Расчет выхода из рабочего колеса

В конструкторских расчетах выходной диаметр D₂ определяется методом последовательных приближений. В учебной работе этот расчет упрощен.

Гидравлический кпд колеса h_г определяется по эмпирической формуле

h_г = 1 - , (2.22)

где D_пр - приведенный диаметр входа, выраженный,мм;

D_пр = (4…4,5) м.

Коэффициент циркуляции рассчитываем по условной формуле:

к = (2.23)

где x = (0,54…0,67) z [1 - (D_o/D₂)²].

При спиральном отводе цифровой коэффициент имеет меньшее значение, при лопаточном - большее. Отношение D_o/D₂ (табл. 2) определяется по величине n_sк, z - число рабочих лопаток рабочих колес, для многоступенчатых насосов с n_sк ≤ 150 принимают z = 6 - 8, при больших размерах насоса выбирают z = 6 - 7, а при малых размерах рабочего колеса ( D₁ ≤ 50 мм) принимают z = - 6.

Теоретический напор рассчитываемого рабочего коле­са

H_т¥ = м, (2.24)

где Н_i - рассчитанный напор, м;

k - коэффициент циркуляции;

η_г - гидравлический кэффициент полезного действия.

По теоретической зависимости определяется переносная скорость на выходе

u₂ = , (2.25)

где c_2m -меридиональная составляющая, на выходе принимается c_2m = =(0,8…1,0) c_om ;

b₂ - установочный угол лопатки на выходе выбираем по n_sк:

b₂ £ 30° при n_sк < 100;

b₂ £ 25° при n_sк = 100...200;

b₂ £ 20° при n_sт > 200.

Тогда выходной диаметр рабочего колеса

D₂ = м, (2.26)

а ширина выходного сечения рабочего канала

b₂ = м, (2.27)

где t₂ - коэффициент стеснения на выходе,

t₂ = (2.28)

Для уменьшения потерь выходную кромку лопаток утончают, что в расчете не учитывается.

Величину b₂ желательно иметь более 6 мм для облегчения отливки и обработки рабочего канала колеса. Толщина лопаток S₂ принимается в пределах 3…6 мм.

Треугольник скоростей на выходе

Для построения треугольника скоростей на выходе используем полученные в расчете величины u₂; с_2m; b₂.

Относительная скорость на выходе

w₂ = м/с. (2.29)

Абсолютная скорость перед выходом из рабочего колеса с₂ и угол a₂ :

с₂ = ,

a₂ = аrctq . (2.30)

Абсолютная скорость жидкости после выхода из рабочего колеса c₃ и угол a₃:

c₃ = м/с, (2.31)

где

c_3m = , (2.32)

a₃ = аrctq . (2.33)

Параметры номинального режима

Гидравлический и объемный кпд определены в предыдущих параграфах.

Механический кпд

h_м = . (2.34)

Кпд насоса на номинальном режиме

h = h_о × h_г × h_м. (2.35)

Мощность, потребляемая насосом,

N = кВт. (2.36)

Для насосов с давлением на всасывании меньше атмосферного определяется вакуумметрическая высота всасывания

H_в = м. ст. перек. ж. (2.37)

Расчет характеристик насоса

Для расчета характеристик проектируемого насоса используют относительные характеристики, приведенные в [1] и [4].Номера кривых выбирают по значению n_sк и считают значения Н, N, h - для подачи равными 0; 25; 50; 75; 100 и 125 % от Q_н. Реальные значения Н, N, h определяются по следующим формулам:

Н_i = ; N_i = ; η_i = .(2.38)

где Н_i, N_i, η_i - истинные значения напора, мощности и кпд рассчитанные для различных значений Q по формулам (2.38);

Н_отн.i, N_отн.i, η_отн.i - относительные значения напора, мощности и кпд, снятые с относительных характеристик в соответствии с n_sк и текущим значением Q_i;

Н_зад - определена в первой части РГР.

Для проектируемого насоса 100 % Q_н задана, а 100 % Н_зад определена в первой части РГР, соответствующие N и h получены в расчете.

В табличной форме рассчитывают размерные значения параметров и вычерчивают три графика характеристик.

Разгрузка насоса от гидравлических сил

Осевая сила

При работе насоса на рабочие колеса действуют осевая и радиальная гидравлическая силы.

Осевая сила Р₁ возникает из-за наличия отличных давлений в различных частях корпуса насоса и образуется с учетом вращения жидкости в пазухах между колесом и корпусом:

Р₁ = pg (2.39)

Осевая сила Р₂ возникает в результате изменения количества движения в осевом направлении из-за поворота потока:

P₂ = (2.40)

Суммарная осевая сила

P_oc = P₁ – P₂. (2.41)

В формулах (2.38 - 2.41):

R_y - радиус переднего уплотнения, м, D_y @ 1,1 D_o;

Н_cт - статическая составляющая напора, м;

ρ - коэффициент реактивности, тогда

Н_ст = rН; r = 1 -

Метод разгрузки осевой силы принимается при разработке схемы насоса, описывается его принцип действия, причины возникновения осевой гидравлической силы. На эскизе насоса необходимо указать элементы, предназначенные для разгрузки от осевой силы и описать их. Р_r рассчитать для Q = 0.

Радиальная сила

Радиальная сила возникает на режимах работы, отличных от номинального и может быть определена по формуле

Р_рс = К_s , (2.42)

где к_s = 0,3…0,4;

Н - напор насоса, м;

D₂ = 2 r₂, м;

b₂ - ширина рабочего колеса, м, для расчета радиальной силы надо задаться величиной Q на рассматриваемом режиме.

Полный КПД насоса:

h = h₀ × h_г × h_м, (2.43)

где h₀ - объемный КПД;

h_г - гидравлический КПД;

h_м = 0,9…0,94 - механический КПД.

Графическая часть работы

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: