Метод указ по насосу
.docГидравлический расчёт рабочего колеса
центробежного насоса
Исходные данные для расчёта:
Подача насоса Q, м3/с |
Абсолютное давление |
Абсолютное давление |
Частота вращения |
Температура |
|
всасывания |
нагнетания |
вала насоса, |
перекачиваемой |
|
Рв, МПа |
Рн, МПа |
об/мин |
воды t. ºC |
|
|
|
|
|
Удельный вес воды в зависимости от температуры:
Температура t , ºС |
Удельный вес γ,
Н/м3 |
Давление парооб- разования Ps 10-4 МПа |
Температура t , ºС |
Удельный вес γ,
Н/м3 |
Давление парооб- разования Ps 10-4 МПа |
0 |
9809 |
6,3 |
60 |
9645 |
206,0 |
10 |
9807 |
12,7 |
70 |
9592 |
323,7 |
20 |
9793 |
24,3 |
80 |
9528 |
492,2 |
30 |
9768 |
43,9 |
90 |
9469 |
728,8 |
40 |
9734 |
76,5 |
100 |
9402 |
1053,3 |
50 |
9693 |
127,9 |
110 |
9329 |
1489,2 |
Справочный материал для проведения расчёта:
.
№ п/п |
Величина |
Условное обозна- чение |
Единица измере- ния |
Расчётная формула, способ определения величины |
Числовые значения |
Параметры проектируемого насоса |
|||||
1 |
Напор насоса |
Н |
м |
Удельный вес воды γ в зависимости от температуры представлен в прил. 1 |
- |
2 |
Коэффициент быстроходности насоса (рабочего колеса) |
nS |
- |
Если nS < 40, насос проектируют много- ступенчатым; прм nS = 40 ÷ 300 насос проектируют одноступенчатым, одно- поточным; когда nS = 300 насос проек- тируют многопоточным |
- |
3 |
Предельно допустимая частота вращения рабочего колеса для проверки насоса на кавитацию.
Кавитационный коэффициент
Скорость жидкости во всасывающем патрубке принимают |
nПР
c
v1 |
об/мин
-
м/с |
При nS = 50 ÷ 70 c = 600 ÷ 750 При nS = 70 ÷ 80 c = 800 При nS = 80 ÷ 150 c = 800 ÷ 1000
Давление парообразования воды Ps, в зависимости от температуры представлено в табл. 2. |
-
2 ÷ 4 |
4 |
Допустимая частота вращения колеса |
nДОП |
об/мин
|
Для исключения кавитации необходимо выполнить условие n < nДОП При n > nДОП заданную частоту вращения необходимо уменьшить и расчёт повторить |
nДОП = (0,7 ÷ 0,8) nПР
|
Расчёт размеров колеса |
|
||||
5 |
Приведенный входной диаметр рабочего колеса |
D1пр |
мм |
- |
|
6 |
Гидравлический КПД |
ηГ |
- |
Примерные значения ηГ =0,8 ÷ 0,95 |
- |
7 |
Коэффициент реактивности |
ρ |
- |
Выбирается, предел изменения ρ= 0,65 ÷ 0,85 Нижний предел характерен для тихохо-дных, а верхний – для быстроходных колёс |
- |
8 |
Коэффициент выходной окружной скорости |
КU2 |
- |
- |
|
9 |
Наружный диаметр рабочего колеса |
D2 |
м |
- |
|
10 |
Выходная окружная скорость |
U2 |
м/с |
- |
|
11 |
Объёмный КПД |
ηО |
- |
КПД должен быть в пределах 0,9 ÷ 0,99 |
- |
12 |
Коэффициент дискового трения |
η ДТ |
- |
- |
|
13 |
Коэффициент, учитывающий потери в подшипниках и саль- никах |
ηП |
- |
Выбирается в интервале 0,95 ÷ 0,98. Меньшие значения относятся к малым насосам |
- |
14 |
Механический КПД |
η М |
- |
η М = η ДТ ηП |
- |
15 |
Мощность потребляемая насосом |
N |
кВт |
- |
|
16 |
Диаметр вала насоса |
dВ |
м |
- |
|
17 |
Диаметр втулки |
dВТ |
м |
dВТ =(1,2…1,4) dВ |
- |
18 |
Теоретическая подача насоса |
Qt |
м3/с |
Qt =Q/ ηО |
- |
19 |
Допустимая скорость во вход- ном сечении колеса |
с0 |
м/с |
- |
|
20 |
Входной диаметр рабочего колеса |
D0 |
м |
- |
|
21 |
Средний диаметр входной кромки цилиндрической лопасти |
D1 |
м |
D1=(1…1,1) D0 |
- |
|
Проверка правильности расчёта на данном этапе по формуле |
|
при ns = 40 при ns = 70 при ns = 100 при ns = 125 при ns = 150 при ns = 200 при ns = 250 |
2.8 ÷ 2 2.25 ÷ 1.75 2 ÷ 1.6 1.9 ÷ 1.5 18 ÷ 1.47 1.62 ÷ 1.4 1.52 ÷ 1.32 |
|
Расчёт элементов входного треугольника скоростей |
|||||
23 |
Окружная скорость жидкости на входе в колесо |
u1 |
м/с |
- |
|
24 |
Коэффициент стеснения входного сечения рабочего колеса |
µ1 |
|
- |
Выбирается µ1 = 0,85…0,9 |
25 |
Радиальная составляющая абсолютной скорости во входном сечении колеса |
c1r |
м/с |
c1r = с0 / µ1 |
- |
26 |
Угол |
γ1 |
градус |
γ1 = arctg ( c1r /u1 ) |
Рекомендуется γ1 = 14…25 |
27 |
Относительная скорость |
w1 |
м/с |
- |
|
Расчёт элементов выходного треугольника скоростей |
|||||
28 |
Угол |
γ2 |
градус |
- |
Задаётся в пре- делах γ2 = 15…30 |
29 |
Число лопастей колеса |
z |
- |
- |
Задаётся в пре- делах z = 6…9 |
30 |
Коэффициент качества обработки rаналов колеса |
φ |
- |
φ = (0.55…0.68) + sin γ2 |
- |
31 |
Коэффициент циркуляции |
К |
- |
- |
|
32 |
Теоретический напор на рабочем колесе |
Ht |
- |
Ht =H/ ηГ |
- |
33 |
Окружная составляющая абсолютной скорости |
c2u |
м/с |
- |
|
34 |
Коэффициент скорости c2r |
Kc2r |
- |
- |
|
35 |
Радиальная составляющая абсолютной скорости |
c2r |
м/с |
- |
|
36 |
Расчётное значение угла |
γ2 |
градус |
- |
|
37 |
Число лопастей |
z |
|
Если полученные в пп. 36 и 37 резуль- таты примерно равны принятым рань- ше в пп. 28 и 29 соответственно, то рас- чёт на данном этапе выполнен правиль- но. В противном случае, изменив соот- ветствующим образом γ2, расчёт пп. 28- 37 повторяют
|
- |
38 |
Относительная скорость |
w2 |
м/с |
- |
|
39 |
Проверка отношения скоростей |
w1/w2 |
|
Отношение должно лежать в пределах 1,0 …1,15 |
- |
40 |
Теоретический напор колеса при бесконечном числе лопастей |
Нt∞ |
м |
Нt∞ =Нt/К |
- |
41 |
Проверка значений скоростей |
u2 |
м/с |
Расчёт элементов выходного треугольника скоростей выполнен правильно, если по- ченная в пп.41 величина u2 равна или бли- зка к величине u2, вычисленной ранее
|
- |
42 |
Ширина колеса на входе |
b1 |
м |
- |
|
43 |
Ширина колеса на выходе |
b2 |
м |
- |
|
44 |
Шаг лопастей на входе в канал |
t1 |
м |
- |
|
45 |
Шаг лопастей на выходе из канала |
t2 |
м |
- |
|
46 |
Толщина лопасти на диаметре D1 |
σ1 |
м |
σ1 = t1 – t1 µ1 |
- |
47 |
Толщина лопасти на диаметре D2 |
σ2 |
м |
σ2 = t2 – t2 µ2 |
- |
48 |
Толщина лопасти на входе жидкости в колесо |
s1 |
м |
s1 = σ1 sinγ1 |
- |
49 |
Толщина лопасти на выходе жидкости из колеса |
s2 |
м |
s2 = σ2 sinγ2 |
- |
50 |
Нормальная толщина лопасти |
S |
м |
Принимается S = (3…6) 10-3 |
- |
51 |
По результатам расчётов производится построение треугольников скоростей |
Построение рабочего колеса в плане
Для изображения конструкции рабочего колеса в плане его условно рассекают плоскостью, перпендикулярно оси вращения.
Методика построения цилиндрической лопасти постоянной толщины при помощи дуги круга показана в прил. 2.
После определения в пп. 44 – 50 (см. табл. 2) геометрических параметров, касающихся построения колеса в плане, проводят окружности его входного и выходного (наружного) диаметров.
D0 и D2
На радиусе 0 – 2 строят угол 203, равный γ1 + γ2 и угол 02С, равный γ2. Проводят линию 2 – 3 – 1. Из середины отрезка 2 – 1 опускают перпендикуляр до пересечения со стороной угла γ2 в точке С, из которой радиусом С – 2 – С – 1 проводят дугу ! – 2, являющуюся средней линией профиля рабочей лопасти. Профиль лопасти получают после нанесения на дугу 1 – 2 толщин S1, S и S2.
Для суждения о форме межлопастного канала строят две смежные лопасти.
Построение расчётной
напорно – расходной характеристики рабочего колеса
Эта характеристика представляет собой зависимость между расчётными подачей насоса Q и напором Н. Она рассчитывается на основании теоретической характеристики Ht = f (Qt) и определённых расчётным путём объёмных и гидравлических потерь.
Исходные данные для построения:
H – действительный напор колеса;
Q – действительная подача колеса;
К – коэффициент циркуляции;
ηГ - гидравлический КПД;
ηО – объёмный КПД ;
Нt = H / ηГ – теоретический расчётный напор; Qtр = Q / ηО – теоретическая расчётная подача;
Qt – переменное значение теоретической подачи в пределах Qt = 0 и Qt > Qtр.
1. Построение начинают с изображения в координатах Qt – Нt характеристики Нt∞ = f (Qt) (см. прил. 3).
Для этого определяют значение расчётного теоретического напора колеса с бесконечно большим числом лопастей Нt∞ = Нt/К при расчётном значении подачи Qtр (первая точка графика) и Нt∞ = U22/g при Qt = 0 (вторая точка графика). Через эти точки проводят прямую линию.
2. Характеристику Нt = f (Qt) строят аналогично первой, определив значение Нt = К/ Нt∞ при расчётной подачи Qtр и Нt = КU22/g при Qt = 0.
3. Далее изображают параболу гидравлических потерь на трение, используя зависимость:
h1 = (1 – ηГ ) Нt (Qt/ Qtр)2.
Ординаты построения параболы вычитают из ординат прямой Ht = f (Qt) и получают характеристику H1= f (Qt).
4. Параболу гидравлических потерь на удар строят в интервале изменения Qt по формуле:
где: а = Нз.к./ Н = 0,9….1,3; Нз.к – напор при закрытом клинкете.
Параболы и характеристики строим, испльзуя таблицу:
-
Qt в долях от Qtр
0
О,25
0,50
0,75
1,0
1,25
Qt м3/с
(Qt/ Qtр)2
h1
h2