离心泵蜗壳设计任务说明书 - 图文

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安徽工业大学 毕业设计（论文）说明书

3 离心泵设计参数

离心泵的工作状况通常用性能参数来表示，其主要性能参数有流量、扬程、转速、效率和空化余量等，空化余量是表示离心泵抗空化性能的主要参数。

3.1流量q

流量是泵在单位时间内通过泵出口截面的液体量（体积或质量）。

体积流量用qv表示，单位是m3/s,m3/h,L/s等。本书没有特别指明，用q表示体积流量。

质量用qm表示，单位是kg/s,kg/h等。 质量流量和体积流量的关系为

qm?pq (3.1)

3.2扬程h

扬程是泵出口截面（泵出口法兰处）和泵进口截面（泵进口法兰处）单位质量液体的能量差值，也就是单位质量液体通过泵获得的有效能量，按定义其单位是N?m/N?m,即被抽送液体的液柱高度，习惯简称为米。

用角标1表示泵出口截面单位质量的能量，用角标2表示为泵出口截面单位

22p1c1p2c2 e1?z1? ?,e2?z2???g2g?g2g根据定义，泵的扬程可以写完

p?p1c2?c1 h?e2?e1?(z2?z1)?2 (3.2) ??g2g式中 p2、p1------------泵出口、进口处截面液体的静压力；

c2、c1-------------泵出口、进口处截面液体的速度；

z2、z1-------------泵出口、进口截面到任选测量基准面的高度?7?。

泵的扬程表征泵本身的性能，只和泵进、出口法兰处液体的能量有关，而和 泵装置无直接关系，但利用能量方程，可以用泵装置中液体的能量表示泵的扬程?8?。

223.3转速n

转速是叶轮和轴单位时间内旋转的圈数，单位为转每分（r/min）。如果离心泵

由原动机直接驱动，转速与原动机转速相同。

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4 压水室的水力设计

压水室是指叶轮出口到泵出口法兰盘的过流部分。压水室叶轮一起构成泵的过流部件。压水室是固定的过流部件，其绝对速度的大小和过流段面积有关，方向与其几何形状有关?9?。

实践证明，压水室的水力损失是离心泵内水力损失的重要组成部分，非设计工况更为突出，离心泵的性能基本上是由叶轮和压水室共同决定的。因此，压水室设计的优劣，将在很大程度上决定泵的完善程度。

4.1压水室的作用

1.收集从叶轮中流出的液体，并输送到排出口或下一级叶轮吸入口。

2.保证流出叶轮的流动是轴对称的，从而使叶轮内具有稳定的相对运动，以减少叶轮内的水力损失。

3.降低液流速度，使动能转换成压力能。

4.消除液体从叶轮流出产生的旋转运动，以避免由此造成的水力损失。

流出叶轮中的液体，其绝对速度c3值很大，但液体通过压水室以后，绝对速度变小，旋转分量等于零或是很小的值，因而压水室也是将流体动能转换成压力能的过流部件。

压水室可分为螺旋形压水室（或称涡形体）、导叶和环形压水室?10?。

图4.1 压水室的基本形式

a)螺旋形压水室 b）导叶 c）带导叶的环形压水室

4.2螺旋形压水室

螺旋形压水室的流道由涡室和扩散部分构成，叶轮外缘与漩涡状泵壳体间的空间称为涡室。螺旋形压水室是离心泵中应用最为广泛的一种压水室，主要用于单级单吸式、单级双吸式离心泵和水平中开式多级泵。

螺旋形压水室具有比较完善的过流形状，水力性能好，其适应性较广，泵的高效率区较宽；但其过流部分不能进行机械加工，几何尺寸。几何形状和表面粗糙度完全要由铸造工艺保证?11?。

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4.2.1压水室的工作原理

为保证叶轮内具有稳定的相对运动，压水室内的液流应当是轴对称的流动。下面分析满足轴对称流动时压水室流道应该具有的形状。

所谓轴对称流动，就是在同一个圆周上速度大小相等、方向相同，即圆周速度和轴面速度在同一个圆周分别相等。假设液体从叶轮流出后，进入压水室的流动时平面流动，当忽略液体的黏性摩擦力时，这种液流不受任何外力的作用。根据速度矩保持定理，液流的速度矩应保持为常数，等于进口的速度矩，即

vmR?K2 (4.1)

图4.2螺旋形压水室工作原理

压水室的形状，最好应当按这种流动规律来设计。下面我们用数学公式来表示这种流动的轨迹（液体质点在不同时间走过的路径）。得到液体流动的轨迹之后，按此轨迹加做固体壁，就做出了符合流动的压水室。由图4.2

QvQ tg??m?2?Rb??const

Kvu2?bK22R因Q、b、K2为常数，所以流动的液流角保持不变，即是说液体从叶轮流出后的迹线是一条对数螺旋线，液体流动方向和圆周方向的夹角?保持不变，这就是螺旋形压水室名称的由来。

由图4.2，螺旋线上任意点的坐标可以表示为

dRdR、?tg?d? 设R=R3时，?=0、D?D3。积分得 tg??Rd?RdRR?tg?d?，lnR?lnR?tg??，ln?tg?3?，R?R3etg?3? 3?33?RR3R10R

?利用叶轮出口稍后的速度三角形求得tg?3，给定不同的?角（rad）。可求得相应的半径R，从而可作出这条对数螺旋线来?12?。

实践中所用的螺旋形压水室，为了减小径向尺寸，压水室宽度b多是扩散的。 这样可减小vm和?角，从而达到减小径向尺寸的目的。

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这种螺旋形压水室，能够满足对压水室的基本要求。第一，压水室布置在叶轮出口外周，能够把从叶轮流出的液体收集起来。第二，在设计工况下液体是符合自由流动，是轴对称的，从而保证了叶轮内相对流动的稳定性。第三，压水室随着收集流量的增加，半径向排出口逐渐增加，vu减小，由图3.2速度三角形，v亦减小，从而实现动能向压能的转换。这种转换和涡室的尺寸有关。高扬程泵vu大、vm小，?角小，涡室的径向尺寸较小，断面积小，所以转换的程度较小。反之，低扬程泵，在压水室内有很大一部分动能转换为压能。为了完全实现动能的转换。压水室螺旋线后接扩散管。第四，由于压水室出口的流动方向和涡室半径相垂直，这种结构保证了消除流动的旋转分量vu。另外，从流体力学的观点，沿压水室扩散管壁的封闭围线，其中不存着我（叶片等），因而沿封闭围线的环量等于零，液体是没有旋转的?13?。顺便说明，沿空间导叶外壁的封闭围线，其中存在着叶轮叶轮叶片，按理是由旋的。但导叶叶片造成的环量和叶轮的环量相反而互相抵消，所以也是无旋的。在这种情况下，如无导叶，液体的旋转分量则不能消除?14?。

4.2.2涡室的主要结构参数及设计（速度系数法）

为便于计算和绘图，涡室通常取8个彼此成45°的断面，即用8个轴面切割涡室。第Ⅷ断面是涡室的进口断面，如图4-3所示。

4.3 涡室几何参数

1.比转速ns的计算 泵的比转速为

3.65nq ns? (4.2) 3H42.叶轮出口宽度b2 b2?kb23 kb2

q (4.3) n5n?(0.64~0.7)(s)6

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