- •1. Определение параметров рабочего колеса.
- •1.1 Расчет основных размеров входа рабочего колеса.
- •1.2 Расчет основных размеров выхода рабочего колеса.
- •1.3 Расчёт и построение меридианного сечения колеса.
- •1.4 Расчёт и построение цилиндрической лопасти рабочего колеса в плане.
- •1.5 Проверочный расчёт на кавитацию.
- •1.6 Построение приближенных напорных характеристик.
Содержание расчетно-пояснительной записки:
Гидравлический расчет рабочего колеса……………………………………………….
Расчет на кавитацию колеса …………………………………………………………….
Расчет спирального отвода……………………………………………………………...
Расчет утечек……………………………………………………….….………………….
Расчет осевого усилия……………………………………………….…………………...
Расчет и построение характеристик ступени, насоса и сети……….……………….....
Исходные данные:
Подача…………………………………………………………..Q = 0,02 м/сек
Напор…………………………………………………………....H = 350Дж/кг
Давление в воздухоудалителе………………………………....Р=0,1*10Па
Высота всасывания………………………..……………………h = -5 м
Температура жидкости…………………………………………Т= 18 C=291 К
Сопротивление приёмного трубопровода…………………….= 2 Дж/кг
1. Определение параметров рабочего колеса.
Подача колеса: Q=Q, где Q=0.02м/сек
Напор колеса: Hi=H , где H=350 Дж/кг, i=1
Максимальная величина частоты вращения ограничивается возможностью появления в насосе кавитации. Величина максимальной частоты вращения определяется следующим образом:
H
)
g=9.81м/с- ускорение силы тяжести.
P=0,1100000 Па- давление на входе.
Р=2482 Па-давление парообразования при данной температуре.
998.4 кг/м-плотность воды.
А=1.1..1.3-коэффициент запаса.
=2 Дж/кг- гидравлические потери в приемном водопроводе.
Подставим значения в уравнение для :
102,56 Дж/кг
Принимая величину кавитационного коэффициента быстроходности С=800, находим максимальную частоту вращения:
3701.62 об/мин.
Принимаем n=3000 об/мин.
Чтобы найти воспользуемся формулой:
, где
- коэффициент быстроходности для насоса системы охлаждения (50….100)
Расчетная подача колеса определяется по уравнению:
== 0.05/0.92 =0.0543 м/сек
Значение объемного к.п.д. ,учитывающего протечку жидкости через переднее уплотнение колеса:
Тогда объемный к.п.д.:
= -(0.03…0.05) =0,92.
Теоретический напор колеса определяется по уравнению:
= 650/0.871 = 746,269 Дж/кг
Величину гидравлического к.п.д. можно оценить по формуле А.А.Ломакина:
=0.871
Приведенный диаметр входа в колесо определяется уравнением подобия:
мм
=3.6…6.5-выюбирается в зависимости от кавитационных качеств колеса;
=3.6
Механический к.п.д. определяется по уравнению:
, где
-К.П.Д., учитывающий потери энергии на трение наружной поверхности колеса о жидкость(дисковое трение), определяется по уравнению:
=1/(1+820/)=0.9313;
-К.П.Д., коэффициент, учитывающий потери энергии на трении в подшипниках и сальниках насоса, лежит в пределах =0.95…..0.98.
=0.96
=0.960.9313=0.894;
К.П.Д. насоса определяется через его составляющие:
Мощность потребляемая насосом:
Вт
Вт
Электромотор:55 кВт n=2940 модель:82-2М,что
==29400.05=103,41
1.1 Расчет основных размеров входа рабочего колеса.
Размеры входа рабочего колеса рассчитываются из условия обеспечения требуемых кавитационных качеств колеса и минимальных гидравлических потерь.
Значение скорости Со входа потока в колесо оценивается по формуле С.С.Руднева:
м/с
=0.03..0.09-принимается в зависимости от требуемых кавитационных качеств колеса и лежит в пределах; для малошумных насосов
Вал рассчитывается на прочность от кручения и изгиба и проверяется жесткость и критическую частоту вращения. В первом приближении диаметр вала рабочего колеса находится из расчета на кручение по формуле:
Где Мкр – крутящий момент, приложенный к валу, ;
-допускаемое напряжение на кручение, .
Для придания жесткости dв увеличивают на 10-15 мм.*
Величина крутящего момента, определяется по форумуле
=9.57N/n=147,43,
Где N – мощность, Вт; n – частота вращения, об/мин.
Для валов из углеродистой стали допускаемое напряжение на кручение принимается (300-500).
м (увеличиваем dв для придания жесткости)
=0,0266+0,013=0.0396 м.
Диаметр втулки колеса определяется конструктивно по диаметру валав зависимости от способа крепления колеса на валу:
0.05063 м;
Диаметр Do входа в колесо находится из уравнения неразрывности:
или
м;
Положение входной кромки лопасти рабочего колеса и ширина b1 выходной кромки лопасти рабочего колеса и ее положение зависят от кавитационных качеств колеса и величины коэффициента быстроходности ; b1 находятся из уравнения неразрывности:
м, где
Меридианная составляющая абсолютной скорости принимает для колес со средними кавитационными качествами:
=(0,8..1,0)=1,0=2,7199 м/с;
Колеса имеющие средние кавитационные качества (С=800) и низкую быстроходность (=40-100), выполняются с цилиндрическими лопастями. Диаметрокружности, проходящей через средние точки выходных кромок лопастей, применяются равным:
= (0.9..1.0)= 0,90,1594 = 0,1435 м;
/2 = 0,0718 м;
Входная кромка лопасти располагается параллельно оси колеса или под углом 15-30 градусов к оси.
Меридианная составляющая абсолютная скорости после поступления потока в межлопастной канал(т.е с учетом стеснения) определяется по уравнению:
м/с
=1.05-1.015-коэффициент стеснения на входе;
=1.1
Окружная скорость на входе в межлопастной канал определяется по уравнению:
=0,0718307,72=22,0942 м/с;
рад/с - угловая скорость ;
Угол безударного поступления потока на лопасти находится из уравнения:
;
;
Угол установки лопасти на входе определяется из формулы:
==8,05+10=;
Для колес со средними кавитационными качествами принимается:
-1- угол атаки;
Обычно =18..2;
При безотрывном обтекании лопасти поток движется по касательной к поверхности лопасти. Относительная скорость потока после поступления на лопасть направлена по касательной к средней линии профиля лопасти при входе. Величина относительной скорости определяется по уравнению:
м/с;
По скоростям строят треугольники скоростей на входе в межлопастные каналы рабочего колеса и определяют скорости.