鄧集華

（廣州南洋理工職業(yè)學(xué)院，廣東 廣州 510900）

離心泵的設(shè)計(jì)計(jì)算是一個(gè)極其繁瑣而且復(fù)雜的計(jì)算工作， 它不但包括了對(duì)現(xiàn)有工況下離心泵的數(shù)據(jù)核算還包含了新工況下離心泵的選型計(jì)算等等。 設(shè)計(jì)者在計(jì)算的過(guò)程中所涉及到的因素極其多而且又相互之間有所關(guān)聯(lián)， 其中有許多的數(shù)據(jù)它只能夠從相對(duì)應(yīng)的一些圖表上去獲取，并且其計(jì)算公式極其復(fù)雜且專業(yè)性極強(qiáng)，設(shè)計(jì)者設(shè)計(jì)選型計(jì)算時(shí)感到異常繁瑣。 所以長(zhǎng)期以來(lái)，設(shè)計(jì)者在對(duì)離心泵進(jìn)行設(shè)計(jì)或者進(jìn)行離心泵選型時(shí)大多數(shù)采取的都是估算的方法來(lái)選擇，從EPCS 的相應(yīng)計(jì)算報(bào)告之中就可以看到期中包含了有近30 余項(xiàng)數(shù)據(jù)的計(jì)算， 而且這種計(jì)算是極其復(fù)雜的，工藝設(shè)計(jì)者如果要仔細(xì)計(jì)算的話則超過(guò)了他們的忍耐限度。 當(dāng)然，現(xiàn)在市面上現(xiàn)在也有一些相應(yīng)的離心泵設(shè)計(jì)計(jì)算軟件，如：立德軟件LeadePHCad、CFTurbo、Gambit 等； 但這些軟件都是需要購(gòu)買才能使用的，少則上萬(wàn)、多的好幾萬(wàn)乃至十幾萬(wàn)，對(duì)于中小型企業(yè)及個(gè)人設(shè)計(jì)者進(jìn)行設(shè)計(jì)或者只是進(jìn)行一些簡(jiǎn)單的選型計(jì)算的話，就有一些不合算了。 那么到底有沒(méi)有一種即簡(jiǎn)單又方便且不需要投入太多的簡(jiǎn)便計(jì)算方法呢？在這里給大家推薦總結(jié)制作了一種利用Excel 表格代入離心泵相應(yīng)計(jì)算公式進(jìn)行離心泵快速計(jì)算選型的簡(jiǎn)便方法，省卻了對(duì)離心泵進(jìn)行設(shè)計(jì)、選型時(shí)繁瑣復(fù)雜的計(jì)算工作。

1 離心泵基本設(shè)計(jì)參數(shù)

表現(xiàn)離心泵主要性能的基本參數(shù)有以下幾個(gè)[1]6-7，[2]23-220：

1） 流量Q： 流量是泵在單位時(shí)間內(nèi)輸送出去的液體量。 體積流量用Q 表示，單位是：m3/s，m3/h，l/s 等。

2） 揚(yáng)程H： 揚(yáng)程是泵所抽送的單位重量液體從泵進(jìn)口處（泵進(jìn)口法蘭）到泵出口處（泵出口法蘭）能量的增值。其單位是N·m/N=m。

3） 轉(zhuǎn)速n：轉(zhuǎn)速是泵軸單位時(shí)間的轉(zhuǎn)數(shù)，用符號(hào)n 表示，單位是r/min。

4） 汽蝕余量NPSH：汽蝕余量又叫凈正吸頭。 汽蝕余量國(guó)內(nèi)曾用Δh 表示。

5） 功率和效率：泵的功率通常是指輸入功率，即原動(dòng)機(jī)傳支泵軸上的功率，用P 表示；泵的有效功率用Pe 表示。

6） 流量：泵排出液體的體積叫流量，流量用Q 表示，計(jì)量單位：立方米/小時(shí)（m3/h）,升/秒（l/s）, L/s=3.6 m3/h=0.06m3/min=60L/min，G=Qρ G 為重量ρ 為液體比重。

7） 汽蝕余量、吸程：汽蝕余量是指在泵吸入口處單位重量液體所具有的超過(guò)汽化壓力的富余能量，單位用米標(biāo)注，用（NPSH）r。 吸程即為必需汽蝕余量Δh：即泵允許吸液體的真空度或安裝高度，單位用米。

8） 泵的效率：指泵的有效功率和軸功率之比。 η=Pe/P，泵的功率通常指輸入功率，即原動(dòng)機(jī)傳到泵軸上的功率，故又稱軸功率，用P 表示。 有效功率即：泵的揚(yáng)程和質(zhì)量流量及重力加速度的乘積。

2 離心泵相關(guān)計(jì)算公式（部分）

知道以上幾個(gè)基本參數(shù)后就可以按照離心泵的相關(guān)計(jì)算公式進(jìn)行它的其它參數(shù)的設(shè)計(jì)計(jì)算：

2） 泵出口直徑Dd=Ds，對(duì)于低揚(yáng)程泵，可取與吸入口徑相同，高揚(yáng)程泵，為減小泵的體積和排出管直徑，可小于吸入口徑，一般取：Dd=(1~0.7)Ds[2]104-105；

8） 葉輪進(jìn)口直徑因?yàn)橛械娜~輪有輪轂， 有的沒(méi)有輪轂，為從研究問(wèn)題中排除輪轂的影響，即考慮一般情況，引出葉輪進(jìn)口當(dāng)量直徑Dδ，D0按以Dδ為半徑的圓管斷面積等于葉輪進(jìn)口去掉輪轂的有效面積。 先計(jì)算進(jìn)口當(dāng)量直徑再計(jì)算葉輪進(jìn)口直徑（此處輪轂直徑為0）Ds=

以上是有關(guān)離心泵的一些主要的計(jì)算公式和參數(shù)，另外還有葉片出口角、葉片數(shù)、精算葉輪外徑、葉片出口排擠系數(shù)及理論揚(yáng)程等等， 在這里就不給大家一一列出了， 大家可以去與離心泵有關(guān)的設(shè)計(jì)書籍中找出相對(duì)應(yīng)的計(jì)算公式。

3 利用Excel 制作離心泵計(jì)算表格的方法

在設(shè)計(jì)制作Excel 計(jì)算表格時(shí)，只需要把相應(yīng)的泵計(jì)算公式代入Excel 表格中，就可以按照給定的參數(shù)自動(dòng)計(jì)算出離心泵的其它各項(xiàng)性能參數(shù)了。 只需一次Excel 表格的制作， 設(shè)計(jì)人員在以后的離心泵設(shè)計(jì)過(guò)程中就可以解決在對(duì)離心泵進(jìn)行設(shè)計(jì)、選型時(shí)繁瑣復(fù)雜的計(jì)算工作，大大節(jié)省了設(shè)計(jì)時(shí)間。

圖1

如圖1 所示就是一個(gè)設(shè)計(jì)好的離心泵水利設(shè)計(jì)表；圖1 中第一行數(shù)字是已知參數(shù)，加下橫線數(shù)據(jù)為最終確定的修正結(jié)果（按離心泵的設(shè)計(jì)要求及習(xí)慣，部分?jǐn)?shù)據(jù)尺寸我們一般取整數(shù)值，故相對(duì)于計(jì)算出來(lái)的結(jié)果選取一個(gè)近似的整數(shù)值作為設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)。 ）。 也就是說(shuō)只要做好這份Excel計(jì)算表格，在以后的設(shè)計(jì)計(jì)算過(guò)程之中，只需要輸入已知的流量、揚(yáng)程、裝置汽蝕余量、轉(zhuǎn)速等數(shù)據(jù)，Excel 計(jì)算表格就可以自動(dòng)將比轉(zhuǎn)速、離心泵進(jìn)出口直徑、電機(jī)功率、葉輪尺寸等各項(xiàng)數(shù)據(jù)計(jì)算出來(lái)[4]165-185。

比如：計(jì)算比轉(zhuǎn)速時(shí)，只需在B4 格處代入比轉(zhuǎn)速的公式ns=)在上圖表中輸入格式為=3.65*K2*(B2/3600)^0.5/D2^0.75； 同樣的如泵入口計(jì)算直徑則在C6處代入公式其格式為=(4*B2/3600/2.2/PI())^0.5*1000；葉輪外徑則在M12 輸入=9.35*(B4/100)^(-1/2)*(B2/3600/K2)^(1/3)*1000；在E4 輸入=10.33-0.5-0.24-I2；在K4 輸入=5.62*K2*(B2/3600)^0.5/H4^0.75；在H4 輸入=I2/1.3；在I6 輸入=0.81*F6；等等，直至完成各項(xiàng)計(jì)算數(shù)據(jù)的公式代入即可，這樣一個(gè)利用Excel 表格進(jìn)行離心泵設(shè)計(jì)計(jì)算的小程序就完成了。

4 結(jié)論

以上各種就不一一舉例了，畢竟離心泵設(shè)計(jì)有三十多項(xiàng)的數(shù)據(jù)計(jì)算。 大家在實(shí)際制作表格時(shí)參照離心泵相應(yīng)的計(jì)算公式代入Excel 表格就行； 在實(shí)行制作Excel 表格時(shí)也可以根據(jù)自己的設(shè)計(jì)需求增減一些參數(shù)，以達(dá)到設(shè)計(jì)的需求。

畢竟離心泵的設(shè)計(jì)計(jì)算參數(shù)眾多，在圖1 中也只是主要計(jì)算了有關(guān)葉輪、泵進(jìn)出口及功率等一些參數(shù)，而實(shí)際在設(shè)計(jì)過(guò)程中， 一臺(tái)離心泵的設(shè)計(jì)還包括葉片的流線分析、葉片的安放角、葉片水力性能校驗(yàn)、木模圖、壓水室水力設(shè)計(jì)及導(dǎo)葉設(shè)計(jì)等等，都可以按照相同的方法制作出對(duì)應(yīng)Excel 表格，這樣就可以在以后的設(shè)計(jì)中解決設(shè)計(jì)者的繁瑣復(fù)雜的計(jì)算工作，節(jié)省設(shè)計(jì)時(shí)間，達(dá)到設(shè)計(jì)的要求及對(duì)離心泵進(jìn)行相應(yīng)的選型要求。 也可以利用得出的各項(xiàng)數(shù)據(jù)在UG 等圖形軟件中繪制出所需要的零件圖形。