离心泵毕业设计

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第2章 泵的基本知识

2.1 泵的功能

泵是各种水力机械中应用最广泛的一种，是和我们日常生活和生产活动联系最紧密的一种机械。在给水排水及农业工程上都需要它，在工业工程上更需要它。如在给水排水工程中，泵从水源取水，抽送到水厂，净化后的清水由送水泵输送到城市管理网中去；对于城市的生活污水和工业废水，经排水管渠系统汇集后，也必须有排水泵将污水抽送到污水处理厂，经处理后的污水再由另外排水泵排放如江河湖海中去，或者排入农田作为灌溉之用；再矿山输送尾矿的尾矿泵、洗煤厂使用的泥浆泵、电站除灰的灰渣泵和河道疏浚的挖泥泵等，已经广泛应用于冶金、石化、食品等工业和污水处理、港口河道疏浚等作业中。

2.2 泵的概述

2.2.1 离心泵的主要部件

离心泵主要由叶轮、轴、泵壳、轴承、密封装置等组成，具体介绍如下： 1）叶轮：叶轮是离心泵主要的过流部件，其主要作用是把原动机的能量传递给液体，叶轮 常用铸铁、铸钢、合金钢或其他材料制成。

2）轴：离心泵的轴用来传递扭矩，驱动叶轮旋转，在轴上泵的叶轮、轴承、密封装置及联轴节等部件。

3）泵壳：将叶轮封闭在一定的空间，以便由叶轮的作用吸入和压出液体。泵壳多做成蜗壳形，故又称蜗壳。由于截面积逐渐扩大，故从叶轮四周甩出的高速液体逐渐降低流速，使部分动能有效地转换为静压能。泵壳不仅汇集由叶轮甩出的液体，同时又是一种能量转换装置。

4）轴承：轴承用来支撑转子零件，并承受转子零件上的多种载荷，根据轴承中摩擦性质的不同可分为滑动轴承和滚动轴承，每一种又可分为向心轴承和推力轴承。

5）密封装置：为了保泵的正常工作，应防止液体外露和内漏，或外界空气吸入泵内，因此必须在叶轮和泵壳间、轴与壳体间装有密封装置，最常见的密封装置由填料密封、机械密封盒浮动密封。

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2.2.2 离心泵的工作原理

离心泵之所以能把水送出去是由于离心力的作用。水泵在工作前，泵体和吸入管必须罐满水形成真空状态，当叶轮快速转动时，叶片促使水快速旋转，旋转着的水在离心力的作用下从叶轮中飞去，泵内的水被抛出后，叶轮的中心部分形成真空区域。水源的水在大气压力（或水压）的作用下通过管网压到了吸入管内。这样循环不已，就可以实现连续抽水。在此值得一提的是：离心泵启动前一定要向泵壳内充满水以后，方可启动，否则泵体将不能完成吸液，造成泵体发热，振动，不出水，产生“空转”，对水泵造成损坏（简称“气缚”）造成设备事故。具体见图2-1。

图2-1 离心泵装置简图

2.3 泵的分类

离心泵是一种量大面广的机械设备。由于应用场合、性能参数、输送介质和使用要求的不同，离心泵的品种及规格繁多，结构形式多种多样。

按泵轴的工作位置可分为横轴泵和立轴泵：按压出室形式可分为蜗壳式泵和导叶式泵；按吸入方式可分为单吸泵和双吸泵；或按叶轮个数分为单机泵和多级泵。每一台泵都可在上述各分类中找到自己所隶属的结构类型。泵的结构形式是由几个描述该泵结构类型的属于来命名的，如横轴单级单吸蜗壳式离心泵、立轴多级导叶式离心泵等。

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第3章 离心泵的水力设计

3.1 泵的基本设计参数

1）扬程H=35m 2）流量Q=15m3/h 3）工作介质为清水 4）必要空化余量NPSHr=4m 5）工作介质密度为?=1000kg/m3

3.2 泵的比转速计算

对于本次离心泵设计，必需空化余量为4m，转速为2950r/min，比转速可根据式3-13[4]来计算

ns=

3.65?n?QH34=

3.65?2950?15/36003534=48.3 (3-1)

通过计算确定泵的比转速ns=48.3

3.3 泵进口及出口直径的计算

泵的进口直径D1由进口速度vs确定，其值通过查表5-1[4]确定为3m/s左右，选vs=2.1m/s，进口直径按式5-1[4]计算

D1=

4?15/36004Q==0.0503m

3.14?2.1πvs (3-2)

泵出口直径D2可取与D1相同，或小于D1，即

D2=(1~0.7)D1=(1~0.7)?50.3=50.3~35.2mm

经圆整取D1=50mm，D2=35mm。

(3-3)

3.4 计算空化比转速

空化比转速可由式5-2[4]计算

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C=

5.62nQNPSHr34=

5.62?2950?15/3600434=378.4 (3-4)

式中NPSHr为泵的必要空话余量，由于转速已经给定，在这里就不对转速进行过多的计算。

3.5 泵的效率计算 3.5.1 水力效率

水力效率按式2-35[4]计算 ?h?1?0.0835lg3Q15/3600H=1+0.0835lg32950=0.837 3.5.2 容积效率

容积效率按式2-43[4]计算

?1v?11?0.68n2=

s31?0.68??48.3?2=0.951 3考虑叶轮密封环处的泄露损失，级间泄露损失等取?v?0.95。

3.5.3 机械效率

机械效率按式2-47[4]计算

?11m?1?15.05=15.05=0.862 ?n71s6n7s63.5.4 离心泵的总效率

???h?v?m?0.837?0.95?0.962?0.685 3.6 轴功率的计算和原动机的选择 3.6.1 计算轴功率

在选取了泵的总效率以后，按式4-1[5]计算轴功率

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(3-5)

(3-6)

(3-7)

(3-8)