100XL旋流污水泵的设计.docx
《100XL旋流污水泵的设计.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《100XL旋流污水泵的设计.docx(39页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、长 江 大 学 毕业设计(论文) 题目 100XL旋流污水泵的设计学 院 机械工程学院 专业班级 机械11006班 学生姓名 高 超 指导教师 汪 建 华 成绩2014 年6月3日绪论第1章 绪论1.1 选此课题的意义随着工业化工业的不断发展,环境也随着工业化工业的进步而进一步的被严重污染,其中污水污染尤为严重,所以污水处理泵在工程中得到越来越广泛的应用。泵是一种应用广泛、耗能大的通用流体机械,我国每年各种泵的耗电量大约占全国总耗电量的20%,耗油量大约占全国总耗油量的50%。而污水泵是各种水力机械中应用最广泛的一种,是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、固体颗粒、液
2、体输送工程、石油及化学工业、航空航天和航海工程、能源工程和车辆工程等国民经济各个部门都有广泛的应用。本次课题设计的旋流污水泵适用工业和城市给水、排水,亦可用于农业排灌,供输送污水或物理化学性质类似污水的其他液体之用,温度不高于80。C。1.2 本课题的研究现状针对目前处理污水的特殊泵种存在的问题,国内外的生产厂家把精力放在了开发泵的保护系统上,目前中国国内的潜水排污泵主要由国内的生产厂家生产和制造,少部分的产品由国外进口,大多数的污水泵都是在水泵运行发生异常时自动报警或者切断电。这种保护是各种污水泵的保护必须措施。当前国内离心泵的技术水平通过几十年的发展以及许可证技术引进,从综合技术水平来看,
3、单、两级泵方面都具有国际先进水平,与国外同类型泵相比无差距,有些地方还是国际一流水平,如可靠性、效率、通化程度等。而高温高压多级泵在结构形式、可靠方面已达到国际同类型水平,国内起步较晚,引进技术消化吸收,从89年、90年开始生产高技术水平泵,逐步开发完善,并代替进口。国外离心泵总体技术水平比国内技术水平要高一些,效率合格率为85.7%,总体平均水平与国家标准规定值相比高2.30%,达到国家标准要求,效率、汽蚀余量合格率分布情况总体与国内的情况是相一致的,在低比转速处合格品分布率相对好一些。1.3 本课题研究的主要内容课题研究的内容是旋流污水泵的设计。主要包括:(1)旋流污水泵的方案设计;(2)
4、泵叶轮结构参数的计算;(3)叶片型线的设计;(4)压水室的水力计算;(5)轴向力的计算与校核;(6)泵轴强度的计算;(7)轴承的选择及寿命计算;进行污水泵设计的难点就是压水室的设计,本次课题设计污水泵的压水室形状是螺旋形,这主要是考虑到螺旋形压水室流量、扬程曲线降低,有利于减少水力损失。而不足之处是功率曲线稍增大,效率相对与其他形状压水室要低点。第37页(共 35页)旋流污水泵的基本知识第2章 旋流污水泵的基本知识2.1 污水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。这种泵的主要结构特征是叶轮退缩在压水室后面的泵腔内,叶轮旋转时叶轮前面的无叶腔
5、内形成贯通流和循环流。贯通流通过叶片间流道进入泵室而流出,循环流则在无叶腔内循环,由于循环流中部是低压区,固体颗粒掉入次区域在旋流的带动下流出,因此大部分固态物质可不经过叶轮而直接从无叶腔流出,基于旋流泵结构形式和流动与传统泵有很大的区别,因此漩流泵有以下的特点:结果简单,容易制造,运行平稳;叶轮与泵体无配合间隙,不存在磨损使间隙增大造成性能的下降的问题;因固体颗粒大部分不通过叶轮,因而无堵塞性能好,叶轮的磨损也相应减轻;输送的物质大部分在无叶腔的旋流带动下流出,因而无损性差,即对物质的破坏作用大;可以输送含气体的液体。由于存在循环流,造成很大的水力损失,泵的效率低,绝大部分泵的效率都在60%
6、以下,而且当比转速n170和n4.54.5效率及抗汽蚀性能中等一般清水泵的单级单吸及双吸叶轮和多级泵第一级叶轮4.55.0效率较低,抗汽蚀性能较好锅炉给水泵第一级叶轮及对抗汽蚀性能要求较高的场合5.05.5效率有较大的降低,高抗汽蚀性能冷凝泵有前置诱导轮的离心泵4.4 确定叶轮的进出口直径叶轮出口直径按式4-3计算 (4-3)mm (4-4)式中叶轮出口直径系数。而叶轮的进口直径则按照 其中K0为叶轮进口直径系数。对于清水介质,主要考虑效率时,K0=3.54.0;对于污水介质,建议取K0=3.64.2,则取K0=4. (4-5)4.5 确定叶片厚度叶轮工作是,叶片上承受着液体的反作用力和叶片质
7、量的离心力受力情况比较复杂,很难精确计算,通常可用如下经验公式4-6计算叶片的厚度。mm (4-6)系数K与离心泵的比转速ns和叶片的材料有关,其值由表10-105所示,材料选用钢,所以K=3.2。表4-2 系数K与ns和材料的关系ns4060708090130190280铸铁钢3.233.53.23.83.34.03.44.53.56576108最后,综合考虑取叶片真实厚度4mm。4.6 叶片出口角的确定叶片的出口角2是叶轮的主要几何参数,对泵的性能参数、水力效率和特性曲线的形状有着重要的影响,通常在选择2时应考虑下列因素:1.低比转速泵,选择大的2角以增加扬程,减小D2从而减少圆盘摩擦损失
8、,提高泵的效率。2.增大2角,在相同流量下叶轮的出口宽度V2增加,压水室的水力损失增加,并且在小流量下冲击损失增加,容易使特性曲线出现驼峰,因此,为获得下降的特性曲线,不宜选过大的2角离心泵叶片的出库安放角2一般小于90度,当2.90和2.90并且取得较大值时,H-Q性能曲线会出现驼峰现象,使离心泵运行不稳定。为了得到较高的效率,2一般取18-30,所以,综合考虑2应取25.4.7 叶片数Z的选择与叶片包角随着叶片数的增加,叶片对液体的作用增强,有限叶片数情况下的流动滑移减弱,一般来说叶片数的增多,泵的扬程增加,另外漩流泵叶片间的流道扩散十分严重,当不考虑滑移时,相对速度等于轴面速度(如图所示
9、),因而相对速度的扩散也十分严重,叶片间轴向漩涡流动很强,造成叶片间的流动紊乱,产生相当大的附加水力损失,适当的增加叶片数,会改善这种流动状态,提高泵的效率,如果叶片厚度薄,同时增多叶片数,可达到明显提高扬程和效率的结果,漩流泵叶片通常选取812枚叶片,叶片过多,排挤严重,表面摩擦损失增加,效率下降,叶片直径达时,可在两叶片间出口部分增加短叶片如果叶片数Z大,叶片包角应小一些,叶片出口角也可大一些;如果叶片数Z小,叶片包角应小一些,叶片出口角也要取小一些。一般的可取85-110,综合考虑,叶片包角取85.4.8 叶轮的外径D2 (1)叶轮的外径D2由叶片式泵的基本方程式 由此得到:查表11-9
10、得,K的取值范围K=17.4618.46,选取K=18,则4.9 叶片的出口宽度b2由于固体颗粒大部分从无叶腔流过,这样通过泵固体颗粒的尺寸不完全受宽度的限制。实验表明,叶轮的出口宽度b2的增加,扬程、功率曲线几乎平行上移。在b2的一定范围内,泵的效率随着b2的增加而提高,最高效率点随b2增加向大流量方向移动,这可解释为b2增加,叶片对液体的做功增加,而循环流的程度相对减少所致。通常叶片的出口宽度b2=(0.2-0.25)D2=55.6-69.5mm,则取b2=62.5mm压水室的水力设计 第5章 压水室的水力设计5.1 压水室的分类及其作用吸水室位于叶轮之前,压水室位于叶轮之后,它们和叶轮一
11、起构成了泵的过渡部件,因为吸水室和压水室是固定的过流部件,研究其中的流动时,一般不引入相对速度。绝对速度的大小和过流断面积有关,方向与其几何形状有关,绝对速度v可分解成两个分量:圆周分量v1和轴面分量v2,即v=v1+v2通常所说的压水室是指螺旋形压水室(涡室),环形压水室和导叶等的总称,流出叶轮的液体,绝对速度v值很大,且具有很大的旋转分量v3.但是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,因而压水室是转换能量的过渡部件。而压水室的作用则有以下几点:(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的吸入口。(2) 保证流出的叶轮的流动是轴对称的,从而使叶轮内具有
12、稳定的相对运动,以减少叶轮的水力损失。(3) 降低液流速度,使速度转换为压能。(4) 消除液体从叶轮流出的旋转运动,以避免由此造成的水力损失。5.2 压水室形状的选择采用同一叶轮在螺旋形、准螺旋形、环形 三种压水室中进行实验对比,如图11-28所示,将得出如下结论。 螺旋形压水室:流量扬程曲线降低,功率曲线增大,效率降低,但高效范围较宽。准螺旋形压水室:流量扬程曲线升高,功率曲线下降,效率明显提高。环形压水室:流量扬程曲线和准螺旋形压水室相近,最高小旅店效率最高,泵效率点向小流量方向移动,但高效范围窄,大流量区域效率下降明显。总结实验结果分析如下,从漩流泵叶轮流出的绝对速度v2很小,其大小和方
13、向均和圆周速度相近。流体在泵腔内的速度迹线和等静压线大致是同心圆,观察泵腔内示踪粒子表明,许多粒子在前腔内旋转3-4圈之后才流出去。由此可知,采用螺旋形压水室会干扰液体的运动规律,在隔舌区域产生严重撞击。采用环形压水室,液体在压水室内旋转的同时流出压水室,流量小时顺利流出,流量大时就比较困难,所以环形压水室大流量效率下降明显。n250的旋流泵可以采用环形压水室,n2大的泵应采用准螺旋压水室,根据本次设计的要求,选用螺旋形压水室。压水室具有下面三种形式,从水力方面来看,螺旋型压水室中的流动比较理想,适应性强,高效率范围宽。但流道不能机械加工,尺寸形状、表面的光洁度直接靠铸件来保证。叶片式压水室(
14、导叶)一般可以单独制造,并且可以进行机械加工,但水力方面不如螺旋形压水室理想。螺旋形压水室主要用于单级泵和中开式多级泵,叶片式压水室主要用于多级泵,而加导叶的压水室,能够消除径向力,主要用于大型单级泵。螺旋形压水室的断面形状主要有梯形、矩形和圆形。1)梯形断面:梯形断面结构简单,水力性能好,是蜗形体断面中用的最广的一种。2)矩形断面:矩形断面具有与梯形断面相同的优点,适用于各种ns的泵上。它的工艺性最好,且断面比较容易打磨或加工,用于材料为铸造收最不易光洁的钢或不锈钢而又要求很光洁的蜗形体上是最适宜的。由于这种断面是等宽的,所以径向尺寸比梯形断面要略大一些。3)圆形断面:如果叶轮出口后即是圆形
15、断面,中间没有过渡区,则由于圆形断面在叶轮出口处突然扩大,这对泵的水力性能是不利的。圆形断面的优点是在蜗形体受压后,受力情况比上面两种断面要好。因此这种断面适用于大型的额压力高一些的泵上,这种情况下,液体出了叶轮后经过扩散导叶再进入圆形断面。本次设计采用蜗形体,断面形状为梯形断面。5.3 蜗型体的计算5.3.1 基圆直径的确定基圆直径D3可按式5-1计算mm(5-1)综合考虑取mm。5.3.2 蜗型体进口宽度计算进口宽度b3可按式5-415计算mm(5-2)5.3.3 舌角舌角可按式5-3(5-3)5.3.4 隔舌起始角一般将通过隔舌起点(即蜗形线与基圆相交的点)的断面称为0断面,断面与0断面
16、之间的夹角称为隔舌起始角。理论上隔舌起点应放在断面的基圆上,但是泵的ns增加后,蜗形体中的速度减慢,蜗形体断面面积增加,径向尺寸增加,会使隔舌变得很薄,或影响蜗形体扩散管在此区域的形状。因此ns增大后,也应适当增加。值可参考表5-45选取。表5-1 隔舌起始ns308090130140220230360通过查表5-1,综合考虑选取。5.3.5 蜗形体各断面面积的计算计算蜗形体各断面面积时,是把蜗形体中的圆周方向平均速度看作常数来设计的。计算时先根据ns在图5-335查的K3,按式5-435求出各断面中的平均速度。m/s(5-4)式中蜗形体各断面中的平均速度(m/s); H泵的扬程(m); g重
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 100 XL 污水泵 设计
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【可****】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【可****】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。