基于流体力学的水泵输送系统

1、基于流体力学的水泵输送系统日期: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完成日期:* * * * * * * *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:* k * k * k *名:* 未 * k * k k k号:* 未 *指导老师: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Z 1=2.5，弯管Z 2 = 0 .3,水泵进口前的渐变收缩段Z 3= 0.1,压力管路采用铸铁管，直径 D=500m m,其总长度为100 0 m，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

2、轴功率组别1234567流量 Q (m3/s)0. 30 .40 .20.50.60 .150 .45水库水位(m)656水池水位(m)985吸水管1 1 (m)1 0881 01088水泵的真空度为h V (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1 1(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 =0.82.0 m/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?吸

3、 2Q = 吸严=4= 0437?吸?？2.0 X?0.437 故水泵吸水管直径取D吸=450?。此时,吸水管流速?殴20.3?X 0.4502 = 1.8m/S4三、水泵安装高度设计以水库自由液面1 -1 面，建立伯努利方程3.1计算水头损失 ?1-2和水泵进口处2- 2为计算断面，自由液面0 0为基准?吸2+ 0 = ?+? ?1-2? - ? 2?v =? V吸 2V吸 2?V吸 2?1-2 = ?+ ?=入 1 D吸 ?2?+ XZ 1?=（入 1D吸 + XZ）号吸水管中的雷诺数?吸D吸2.0 X 0.450?= ；=777- = 891089 2300?1.010 X10-6由雷诺

4、数值，可判定吸水管管道水流状态为紊流(20C时水的运动黏度1.010 X10-6 ?2?0查莫迪表得，吸水管沿程阻力系数入1 = 0.020根据已知条件可得,底阀局部阻力系数Z 1 = 2.5,弯管Z 2=0 .3,水泵进口前的渐变收缩段 Z 3 = 0.1,则 Xz = Z 1 + Z 2+ z 3 = 2.9吸水管长？?= 10m,V吸=2m/s , D吸 = 450?，则所以吸水管道水头损失0450 + 2.9） 叮：父二 0.683?0.4502 X9.8?1-2 = 4.8 - 0-8- 0.683?V吸2?1-2 =（入 1 亦+ XZ ） N?= （0.0203 .2计算水泵的安

5、装高度？?？由伯努利方程，可得CC _?-? ?吸2 C_ C?吸2?= - ?- ?1-2 = ?- 3?- =3.913m故水泵的安装高度取为？?= 3.900m,即?= 3900?m四、计算水泵的轴功率4 .1确定压水管道沿程阻力系数入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?1.25=0.0025D 压 500计算压力管道流速?0.32 = C LCC? = 1.528m/s?Db2?X0.50024压水管中的雷诺数?压D压1.528 X0.5?=亍=1.010 X10

6、-6 = 756435 2300由雷诺数值，可判定压水管管道水流状态为紊流1.010 X10-6 ?2?0?根据?= 756435，-= 0.0025,查询莫迪图,D压(20 C时水的运动黏度可得压水管的沿程阻力系数入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Z截止阀=7.0，z闸阀=0.5，z 30度弯道=0.2,z出水=1则刀Z = Z截止阀+ z闸阀+ Z 30度弯道+ Z出水=7.0 +0.5+ 0.2 + 1 = 8.74 .3计算压水管道水头损失?3-41.5282+ 8.7) X2XX9r 4 5 * *.801?2?压1000?3-4 =(入2D压 + z)牙=(0.020 X80%4 .4计算水泵杨程？?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 + 0 + ?= ? + 0 + ?1-2 + ?3-4?= ?+ ?1-2 + ?3-4 = 90 - 65 + 0.683 + 5.801 = 31.484?4 .5计算水泵轴功率根据国家标准离心泵效率(GB/T1300 7 -91)，查机械手册得，单