： 可以近似采用密封环泄漏量公式，一般可使 减小36% （3）多级泵中级间隔板泄漏： 图：分段式多级泵级间隔板处的泄漏 （a）不属于容积损失的间隙泄漏；,（b）级间压力 动力 泄露 但不经过叶轮不影响泵的流量 不属于容积损失； （c）级间泄露存在 损失了一部分功率，同时使叶轮侧隙内的 影响泵的总效率； 级间泄露损耗功率 KW 级间间隙b两端的压力差，m液柱； 流经级间间隙的泄漏量，可按密封环泄漏量公式计算。 （d）降低级间间隙b； i. 通过导叶的流量 降低 导叶喉部速度导叶中的水力损失,ii. 叶轮与导叶侧隙中的液体相对速度 泵
3、的效率 （4）容积效率： 未经容积损失前功率 （a） 大小与泵结构和 有关 一般情况：i、吸入口径相等， 大 高 ii、 相等，Q大 高 （b）一般提高 的措施 i、减少密封间隙的环形面积 减少吸口径向间隙b 一般 一台=40，b从0.5mm减少到0.3mm 效率提高44.5%,ii、增加密封环间隙阻力 （曲径） 增加密封间隙长度 增加沿程阻力 3）水力损失 （1）水力损失： （a）水力损失 漩涡损失+冲击损失+摩擦损失； （b）水力损失与泵过流部件几何形状、壁面粗糙度和液体粘度有关。 （2）水力损失组成： （a）泵吸入室内有沿程摩擦损失，有时还有冲击损失， 但吸入室内流速不大 水力损失较小
4、很少考虑；,（b）叶轮 i、叶轮内：有沿程摩擦损失，沿程摩擦损失与液体相对速度的平方呈正关系 ii、进叶轮时：进入叶轮时，相对速度w大小、方向均会改变 w方向与叶片方向不一致，所以有冲击和漩涡 图：叶片入口的冲击损失 偏离设计工况越大 损失越大 iii、出叶轮：出叶轮有出口损失 但一般较小 可以不计,（c）压出室：有沿程损失和压出室入口、扩散段、转弯处的冲击和漩涡和出口损失。 扩压室中流速高 水力损失大 =90分段式多吸泵水力损失模型： 图：分段式多级泵各部位的损失,区域 损失（m） 比例（%） 叶轮 1-12-2 4.7 50.5 出叶轮进导叶2-23-3 1.01 10.85 导叶扩散段3
5、-34-4 0.97 10.4 出正导叶进反导叶4-45-5 2.06 22.15 出反导叶 0.57 6.1 9.31 100 i、损失一半在叶轮，一半在导叶入口到反导叶出口； ii、设计离心泵时，不能只考虑叶轮的水力性能，还要考虑压出室和导叶； iii、导叶转弯处损失较大转弯处应无毛边、毛刺。 在清除铸造缺陷后， 上升23%,（3）水力效率： Ne 经水力损失后的功率； 未经水力损失前功率。 要 ： （a)液体在各过流部件处速度大小合理，变化要平缓； (b)避免在流道里出现死水区； (c)合理选择各过流部件的、出口角度，减少冲击损失； (d)避免在流道内存在尖角，突然转弯和扩散； (e)流
6、道表面要光洁，无粘沙，毛边，毛刺,6.管路特性曲线 7.近似公式 8.特点 二相似定律，比转速： 三工况调速： 1调节,2串、并联 两台不同水泵的串联： 3种不同陡度的管路曲线 1、2、3；工作点：A、B、C A点：总扬程和流量均增加 B点：总扬程和流量与一台一样 C点：总扬程和流量反而小于 一台。第2台泵相当于节流器，仅仅增加阻力。 B点为极限状态工作点，实际工作点应在B点左侧。,四汽蚀 1.汽蚀现象 （1）压力下降原因： 图：离心泵结构 a.泵吸入口到叶轮入口的过流面积一般逐渐收缩，速度上升，压力下降；,b.液流进入叶轮叶道的根部时，是以相对速度 绕流叶片，由于急速转弯，流速要加快，这种现
7、象在叶片背面尤为显著，压力进一步下降。 图：液体绕流叶片头部时的压力分布,（2）压力最低点： 图：离心泵中的压力最低部位 （3）性能曲线： 图：泵在发生汽蚀时的性能曲线 正常 .汽蚀,2.汽蚀余量 （1） 定义、影响因素。 （2） 临界汽蚀余量 使用时： （3）汽蚀种类： a、 接近 ，但尚未很低 有破坏作用，但小 潜伏汽蚀； b、 , 破坏最厉害 不稳定汽蚀； c、 进一步下降 Q、H脉动消失 破坏不明显 稳定汽蚀。,3防止： （1）预防： ：吸入管阻力下降：缩短长度、减少急转弯、增加吸入管径 吸高降低 T降低 ：改进吸口形状、光洁度、材料 （2）已发生，消除： a、T , b、吸高 ，c、
8、吸入管阻力 ，d、Q（n 、关小排出伐）,具体措施：（离心泵设计基础，机械工业出版社） 1改进叶轮入口的几何形状： 1）采用双级叶轮： 如 、n、Q相同。 2）采用较低的叶轮入口速度（即增加吸口内径） （1）,2） a、 密封环间隙面积 泄漏量 b、 相对缩短流道长度 影响 要抗汽蚀和泵效率兼顾考虑。 3）增加叶片入口边宽度 图：增加叶轮入口直径和叶片入口宽度的叶轮,（1）增加 使叶轮入口相对速度 提高抗汽蚀性能 100泵比较明显； （2）实际上，常将增加 和增大 联合使用，效果比单独增大 或 好； （3）一般叶片入口过流面积和叶轮入口面积之比在此范围较好： 叶轮入口直径； 叶片入口边内切园中
9、心的直径； 叶片入口宽度。,4）适当选择叶片数和冲角 （1）叶片数： a）目前尚无准确方法，一般： a、 取6 b、低取9 c、高 取45 b）也可用经验公式： 叶轮外径,c）a、叶片数 H 但Z 叶片摩擦损失 、流道过流面积 Z过多 、抗汽蚀性能 ； b、Z （叶片包角不变情况下） 每个叶片的负荷增加 对液体导流作用降低 H ； c、有些 较小的泵，采用长短叶片间隔安放的形式，这样既保证了足够的叶片数，又防止了叶轮流道入口的堵塞。,（2）冲角 冲角=安放角液流角 a.液流在进入叶轮前，已受吸入室、轴或叶轮的影响而产生旋转运动（即预旋），增加冲角就是考虑预旋的影响，以减少液体冲击损失； b.取
10、正冲角，叶片入口处排挤系数 减少，即增大了叶片入口面积，改善了液体流动的情况，可略提高抗汽蚀性能。,2.采用抗汽蚀材料： a、表面光滑、材料强度和韧性越强、硬度和化学稳定性越高材料的抗汽蚀性能越好； b、铝铁青铜、2Cr13、稀土合金铸铁、高镍络合金等比普通铸铁好（抗汽蚀能力大大提高） 3采用诱导轮提高泵的抗汽蚀性能 （1）加螺旋形的诱导轮； （2） 的效果较好。 五受力分析（轴、径向力） 六结构 七管理，故障,离心泵（第2部分）： 离心泵设计基本思路： 离心泵设计基础 一结构形式的确定： 1.离心泵设计流量和扬程的确定： 一般是给定的。 2.泵吸入和排出口径的确定： 1）一般吸入内流速5m/
11、s 常用3m/s； 2） ，Vs为吸口流速； 3）Vs、Q可查表选择； 4） =（10.7）D 经验公式。,3.结构型式选择 1）原动机选择 电动（也可汽柴油机、蒸汽、燃气轮机） 2）确定n、 和级数i a、n 一般：吸程46m，吸入口径250mm以下泵 2950转/分； 吸入口径250350mm 1450转/分。 总体趋势：直接驱动、高速。 b、 i、选要考虑； ii、尽量选取模型泵的 ；,iii、 在 30500内 c、级数i i、要考虑结构安排的可能性，轴的跨度 ii、 iii、总体 i越小越好 也就是单级扬程越高越好。 3）泵的结构型式 a、单、双吸： 吸入内径200mm 双吸 b、单
12、、双级：,c、悬臂式、双支承式 d、涡壳式、异轮式 4.轴径的计算 泵轴功率： 配带功率：Nc=1.2N 轴传递的扭矩： d为最小轴径 为材料的许用切应力 有了d可以祘出不用直径： 如：联轴器外的最小轴径d，叶轮处的轴径 ，叶轮轮毂直径 ，K=1.2（大泵）1.4（小泵）。,二、叶轮设计：（速度系数设计法） 1.确定叶轮入口直径 ： 先确定叶轮入口速度： H单级扬程 叶轮入口速度系数 悬臂式： D0= 通过叶轮的流量 轮毂式或轴穿过叶轮时： 轮毂直径,2、确定叶片入口边直径D1 =40100 D1D0 =100200 D1=（10.8）D0 =200300 D1=(0.80.6) D0 =30
13、0500 D1=(0.70.6) D0 =500 D0= D2 （D0表示轴流泵）,3、确定叶片入口处绝对速度C1 C1 =（0.40.83）V0 4、确定叶片入口宽度b1 5、确定叶片入口处圆周速度u1 6、确定叶片数z z=1.11.5 7、确定叶片入口轴向速度 （ 表示叶片入口排挤系数 （1.11.3） ）,8、确定叶片入口安放角1 速度三角形： 9、确定叶片厚度： 铸铁叶轮：最小厚度34mm 铸钢叶轮：最小厚度56mm 10、计算叶片排挤系数1 （S1 入口处的叶片实际厚度） 11、叶片包角的确定： ns =60200 =75（ns 大）150（ns 小）, 叶片入口边与圆心的连线和出
14、口边与圆心连线间的夹角 包角大 叶片间流道长 有利于叶片与液流的能量交换 12、确定叶轮外径D2 叶轮出口圆周速度系数 13、叶片出口安放角,14、叶轮出口宽度b2 15、确定叶轮出口绝对速度与圆周速度的夹角 16、叶轮的绘型,三、压出室和吸入室的设计 1、压出室 2、螺旋形涡室的设计 3、吸入室设计 四、径向力、轴向力的平衡 五、主要零部件的强度计算 1.叶轮强度计算： 1）叶轮盖板强度计算 2）叶片厚度计算 3）轮毂强度计算,2.泵体强度计算 1）涡室壁厚的计算 2）分段式多级泵中段计算 3.泵体密封面连接螺栓计算 4.泵轴的校核 1）轴的强度校核 2）轴的刚度校核 5.键的校核 6.转子
15、临界转速的计算 共振转速 六、离心泵主要通用零部件的选择 1.轴封结构的选择： 1）有骨架的橡胶密封：,结构简单、体积小、密封效果比较好，但密封碗内孔尺寸容易超差 2）填料密封 3）机械密封 2.轴承部件的选择： 1）滚动轴承 优：磨损小、轴或转子不会因轴承磨损下沉很多、轴承间隙小、互换性好、摩擦系数小、起动力矩小、轴向尺寸小； 缺：负担冲击差、高速时有噪音、安装要准确。 2)滑动轴承 优：工作可靠、平稳无噪音、润滑油层有吸振能 力、承受冲击载荷大； 缺：复杂、零件多、体积大。,3.冷却系统的选择 有关部位进行必要的冷却，如填料函、轴承冷却室。 4.联轴器的选择 1)爪型弹性联轴器 体小、重量
16、轻、结构简单。 2）柱销弹性联轴器 七、离心泵主要零部件的技术要求 1.离心泵过流部件允许的铸造偏差 查GB 查如：压出室、导叶候部尺寸、叶轮出口宽度、叶轮叶片入口边间距算的允许偏差； 2.泵轴的技术要求 如：材料硬度、径向跳动允差，不平行度等；,3.叶轮的技术要求 径向跳动允差、端面跳动允差、静平衡允差等； 4.泵体的技术要求 如：水泵的水压试验； 5.泵常用公差配合及表面光洁度的选择 如：配合公差、表面光洁度等； 6.悬臂泵托架部件小装技术要求 托架止口的径向跳动允差 托架止口端面跳动允差 7.总装配的技术要求 如：对中、串动 以上为基本思路，但仍较粗，如有兴趣找书看一个设计例题。,（七）旋涡泵 （八）水环泵 （九）喷射泵,
