基于流体力学的水泵输送系统.docx

广州大学机械与电气工程学院流体力学课程基于流体力学的水泵输送系统课程设计: 设计一个基于流体力学的水泵输送系统 专业班级: * 姓 名: * 学 号: * 指导老师: * 完成日期: * 第4页 共5页课程总目标：设计一个基于流体力学的水泵输送系统。如图，用离心泵将水库的水抽到水池，底阀局部阻力系数12.5，弯管20.3，水泵进口前的渐变收缩段30.1，压力管路采用铸铁管，直径D500mm，其总长度为1000m，其余参数见表，试设计确定：1、水泵吸水管直径；2、水泵的安装高度；3、水泵的轴功率组别1234567流量Q (m3/s)0.30.40.20.50.60.150.45水库水位(m)65605550707050水池水位(m)90858080908585吸水管l1 (m)1088101088水泵的真空度为hv (m)4.8554.64.54.84.5一、数据选择第一组别流量Q (m3/s)水库水位(m)水池水位(m)吸水管l1 (m)真空度为hv (m)0.36590104.8二、水泵吸水管直径设计2.1确定吸水管流速V通过查询机械设计手册可得，常用水泵吸水管推荐流速为V吸=0.82.0m/s，取吸水管流速为V吸=2.0m/s。2.2计算吸水管直径D吸由流量公式，可计算得Q=D吸24V吸D吸=4QV吸=40.32.0=0.437m故水泵吸水管直径取D吸=450mm。此时，吸水管流速V吸=QD吸24=0.30.45024=1.8m/s三、水泵安装高度设计3.1计算水头损失hf1-2以水库自由液面1-1和水泵进口处2-2为计算断面，自由液面0-0为基准面，建立伯努利方程0+Pag+0=HS+P2g+V吸22g+hf1-2hf1-2=hf+hj=1l1D吸V吸22g+V吸22g=(1l1D吸+)V吸22g吸水管中的雷诺数Re=V吸D吸v=2.00.4501.01010-6=8910892300由雷诺数值，可判定吸水管管道水流状态为紊流（20时水的运动黏度=1.01010-6m2s）。查莫迪表得，吸水管沿程阻力系数1=0.020根据已知条件可得，底阀局部阻力系数12.5，弯管20.3，水泵进口前的渐变收缩段30.1，则=1+2+3=2.9吸水管长l1=10m，V吸=2m/s，D吸=450mm，则所以吸水管道水头损失为hf1-2=1l1D吸+V吸22g=0.020100.450+2.92.0229.8=0.683m3.2计算水泵的安装高度HS由伯努利方程,可得HS=Pa-P2g-V吸22g-hf1-2=hv-V吸22g-hf1-2=4.8-2.0229.8-0.683=3.913m故水泵的安装高度取为HS=3.900m，即HS=3900mm四、计算水泵的轴功率4.1确定压水管道沿程阻力系数2压力管道采用铸铁管，铸铁管在一般设计计算时多当作旧管，查询机械手册可得，铸铁管的当量粗糙高度=1.25mm。压力管道直径D压=500mm，则相对粗糙度为D压=1.25500=0.0025计算压力管道流速V压=QD压24=0.30.50024=1.528m/s压水管中的雷诺数Re=V压D压V压=1.5280.51.01010-6=7564352300由雷诺数值，可判定压水管管道水流状态为紊流（20时水的运动黏度=1.01010-6m2s）。根据Re=756435， D压=0.0025，查询莫迪图，可得压水管的沿程阻力系数2=0.0204.2确定压水管道各局部阻力系数查机械设计手册，可得各局部阻力系数为截止阀=7.0，闸阀=0.5，30度弯道=0.2，出水=1则=截止阀+闸阀+30度弯道+出水=7.0+0.5+0.2+1=8.74.3计算压水管道水头损失hf3-4hf3-4=2LD压+V压22g=0.02010000.5+8.71.528229.8=5.801m4.4计算水泵杨程Hp以水库水面为基准面，建立1-1端面和4-4水池断面的能量方程0+Pag+0+HP=z+Pag+0+hf1-2+hf3-4HP=z+hf1-2+hf3-4=90-65+0.683+5.801=31.484m4.5计算水泵轴功率根据国家标准离心泵效率（GB/T13007-91），查机械手册得，单级离心泵的的效率大概为=80