Расчет спиральной камеры круглого сечения

Исходные данные R₂, b₃, H_T, Q^`, n берутся из примеров расчета размеров рабочего колеса, профилирование меридионального сечения и лопаток рабочего колеса.

Радиус контрольной цилиндрической поверхности

Ширина входа в спираль с учетом осевого перемещения рабочего колеса

Вспомогательный коэффициент

Радиусы круглых сечений спиральной камеры, м

Расстояние от оси колеса до оси спиральной камеры, м

Расстояние от оси колеса до наружной стенки спиральной камеры, м

Профилирование проведем в табличной форме

Расчет характеристик круглых сечений спиральной камеры

φi, град
	0,000428	0,008773	0,009200	0,099200	0,108401
	0,000855	0,012407	0,013262	0,103262	0,116524
	0,001283	0,015195	0,016478	0,106478	0,122955
	0,00171	0,017546	0,019256	0,109256	0,128512
	0,002138	0,019617	0,021754	0,111754	0,133509
	0,002565	0,021489	0,024054	0,114054	0,138109
	0,002993	0,023211	0,026204	0,116204	0,142407
	0,003421	0,024813	0,028234	0,118234	0,146468

Рис.4 Построение спиральной камеры круглого сечения

Расчет диффузора спиральной камеры

Диаметр нагнетательного трубопровода насосной установки

где V=3…5 – скорость жидкости в трубопроводе, .

Длина диффузора

где - площадь поперечного сечения трубопровода

- площадь поперечного сечения спиральной камеры

- угол раскрытия

Расчет объемных потерь в уплотнениях насоса

Принимаем величину радиального зазора b = 0.00035 м

Определяем коэффициент расхода жидкости при истечении через щель уплотнения

где λ – коэффициент, учитывающий трение жидкости о стенки щели

λ = 0,04…0,06

l – длина щели, м

Определяем перепад напора на концах уплотнения рабочего колеса со стороны входа при нормальном состоянии уплотнения, м

где Н_1ТП – потенциальный напор рабочего колеса, м

R₂ – наружный радиус колеса, м

R_y – наружный радиус уплотнительного кольца, м,

где К_Р – коэффициент реактивности

где u₂ – окружная скорость при выходе из колеса, м/с

Определяем расход жидкости через кольцевое отверстие уплотнения

Определяем объемные потери насоса

Определяем объемный КПД насоса

Полученное значение совпадает с его величиной, определенной в гидравлическом расчете с погрешностью менее 10%

Уравновешивание гидравлической осевой силы

Протечки через загрузочные отверстия в первом приближении принимаются равными протечкам через уплотнение

Скорость жидкости в разгрузочном отверстии принимается равной скорости потока на входе в рабочее колесо

Диаметр разгрузочного отверстия

Расчет мощности на валу центробежного насоса

Определяем механические потери в насосе

где

k = 1,08….1,1 – коэффициент, учитывающий дополнительные потери на трение в подшипниках и сальниках.

где - потери мощности на трение боковых поверхностей дисков.

- потери мощности на трение цилиндрической части обода.

где Re = 7·10⁶ – число Рейнольдса

b – ширина цилиндрической поверхности обода.

Подводимая к насосу мощность

Принимаем трехфазный асинхронный двигатель 4А132М2У3

ТУ 16-525.564-84 мощностью 11 кВт; частотой вращения 2900 об./мин.

Механический КПД насоса

Расчет на прочность основных элементов центробежного насоса

Расчет внешних нагрузок

Определяем осевое усилие

где Р_ос – осевое усилие, Н;

Р_ос1 – сила, действующая на диск колеса, Н;

Р_ос2 – сила, действующая на торец вала, Н;

Р_ос3 – сила, обусловленная давлением потока всасываемой жидкости на колесо.

где g = 9.81 м/с² – ускорение свободного падения;

ρ – плотность перекачиваемой жидкости, для пресной воды

ρ = 1000 кг/м³;

Н – напор, развиваемый насосом, м. вод. ст. ;

D₂ – диаметр окружности выхода колеса, м;

d_в – диаметр вала в районе сальника, м. Принимаем на 10-15 мм больше по конструктивным соображениям, согласно ряда стандартных чисел.

- напор всасывающей линии, м. вод. ст. ;

где р_а = 101·10³ – атмосферное давление, Па;

φ = 1,15….1,5 – коэффициент запаса;

где с = 900 – кавитационный коэффициент быстроходности.

Где k = 0,36 – коэффициент для максимального значения радиальной силы;

-ширина колеса на выходе

где b₂– ширина лопатки на выходе;

δ₁, δ₂ – толщина дисков колеса, м.

Определяем усилие от массы рабочего колеса

где ρ – плотность материала рабочего колеса, для бронзы – 8700 кг/м³

V_k – объем материала рабочего колеса, м³ .

где - объем, описанный ступицей, м³

- объем диска колеса, м³

- объем покровного диска, м³

где k – коэффициент, учитывающий конусность покровного диска

- объем лопаток рабочего колеса, м³

- объем посадочного отверстия, м³

Определяем усилие от массы полумуфты

где m – масса полумуфты, кг.

Т.к. масса рабочего колеса менее 10 кг ( и частота вращения до 3000 об/мин, то влиянием остаточной динамической неуравновешенностью и величиной М_Ц можно пренебречь и не вводить в дальнейший расчет.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: