流体机械课程设计说明书.doc

江苏大学题目: 流体机械及工程课程设计任务书 学生姓名： 专业班级： 流体0903班 学 号： 起止日期：2013.01.072013.01.19设计依据： 流量Q：60/h扬程H：125m转速n: 2900 r/min效率：（%） 空化余量NPSHR（m） 任务要求：1. 利用速度系数法进行叶轮的水力设计。2. 绘制叶轮的木模图和工作图。3. 撰写课程设计说明书4. 完成Auto CAD出图目 录第一章 结构方案的确定31.1确定比转数 31.2确定泵进、出口直径 31.3泵进出口流速 31.4确定效率和功率 41.5电动机的选择及轴径的确定 4第二章 叶轮的水力设计 52.1 叶轮进口直径D0的确定52.2 叶轮出口直径D2的确定52.3确定叶片出口宽度 52.4确定叶片出口安放角 62.5确定叶片数Z 62.6精算叶轮外径D2 6第三章 画叶轮木模图与工作图 83.1叶轮的轴面投影图 83.2绘制中间流线93.3流线分点（作图分点法）103.4确定进口角113.5作方格网 123.6绘制木模图 13参考文献 14第一章 结构方案确定 1.1 确定比转数 计算泵的比转数ns，确定泵的结构方案。公式为 式中 Q单吸叶轮泵的流量，m3/s H单级叶轮泵的扬程，m。 则： =36.551.2 确定泵进、出口直径 泵的进出口直径 。 吸入口直径Ds由进口流速(经济流速)决定，由于空化要求较高，应取较大的进口直径，以减小流速。 初选1.01.8 m/s 试选 m/s 则 5.1.1415.33600/604=sD =118.94 mm 按标准取150 mm 而出口直径按经验公式（0.71.0）Ds确定。 对于高扬程泵，则取0.8=120mm1.3 泵进出口流速泵进口速度V V=0.943m/s泵出口速度VV=1.474m/s1.4 确定效率和功率1）水力效率：=0.8542）容积效率：=0.942 只考虑叶轮前密封环的泄漏的值3）估算机械效率：-0.02 =0.754 考虑轴承填料损失2%4) 总效率：=0.8540.9420.754=0.61 1.5电动机的选择和轴径的确定轴功率：=33.47kw选用电动机 k=1.2则原动机功率=1.233.47=40.164kw 泵轴的直径应按其承受的外载荷（拉、压、弯、扭）和刚度及临界转 速条件确定。因为扭矩是泵轴最主要的载荷，所以在开始设计时，可按扭矩确定泵轴的最小直径（通常是联轴器处的轴径）。扭矩=132.26Nm泵轴选用取 =500*10P,材料为45号钢。 最小轴径： =23.6mm 采用标准化轴径取d=25mm单级单吸式 取=0 第二章 水力设计（速度系数法）2.1 叶轮进口直径D0的确定兼顾汽蚀与效率 取k0=4.1进口当量直径 =4.1=74 mm 又=0mm2.2 叶轮出口直径D2的确定查表8-12得，修正系数kD2取1.145=17.7 取D2=320mm2.3确定叶片出口宽度查表8-13， 修正系数Kb2取1.697=0.47 2.4确定叶片出口安放角 一般取 这里取2.5确定叶片数Z30-4545-6060-120120-300Z8-107-86-74-6取Z=82.6精算叶轮外径D2第一次精算1. 理论扬程 =H/h=125/0.854=146.4m 2. 修正系数 压出室选择蜗壳式的，a=0.650.85,取a=0.8 3. 静矩S =0.012m2 4. 有限叶片数修正系数P =0.34 5. 无穷叶片数理论扬程 =196m6. 叶片出口排挤系数2叶片出口真实厚度2取4mm，叶片出口轴面截线与流线夹角2取90 7. 出口轴面速度= 2.2m/s 8. 出口圆周速度 =45.4m/s 9. 叶轮外径 =300mm第二次精算 取D2=300mm S=0.01 P=0.36=0.94=200m=2.35m/s=46m/sD2=304mm两次精算误差小于2%，取D2=304mm第三章 画叶轮木模图与工作图3.1叶轮的轴面投影图叶轮各部的尺寸确定之后，画叶轮轴面投影图。画图时，参考相近比转速、性能良好的叶轮图作为参考。轴面投影图形状力求光滑通畅。轴面投影图如下图所示。 绘制好轴面投影图后，检查流道的过水断面变化情况。过流断面面积F 其中：轴面液流过流断面形成线重心的半径 轴面液流过流断面形成线的长度 各流道面积计算，叶轮流道面积检查图如下：要求该曲线有平滑的变化规律，否则必须修改轴面投影图，直到符合为止。3.2绘制中间流线在轴面液流过流断面形成线上取一点，而后计算此点两边的面积，面积相等则此点即中间流线上的点；如面积不相等，则将此点向面积大的一面移动，再检查两边面积是否相等，进行修改，直到两面积相等为止，即得到流线所经过的点。3.3流线分点（作图分点法）在轴面投影图旁，画两条夹角等于的射线（=510）。本设计中=10。从出口开始，沿轴面流线试取S，若S中点半径对应的两条射线间的弧长l,与试取的S相等，则分点正确。如果不等，另取S，直到S=l。根据上述方法将前后盖板流线及中间流线分点。分点情况如下：3.4确定进口角因为是圆柱叶片，只画出a,b,c三点中一点的过水断面流线，如图，并计算叶片进口处的速度=12.1 m/s = 4.58 m/s其中： 为过a点的过水断面面积叶片进口液流角 进而得到叶片进口安放角 取=3.26o采用编程迭代的方法计算。先假定一个，带入上式计算出，再用反算，观察计算值与假定值是否相等，相等则计算正确。数据如下图;得1=24o3.5作方格网叶片绘型时，要求叶片在出口处能有一段叶片安放角保持不变，而其他部分角度变化应尽量均匀。 叶片加厚数据3.6绘制木模图画出具有轴面截线并已加了厚度的轴面投影图.在叶轮的轴面截线图上，作垂直于叶轮轴心线的直线，这些直线实质上就是一些垂直于叶轮轴心线的平面，通常称为割面或等高面，它们与叶片的交线就是叶片的模型截线。 直线是等距离的，但亦可不等，视设计需要而定，叶片扭曲较大处，距离可取小一些.根据D、d画叶轮平面图