轴流泵设计步骤.docx
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轴流泵设计步骤
轴流泵设计数据
1、设计参数：
流量Q＝1000（m³/h）
扬程H＝4.5（m）
转速n＝1450（r/min）
效率
≧85℅汽蚀比转速C≧1000
2、结构形式：
采用60°出水弯管
3、底板至叶轮中心距离：
1m
轴流泵水力设计
一、叶轮的水力设计
（一）结构参数的选择
1．确定轮毂比
根据轮毂比与比转速的关系表，取
1400
1000
700
500
d
0.35～0.40
0.40～0.35
0.48～0.55
0.55～0.60
2．叶轮直径D
叶轮直径一般根据轴面速度来确定，为了得到最优的影片安放角，叶轮进口前的轴面速度，采用C.C.鲁德涅夫推荐公式来确定：
根据液流的连续性条件，不考虑排挤，则叶轮区域内的轴面速度为
取
，则
根据轮毂比
及给定的参数，叶轮直径即可求出。
则
取D=272mm
即
3．确定叶片数Z
叶片数通常按
选取
500
700
1000
1400
Z
5～6
4～5
3～4
3
为了更易于调节动平衡，取Z=4
4．确定叶栅稠密度
Z=4,叶轮外缘的叶栅稠密度推荐为，
，同时，适当减小外缘的
，增加轮毂侧的
，以减小内外侧翼型的长度差，均衡叶片出口的扬程。
所以，轮毂和轮缘之间各截面的
按直线规律变化，其值为
取
，则
4．确定叶片翼型的厚度：
通常轮毂截面的相对厚度为
（10～15）%
轮缘截面的厚度按工艺条件确定，通常轮缘截面的相对厚度
（2～5）%
从轮毂到轮缘其厚度按直线规律变化。
（二）选定截面及计算
1．确定计算截面
通常选取五个彼此等距离的计算流面，由于本设计要求为为半调节式轴流料浆泵，考虑到叶片的调节，轮毂和轮缘需作成球面。
各计算流面的半径可按下式确定：
截面D取值：
122，160,198,236,272
2．确定轴面速度和速度环量
（1）确定轴面速度
取
即
（2）确定速度环量
3．升力法设计计算选定截面
计算表格
设计公式
Ⅰ截面
Ⅱ截面
Ⅲ截面
Ⅳ截面
Ⅴ截面
1
122
160
298
236
272
2
9.2625
12.1475
15.0325
17.9176
20.6507
3
6.028
6.028
6.028
6.028
6.028
4
5.3108
4.0495
3.2723
2.7454
2.3812
5
0.9124
0.5955
0.4500
0.3643
0.3098
6
42.3773
30.7738
24.2277
20.0167
17.2130
7
1
1
1
1
1
8
0.9998
0.9998
0.9998
0.9998
0.9998
9
0.6868
0.5266
0.4262
0.3586
0.3126
10
95.8186
125.6637
155.5088
185.3540
213.6283
11
由图10－10
0.96
0.91
0.85
0.79
0.73
12
l
91.9859
114.3540
132.1825
146.4297
155.9487
13
l取整
92
114
132
146
156
14
79.9906
138.8069
215.7990
310.0705
415.0148
15
1.1652
0.6678
0.4289
0.2976
0.2213
16
1.2138
0.7338
0.5046
0.3767
0.3032
17
0.9
1.12
1.37
1.5
1.55
18
1.34867
0.65518
0.36832
0.25113
0.19561
19
11.96
11.4
10.56
10.22
9.36
20
选择翼型（NACA）
4413
4410
4408
4407
4406
21
16°
4°
-1°
-2°
-3°
22
58.38°
34.77°
23.23°
18.02°
14.21°
23
1.1°
1.1°
0.9°
-1.2°
0.9
4．计算泵的汽蚀比转速C
知道设计流量Q和轴流泵的转速n，根据GB/T13006-91,查取临界汽蚀余量
计算泵的汽蚀比转速C：
，查得
符合设计要求。
计算各截面翼型厚度坐标
（1）Ⅰ截面：
NACA4413
l=
92
11.96
比例＝
0.919
x
0
1.15
2.30
4.59
6.89
9.19
13.78
18.37
22.96
h
0
2.43
3.35
4.66
5.64
6.44
7.67
8.52
9.10
b
0
-1.42
-1.96
-2.53
-2.81
-2.97
-3.04
-2.95
-2.67
x
27.56
36.74
45.93
55.12
64.30
73.49
82.67
87.27
92
h
9.42
9.44
8.88
7.84
6.43
4.69
2.60
1.41
0
b
-2.54
-2.09
-1.69
-1.27
-0.87
-0.55
-0.31
-0.21
0
翼型如图：
（2）Ⅱ截面：
NACA4410
l=
114
11.4
比例＝
1.138
x
0
1.42
2.84
5.69
8.53
11.38
17.07
22.75
28.44
h
0
2.30
3.27
4.63
5.71
6.56
7.93
8.90
9.57
b
0
-1.44
-1.79
-2.20
-2.37
-2.39
-2.28
-2.03
-1.73
x
34.13
45.51
56.89
68.26
79.64
91.02
102.40
108.08
114
h
9.97
10.02
9.45
8.40
6.91
5.04
2.79
1.51
0
b
-1.43
-0.96
-0.59
-0.27
-0.06
0.06
0.02
0.05
0
翼型如图：
（3）Ⅲ截面：
NACA4408
l=
132
10.56
比例＝
1.318
x
0
1.65
3.3
6.59
9.89
13.18
19.78
26.37
32.96
h
0
2.15
3.11
4.52
5.63
6.54
8.00
9.04
9.76
b
0
-1.21
-1.54
-1.82
-1.85
-1.79
-1.46
-1.08
-0.69
x
39.55
52.73
65.92
79.10
92.28
105.47
118.65
125.24
132
h
10.22
9.70
9.80
8.71
7.19
5.27
2.90
1.57
0
b
-0.34
0.18
0.50
0.70
0.74
0.62
0.36
0.13
0
翼型如图：
（4）Ⅳ截面：
NACA4407
l=
146
10.22
比例＝
1.458
x
0
1.82
3.64
7.29
10.93
14.58
21.87
29.16
36.45
h
0
2.1
3.09
4.53
5.69
6.63
8.18
9.30
10.07
b
0
-1.14
-1.43
-1.60
-1.55
-1.36
-0.99
-0.51
-0.04
x
43.74
58.32
72.90
87.48
102.05
116.63
131.21
138.50
146
h
10.57
10.76
10.19
9.08
7.51
5.51
3.03
1.63
0
b
0.35
0.90
1.18
1.31
1.25
1.01
0.55
0.25
0
翼型如图：
（5）Ⅴ截面：
NACA4406
l=
156
9.36
比例＝
1.555
x
0
1.94
3.89
7.77
11.66
15.55
23.32
31.09
38.87
h
0
1.94
2.92
4.34
5.49
6.45
8.01
9.17
9.98
b
0
-1.00
-1.23
-1.27
-1.14
-0.93
-0.39
0.19
0.72
x
46.64
62.19
77.74
93.29
108.84
124.39
139.93
147.71
156
h
10.51
10.73
10.18
9.10
7.54
5.54
3.05
1.63
0
b
1.15
1.71
1.93
1.97
1.80
1.41
0.76
0.37
0
翼型如图：
5．叶轮绘型
（1）画翼型展开图
（2）确定叶片旋转轴线位置：
旋转轴线通常取离翼弦进口为（0.3～0.4）l处，而且一般和翼型最大厚度位置一致。
另外，旋转中心一般通过翼型的骨线，也可以偏离骨线，但是，其纵向位置应当有规律变化，以保证叶片表面的光滑。
（3）作叶片轴面投影图，
（4）坐平面投影图和木模截线图
二、导叶的水力设计
（一）导叶结构参数的选择
1．确定导叶体的扩散角
一般导叶体的扩散角为
，取
。
2．导叶进口边一般和叶轮出口平行，其间距为e=（0.05～0.1）D,
即e=13.6~27.2mm取
3．叶片数一般取Z=5～10片，低比转速取大值，本设计为比转速
的轴流清水泵，故取叶片数Z=7。
4．弯管（管径为
）通常是等截面的，因此，与之相联的扩散管出口直径（
）也应该与弯管相同，为标准直径。
故
1．导叶的设计与计算（见下表）:
r
0.061
0.08
0.099
0.118
0.136
D
122
160
198
236
272
Vm
6.028
6.028
6.028
6.028
6.028
Vu
5.3108
4.0495
3.2723
2.7454
2.3821
ψ
0.8842
0.9182
0.9369
0.9486
0.9562
1.28
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