单级离心泵设计开题报告

岳岑只* 乂亭 本科毕业设计（论文）开题报告 题 B单级离心泵设计 学生姓名 院（系）机械工程学院 专业班级 装备0804 指导教师 完成时间2012年3月16日 课题名称单级离心泵设计 1. 选题依据（意义） 回转泵的出现对近代工农业的快速发展以及人民的日常生活都起到了不 可忽视的作用。可以说是息息相关。在现今世界上泵产品产量仅次于电机，种 类多，应用极为广泛。除农田排灌，城市和工业给排水、热电厂、石油炼厂、 矿业、钢铁化工，还有原子能发电，军事、火箭供给等高科技产业也有着重要 的应用。可以说凡是要让液体流动的地方就有泵在工作。而众多类型的回转泵 中应用较为广泛当属离心泵了。 利用离心力输水的想法最早出现在列奥纳多达芬奇所作的草图中。1689 年，法国物理学家帕潘发明了四叶片叶轮的蜗壳离心泵。但更接近于现代离心 泵的，则是1818年在美国出现的具有径向直叶片、半开式双吸叶轮和蜗壳的 所谓马萨诸塞泵。1851〜1875年，带有导叶的多级离心泵相继被发明，使得发 展高扬程离心泵成为可能。 1754年，瑞士数学家欧拉提出了叶轮式水力机械的基本方程式，奠定了离心 泵设计的理论基础，但直到19世纪末，高速电动机的发明使离心泵获得理想 动力源之后，它的优越性才得以充分发挥。在英国的雷诺和德国的普夫莱德雷 尔等许多学者的理论研究和实践的基础上，离心家的效率大大提高，它的性能 范围和使用领域也日益扩大，已成为现代应用最广、产量最大的泵。 家的结构采取后开门的结构形式，即泵体与泵盖的分界在叶轮的背面，家 体和泵盖构成泵的工作室；叶轮、轴、和滚动轴承等为泵的转子；悬架和轴承 部件支撑泵的转子。为了平衡泵的轴向力，大多数叶轮前、后均设有密封环， 并在叶轮后盖板上设有平衡孔。但是有些泵的轴向力不大，叶轮背面不必设密 封环和平衡孔。 离心泵的工作原理是利用原动机带动叶轮旋转,将水经吸水室吸入泵体内, 泵体中起主要做作用的是叶轮，叶轮中叶片强迫液体旋转，液体在离心力作用 下向四周甩出。泵内液体甩出去以后，新的液体在大气压力作用下进到泵体内。 如此连续不断的工作。泵在开动前应先注满水，否则叶轮只是带动泵内的空气 旋转，因为空气的密度较小，由此而产生的离心力也比较小，无力将泵内和管 路内的空气全部甩出，无法在泵内产生真空，因而无法工作。主要性能参数有 流量、扬程、转速、汽蚀余量、功率和效率。泵的各个性能参数之间存在着一 定的相互依赖变化关系，可以通过对泵进行试验，分别测得和算出参数值，并 画成曲线来表示，这些曲线称为泵的特性曲线。每一台泵都有特定的特性曲线, 由泉制造厂提供。通常在工厂给出的特性曲线上还标明推荐使用的性能区段， 称为该泵的工作范围。所以在设计时要充分考虑到泵的各种性能参数，特性曲 线以及实际的工作环境。流量在520000米3/时，扬程在82800米的范围 内，使用离心泵是比较合适的。因为在此性能范围内，离心泵具有转速高、体 积小、重量轻、效率高、流量大、结构简单、性能平稳、容易操作和维修等优 点。国内外生产实践表明，离心泵的产值是泵类产品中最高的。 离心泵有其长处，但是也有它的短处。离心水泵的实际使用效率低，还有 实际使用时流量随压力而变、对转速要求严格、单级扬程较低、起动前泵内要 灌满液体，而且液体黏度对泵性能也有很大的影响，只能用于精度近似于水的 液体，对于某一定流量的离心泵，有一个相应的黏度极限，如果液体超过了这 个黏度极限，泵的效率会迅速降低，甚至无法工作。 2. 发展现状及前景 现如今泵的应用是越来越广泛，特别是在石油.化工方面，所以掌握泵的 特性是非常必要的。随着国内机电一体化的进程的加速，计算机面板操作现在 已经成为必然的趋势，这也是自动化的必然要求，相信未来对泵的测试这一繁 琐的过程将由计算机所替代。 2.1国内发展现状 选择离心泵的课题设计不仅仅是对所学专业的一次真正的练兵，从市场前 景分析，离心泵是一种消耗量大、应用面广的通用机械产品，该产品的市场需 求量占泵类产品总需求的80,因此针对如此量大面广的离心泵展开设计并力 求对现有产品进行改造和技术升级意义重大。在过去的几年内，应该看到我国 泵行业的技术发展趋势越来越与世界泵业技术发展趋向一致，但总体技术水平 较低，在高、精、尖技术含量高的产品领域，泵产品供不应求，我国泵行业发 展是存在很大空间的，据预测“十一五”期间，我国泵行业将以25的平均速 度发展。泵产品国内市场占有率，“十一五”期间预计可达到92。由于国家 注重重大工程国产化率的提高，因此，火电、核电和“三大化工”中的重点产 品市场占有率预计可达80〜85。所以对于我国泵行业，虽然存在巨大的挑战, 同时也存在极大的发展潜力，相信随着我国泵行业不断深入的发展，泵行业将 取得不断的进步，最终走向世界。 2. 2国外发展现状 20世纪60年代初，为了解决秘鲁沿岸鱼类加工厂活鱼保鲜输送问题，瑞 士工程师Martin Sthale发明了带有螺旋型叶轮的泵，由于该泵融合了螺旋泵 和离心泵两者的优点，所以被称为螺旋离心泵。此泵先后获得秘鲁、美国和西 德等国的专利，随之马丁先生又建立了瑞士海斯特股份有限公司并任集团总 裁。此后，马丁先生便致力于离心泵的进一步开发研究，在泵送活鱼的应用基 础上，将其由原来的鱼泵发展为多品种、多系列离心泵，并不断扩大其应用领 域，目前，该系列产品已成为复杂介质泵送领域的重要输送设备。德国 Hidrostal Gmbh和KSB公司也已经开发出该泵的系列产品。英国Sigmund、 日本荏原、久保中、太平洋机工、石川岛播磨重工业等公司都相继开发出这种 泵的系列产品。由于螺旋离心泵用途与结构的特殊，直到20世纪80年代才见 到国外公开发表的研究成果，目前国外已有成熟的产品，德国、美国、日本和 英国的公司已相继开发出这种泵的系列产品。但其中关于他们的文章大多都是 产品介绍，而有关泵的研究和设计方面的文章很少见。 3. 研究/设计的内容 设计一种效率高，性能好的单级离心式水泵。 设计参数输送介质清水 温度＜80 C 流量50m3/h 扬程50m 效率72 NPSH 3.0m 4. 设计方案 1 .主要研究方法 （1）泵的总体设计； （2）根据水的介质，选择合适的材料； （3）合理设计叶轮与压出室，减小体积； （4）选择合适的密封结构，提高容积效率； （5）泵体选用高强度材料，提高超载能力； （6）选择合适的耐磨材料，提高使用寿命。 2. 设计方案（须有文字和示意简图说明） （1）采用卧式结构； （2）采用离心式叶轮结构； （3）示意简图如下 5. 离心泵设计的步骤 1 .阅读收集技术文献资料（其中期刊、会议论文不少于6篇）, 理解设计任务。 2. 确定泵型，计算比转数，计算功率，选择电动机。 3. 完成叶轮设计、吸入室、压出室设计及计算。 4. 完成轴向力、径向力计算，确定平衡措施。 5. 完成密封设计，确定润滑方式，选择轴承、联轴器。 6. 完成轴的强度、临界转速计算。 7