流體機(jī)械及工程課程設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)</b></p><p>　　題目: 流體機(jī)械及工程課程設(shè)計(jì) </p><p>　　院（部）： 能源與動(dòng)力工程學(xué)院 </p><p>　　專業(yè)班級(jí)： 流體班 </p><p>　　學(xué) 號(hào)：

2、 </p><p>　　學(xué)生姓名： </p><p>　　指導(dǎo)教師： </p><p>　　起止日期：2011.12.30——2012.1.13</p><p>　　流體機(jī)械及工程課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) </p><p><b>　　設(shè)計(jì)依據(jù)：&

3、lt;/b></p><p><b>　　流量Q：31/h</b></p><p><b>　　揚(yáng)程H：22m</b></p><p>　　轉(zhuǎn)速n: 1450 r/min</p><p><b>　　效率：63.5%</b></p><p>　　

4、空化余量NPSH1.2R</p><p>　　輸送介質(zhì)相對(duì)密度 1</p><p><b>　　任務(wù)要求：</b></p><p>　　用速度系數(shù)法進(jìn)行離心泵葉輪的水力設(shè)計(jì)。</p><p>　　繪制葉輪的木模圖和零件圖，壓出室水力設(shè)計(jì)圖。</p><p><b>　　寫(xiě)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)&

5、lt;/b></p><p>　　完成Auto CAD出圖</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　第一章 結(jié)構(gòu)方案的確定……………………………………………………………5</p><p>　　1.1確定比轉(zhuǎn)數(shù) …………………………………………………………………3</p><

6、;p>　　1.2確定泵進(jìn)、出口直徑 ………………………………………………………3</p><p>　　1.3泵進(jìn)出口流速 ………………………………………………………………3</p><p>　　1.4確定效率和功率 ……………………………………………………………4</p><p>　　1.5電動(dòng)機(jī)的選擇軸徑的確定 …………………………………………………4<

7、;/p><p>　　第二章 葉輪的水力設(shè)計(jì) …………………………………………………………5</p><p>　　2.1 葉輪進(jìn)口直徑D0的確定……………………………………………………5</p><p>　　2.2 葉輪出口直徑D2的確定……………………………………………………6</p><p>　　2.3確定葉片出口寬度 ……………………………

8、…………………………6</p><p>　　2.4確定葉片出口安放角 …………………………………………………6</p><p>　　2.5確定葉片數(shù)Z ………………………………………………………………6</p><p>　　2.6精算葉輪外徑D2 ……………………………………………………………6</p><p>　　2.7葉輪出口速度 …

9、……………………………………………………………8</p><p>　　2.8確定葉片入口處絕對(duì)速度和圓周速度 ………………………………9</p><p>　　第三章 畫(huà)葉輪木模圖與零件圖 ……………………………………………………9</p><p>　　3.1葉輪的軸面投影圖 …………………………………………………………9</p><p>　　

10、3.2繪制中間流線………………………………………………………………11</p><p>　　3.3流線分點(diǎn)（作圖分點(diǎn)法）…………………………………………………11</p><p>　　3.4確定進(jìn)口角………………………………………………………………13</p><p>　　3.5作方格網(wǎng) ……………………………………………………………………14</p>

11、<p>　　3.6繪制木模圖 ………………………………………………………………15</p><p>　　第四章 壓水室的設(shè)計(jì) ……………………………………………………………17</p><p>　　4.1 基圓直徑的確定 ………………………………………………………17</p><p>　　4.2 壓水室的進(jìn)口寬度 …………………………………………

12、……………17</p><p>　　4.3 隔舌安放角 ……………………………………………………………17</p><p>　　4.4 隔舌的螺旋角 …………………………………………………………17</p><p>　　4.5 斷面面積F …………………………………………………………………17</p><p>　　4.6 當(dāng)量擴(kuò)散角……………

13、……………………………………………………18</p><p>　　4.7各斷面形狀的確定…………………………………………………………18</p><p>　　4.8壓出室的繪制………………………………………………………………20</p><p>　　1.各斷面平面圖 …………………………………………………………20</p><p>　　2.

14、蝸室平面圖畫(huà)…………………………………………………………20</p><p>　　3.擴(kuò)散管截線圖…………………………………………………… ……21</p><p>　　結(jié)束語(yǔ) …………………………………………………………………………17</p><p>　　參考文獻(xiàn) …………………………………………………………………………18</p>

15、<p>　　第一章 結(jié)構(gòu)方案確定 </p><p><b>　　1.1 確定比轉(zhuǎn)數(shù)</b></p><p>　　計(jì)算泵的比轉(zhuǎn)數(shù)ns，確定泵的結(jié)構(gòu)方案。公式為</p><p>　　式中 Q——單吸葉輪泵的流量，m3/s</p><p

16、>　　H——單級(jí)葉輪泵的揚(yáng)程，m。</p><p><b>　　則：</b></p><p><b>　　=48.35</b></p><p>　　1.2 確定泵進(jìn)、出口直徑</p><p><b>　　泵的進(jìn)出口直徑 。</b></p><p>

17、　　吸入口直徑Ds由進(jìn)口流速(經(jīng)濟(jì)流速)決定，</p><p>　　由于空化要求較高，應(yīng)取較大的進(jìn)口直徑，以減小流速。</p><p>　　初選2—3.5 m/s 試選 m/s </p><p><b>　　則 </b></p><p>　　=66.225 mm</p><p><

18、;b>　　按標(biāo)準(zhǔn)取65 mm</b></p><p>　　而出口直徑按經(jīng)驗(yàn)公式＝（0.7～1.0）Ds確定。</p><p>　　對(duì)于低揚(yáng)程泵，取泵出口直徑，則取=65 mm</p><p>　　1.3 泵進(jìn)出口流速</p><p><b>　　泵進(jìn)口速度V</b></p><p&g

19、t;　　V===2.595m/s</p><p><b>　　泵出口速度V</b></p><p>　　V===2.595m/s</p><p>　　1.4 確定效率和功率</p><p><b>　　1）水力效率：</b></p><p><b>　　=0.854

20、5</b></p><p><b>　　2）容積效率：</b></p><p><b>　　==0.9512</b></p><p>　　設(shè)平板泄流量與理論泄流量之比q/Q=0.063，查《現(xiàn)在泵技術(shù)手冊(cè)》圖7.2得</p><p><b>　　3）估算機(jī)械效率：</b&

21、gt;</p><p><b>　　=0.8366</b></p><p><b>　　4) 總效率：</b></p><p>　　=0.85450.88820.8366=0.63495 </p><p>　　1.5電動(dòng)機(jī)的選擇軸徑的確定</p><p><

22、b>　　軸功率：</b></p><p><b>　　==2.83kw</b></p><p>　　查表7-10 選用電動(dòng)機(jī) k=1.2</p><p>　　則電機(jī)功率=1.255.698=3.3953 kw</p><p>　　泵軸的直徑應(yīng)按其承受的外載荷（拉、壓、彎、扭）和剛度及臨界轉(zhuǎn)

23、 速條件確定。因?yàn)榕ぞ厥潜幂S最主要的載荷，所以在開(kāi)始設(shè)計(jì)時(shí)，可按扭矩確定泵軸的最小直徑（通常是聯(lián)軸器處的軸徑）。</p><p>　　扭矩==22.36Nm</p><p>　　泵軸選用取 []=550*10P,材料為 。 </p><p><b>　　最小軸徑：</b></p><p&

24、gt;<b>　　==12.67mm</b></p><p><b>　　標(biāo)準(zhǔn)直徑：</b></p><p>　　10，15，20，25，40，50，65，80，100，125，150，200，250，300，400</p><p>　　采用標(biāo)準(zhǔn)化軸徑取d=15mm</p><p><b>

25、;　　軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　考慮軸上零件的固定和定位，以及裝配順序，選用下圖裝配方案：</p><p>　　圖1-3 軸上零件裝備圖</p><p>　　第二章 水力設(shè)計(jì)（速度系數(shù)法）</p><p>　　2.1 葉輪進(jìn)口直徑D0的確定</p><p><b>　　兼顧汽蝕

26、與效率 取</b></p><p>　　進(jìn)口當(dāng)量直徑 =4×=72 mm</p><p><b>　　單級(jí)單吸式 取=0</b></p><p>　　2.2 葉輪出口直徑D2的確定</p><p>　　=13.446～13.806</p><p>　　由于比轉(zhuǎn)速小于60，要乘

27、修正系數(shù)K,取K=1.07</p><p>　　=260.5～267.5mm</p><p>　　2.3確定葉片出口寬度</p><p>　　=0.3094～0.3384</p><p>　　=5.603～6.128mm</p><p>　　D2 =270mm b2=6.5mm</p><p&

28、gt;　　2.4確定葉片出口安放角 </p><p><b>　　一般取 這里取</b></p><p>　　2.5確定葉片數(shù)Z才</p><p><b>　　取Z=7</b></p><p><b>　　= 取Z=</b></p><p>　　2.

29、6精算葉輪外徑D2</p><p>　　對(duì)于D2的精算，過(guò)程如下： </p><p><b>　　由 ；</b></p><p><b>　　得：；</b></p><p>　　注意：精算時(shí)，一般先選擇β2，然后確定D2。</p><p>　　

30、計(jì)算Ht∞時(shí)，要用到滑移系數(shù)，而此時(shí)D2尚未知，故要迭代</p><p>　　此處 取β2＝25°，D2=250mm進(jìn)行迭代精算如下：</p><p>　　有限葉片數(shù)理論揚(yáng)程修正系數(shù)：；</p><p><b>　　式中：靜矩；</b></p><p>　　經(jīng)驗(yàn)系數(shù) ；</p><

31、p>　　無(wú)窮葉片數(shù)理論揚(yáng)程：</p><p><b>　　葉片出口排擠系數(shù)：</b></p><p><b>　　第一次精算</b></p><p><b>　　1. 理論揚(yáng)程</b></p><p>　　=H/=22/0.635=34.646m</p>&

32、lt;p><b>　　2. 修正系數(shù)</b></p><p><b>　　=1.0625</b></p><p><b>　　3. 靜矩S</b></p><p><b>　　=0.0087m</b></p><p>　　4. 有限葉片數(shù)修正系數(shù)P&

33、lt;/p><p><b>　　=0.3179</b></p><p>　　5. 無(wú)窮葉片數(shù)理論揚(yáng)程</p><p><b>　　=45.662m</b></p><p>　　6. 葉片出口排擠系數(shù)</p><p><b>　　7. 出口軸面速度</b>&l

34、t;/p><p>　　= 1.8677m/s</p><p><b>　　8. 出口圓周速度</b></p><p>　　=23.262m/s</p><p><b>　　9. 葉輪外徑</b></p><p><b>　　=306mm</b></p&

35、gt;<p><b>　　第二次精算</b></p><p>　　S=0.011284</p><p><b>　　=0.9484</b></p><p><b>　　=45.555m</b></p><p><b>　　=1.636/s</b&g

36、t;</p><p>　　=22.967m/s</p><p>　　兩次精算誤差小于2%，取</p><p><b>　　2.7葉輪出口速度</b></p><p><b>　　1. 出口軸面速度</b></p><p><b>　　=1.653m/s</b&

37、gt;</p><p><b>　　2. 出口圓周速度</b></p><p>　　=22.988m/s</p><p>　　3. 出口圓周分速度</p><p>　　==14.784m/s</p><p>　　4. 無(wú)窮葉片數(shù)出口圓周分速度</p><p>　　==19.

38、442m/s</p><p>　　2.8確定葉片入口處絕對(duì)速度和圓周速度</p><p>　　查圖7-9 </p><p>　　=0.165×=3.428m/s</p><p><b>　　==14mm</b></p><p>　　==4.403 m/s</p>&

39、lt;p>　　第三章 畫(huà)葉輪木模圖與零件圖</p><p>　　3.1葉輪的軸面投影圖</p><p>　　葉輪各部的尺寸確定之后，畫(huà)葉輪軸面投影圖。畫(huà)圖時(shí)，參考相近比轉(zhuǎn)速、性能良好的葉輪圖作為參考。（關(guān)醒凡編《現(xiàn)代泵技術(shù)手冊(cè)》第二十三章 泵性能（幾何）和水力模型）軸面投影圖形狀力求光滑通暢。軸面投影圖如下圖所示。</p><p>　　繪制好軸面投影圖后，檢查

40、流道的過(guò)水?dāng)嗝孀兓闆r。過(guò)流斷面面積F</p><p>　　其中：———軸面液流過(guò)流斷面形成線重心的半徑</p><p>　　———軸面液流過(guò)流斷面形成線的長(zhǎng)度</p><p>　　各流道面積計(jì)算，葉輪流道面積檢查圖如下：要求該曲線有平滑的變化規(guī)律，否則必須修改軸面投影圖，直到符合為止。</p><p><b>　　3.2繪制中間流

41、線</b></p><p>　　在軸面液流過(guò)流斷面形成線上取一點(diǎn)，而后計(jì)算此點(diǎn)兩邊的面積，面積相等則此點(diǎn)即中間流線上的—點(diǎn)；如面積不相等，則將此點(diǎn)向面積大的一面移動(dòng)，再檢查兩邊面積是否相等，進(jìn)行修改，直到兩面積相等為止，即得到流線所經(jīng)過(guò)的點(diǎn)。</p><p>　　3.3流線分點(diǎn)（作圖分點(diǎn)法）</p><p>　　在軸面投影圖旁，畫(huà)兩條夾角等于△θ的射線（

42、△θ=3°~5°）。本設(shè)計(jì)中△θ=5°。從出口開(kāi)始，沿軸面流線試取△S，若△S中點(diǎn)半徑對(duì)應(yīng)的兩條射線間的弧長(zhǎng)△u,與試取的△S相等，則分點(diǎn)正確。如果不等，另取△S，直到△S=△u。根據(jù)上述方法將前后蓋板流線及中間流線分點(diǎn)。分點(diǎn)情況如下：</p><p><b>　　3.4確定進(jìn)口角</b></p><p><b>　　葉片進(jìn)口處

43、的速度</b></p><p>　　其中： 為過(guò)i點(diǎn)的過(guò)水?dāng)嗝婷娣e</p><p><b>　　葉片進(jìn)口液流角 </b></p><p>　　進(jìn)而得到葉片進(jìn)口安放角</p><p>　　采用編程迭代的方法計(jì)算。先假定一個(gè)，帶入上式計(jì)算出，再用反算，觀察計(jì)算值與假定值是否相等，相等則計(jì)算正確。數(shù)據(jù)如下圖;&

44、lt;/p><p><b>　　3.5作方格網(wǎng)</b></p><p>　　葉片繪型時(shí)，要求葉片在出口出能有一段葉片安放角保持不變，而其他部分角度變化應(yīng)盡量均勻型線的形狀極為重要，不理想時(shí)堅(jiān)決修改，必要時(shí)可以適當(dāng)改變進(jìn)口安放角、葉片進(jìn)口位置、葉片包角、葉片出口邊不布置在同一軸面上等，重新繪制。</p><p><b>　　葉片加厚數(shù)據(jù)&l

45、t;/b></p><p><b>　　3.6繪制木模圖</b></p><p>　　畫(huà)出具有軸面截線并已加了厚度的軸面投影圖.</p><p>　　在葉輪的軸面截線圖上，作垂直于葉輪軸心線的直線，這些直線實(shí)質(zhì)上就是一些垂直于葉輪軸心線的平面，通常稱為割面或等高面，它們與葉片的交線就是葉片的模型截線。 直線是等距離的，但亦可不等，視設(shè)計(jì)需

46、要而定，葉片扭曲較大處，距離可取小一些.</p><p>　　根據(jù)D、d畫(huà)葉輪平面圖，并作出與軸面投影圖上軸面截線相對(duì)應(yīng)軸向截面.在平面圖上先畫(huà)出葉片與后蓋板交線的投影，然后再作模型截面與葉片相交的投影。</p><p>　　第四章 壓水室的設(shè)計(jì)</p><p>　　壓水室是指葉輪出口到泵出口法蘭（對(duì)節(jié)段式多級(jí)泵是到次級(jí)葉輪出口前，對(duì)水平中開(kāi)水泵則是到過(guò)渡流道之前

47、）的過(guò)渡部分。設(shè)計(jì)壓水室的原則：</p><p>　　1、水力損失最小，并保證液體在壓水室中的流動(dòng)是軸對(duì)稱的,以保證葉輪中的流動(dòng)穩(wěn)定； </p><p>　　2、在能量轉(zhuǎn)換過(guò)程中，軸對(duì)稱流動(dòng)不被破壞；</p><p>　　3、消除葉輪的出口速度環(huán)量，即進(jìn)入第二級(jí)葉輪之前，速度環(huán)量等于0。 </p><p>　　4、設(shè)計(jì)工況，流入液體無(wú)撞擊損失

48、。 </p><p>　　5、因流出葉輪的流體速度越大，壓出室的損失hf越大，對(duì)低ns尤甚，因此對(duì)低ns泵，加大過(guò)流面積，減小損失hf。</p><p>　　4.1 基圓直徑的確定</p><p>　　，取 ==286.65 mm</p><p>　　4.2 壓水室的進(jìn)口寬度</p><p>　　==29.65 mm

49、 （取C=10mm）</p><p><b>　　4.3 隔舌安放角</b></p><p><b>　　查手冊(cè)8-1 取</b></p><p>　　4.4 隔舌的螺旋角 </p><p><b>　　查手冊(cè)，取取 </b></p><p><

50、;b>　　4.5 斷面面積F</b></p><p>　　采用速度系數(shù)法，查手冊(cè)圖8-10得 ，壓水室中液流速度：</p><p>　　==15.443 m/s</p><p>　　第8斷面的面積：==3597.156 </p><p><b>　　其他各斷面面積：</b></p><

51、;p><b>　　4.6 當(dāng)量擴(kuò)散角</b></p><p>　　擴(kuò)散角 錯(cuò)誤！未找到引用源。常用范圍為，取 </p><p>　　4.7各斷面形狀的確定</p><p><b>　　確定角：</b></p><p><b>　　一般，取</b></p>&

52、lt;p><b>　　求A、B值:</b></p><p>　　求斷面高H及半徑R（8個(gè)斷面分別求）</p><p><b>　　斷面1:</b></p><p>　　==5.23mm </p><p>　　==1.33 mm </p><p><b&g

53、t;　　斷面2： </b></p><p><b>　　==18.54mm</b></p><p><b>　　===4.73mm</b></p><p><b>　　斷面3：</b></p><p>　　==29.64 mm</p><p&g

54、t;　　=0.254929.64=7.55mm</p><p><b>　　斷面4： </b></p><p><b>　　==39.33mm</b></p><p>　　==10.03 mm</p><p><b>　　斷面5： </b></p><

55、p>　　==48.08 mm</p><p>　　==12.25 mm</p><p><b>　　斷面6：</b></p><p><b>　　==56.08mm</b></p><p>　　==14.29 mm</p><p><b>　　斷面7：<

56、/b></p><p><b>　　==63.53mm</b></p><p>　　==16.19 mm</p><p><b>　　斷面8： </b></p><p><b>　　==70.50mm</b></p><p>　　==17.97 m

57、m</p><p><b>　　壓出室的繪制</b></p><p><b>　　1.各斷面平面圖</b></p><p><b>　　2. 蝸室平面圖畫(huà)</b></p><p>　　根據(jù)所畫(huà)的各斷面軸面圖中的高度H,在平面圖上相應(yīng)的射線上點(diǎn)出，然后光滑</p>

58、<p>　　連接所得各點(diǎn)，得蝸室平面圖上的螺旋線。</p><p><b>　　3.擴(kuò)散管截線圖</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　泵的理論與設(shè)計(jì) 關(guān)醒凡 機(jī)械工業(yè)出版社 </p><p>　　現(xiàn)代泵技術(shù)手冊(cè) 關(guān)醒凡 1959.9&l