- •«Северный (Арктический) федеральный университет имени м.В Ломоносова»
- •Исходные данные для расчета конденсатного насоса.
- •Исходные данные для расчета питательного насоса.
- •Пояснения к таблицам исходных данных 1 и 2.
- •2. Расчет параметров центробежного насоса и характеристик рабочего колеса.
- •2. 1 Параметры насоса.
- •2. 2 Параметры ступени.
- •2. 3 Определение основных размеров на входе в рабочее колесо.
- •2. 4 Определение основных размеров на выходе из рабочего колеса.
- •2. 5 Меридианное сечение рабочего колеса. Расчет и построение.
- •2. 6 План рабочего колеса. Расчет и построение.
- •2.7 Проверочный расчет на кавитацию.
- •2. 8 Построение приближенной напорной характеристики насоса.
- •2.9 Отвод центробежного нacoca. Расчет и построение.
- •2. 9. 1 Спиральный отвод.
- •2. 9. 2 Лопаточный отвод.
- •2.10. Расчет осевой силы, действующей на ротор насоса и разгрузочного устройства.
- •3. Рекомендации по структуре и оформлению курсового проекта.
- •5. Рекомендуемая литература.
2. 4 Определение основных размеров на выходе из рабочего колеса.
Основные параметры выхода рабочего колеса: - наружный диаметр, - ширина лопасти на выходе, - угол установки лопасти на выходе определяются из условия создания требуемого напора при достаточно высоком КПД.
Диаметр определяют методом последовательных приближений:
;, отсюда имеем:
;
- наружный диаметр в первом приближении. Из треугольников скоростей на входе и выходе из межлопастных каналов получаем:
;;;
Отсюда окончательно имеем:
, где
- коэффициент стеснения на выходе из колеса (следует помнить, что для снижения потерь в насосе выходную кромку лопасти стремятся плавно заострить, то есть , однако для улучшения её технологических свойств и увеличения прочности она изготовляется конечной толщины ).
Меридианная составляющая абсолютной скорости (для колес со средними кавитационными качествами) принимается в пределах . С целью минимизации вихревых зон при движении потока в межлопастных каналах принимается соотношение относительных скоростей:
;
Угол установки лопасти на выходе из рабочего колеса принимает значения . Благоприятная форма лопасти получается при близких значениях углов, то есть .Минимальное число лопастей может быть найдено по формуле:
, где - длина средней линии тока в меридианном сечении в предварительном расчете.
Число лопастей обычно составляет:
Далее определяем коэффициент , учитывающий конечное число лопастей. Для радиального направления средней линии меридианного сечения рабочего колеса:
, где
- коэффициент, учитывающий чистоту обработки поверхности и форму лопасти, принимается:
Первое слагаемое определяется в зависимости от шероховатости поверхности проточной части колеса. Для колес с малой шероховатостью межлопастных каналов следует принимать меньшее значение. (Отметим, что для лопаточного отвода поправка всегда меньше, чем для спирального отвода).
Теоретический напор колеса по струйной теории определяется по формуле:
;
Определим наружный диаметр во втором приближении, воспользовавшись основным уравнением гидравлических лопастных машин:
;
Из треугольника скоростей имеем:
;
После подстановки его в основное уравнение и решения относительно получим окружную скорость на выходе во втором приближении:
;
По окружной скорости находим диаметр выхода во втором приближении:
;
При выполнении условия значение принимается за окончательное, в противном случае выполняется следующее приближение.
Определим ширину лопасти и относительную скорость на выходе:
; ;
При струйном движении потока направление относительной скорости
будет совпадать с направлением касательной к средней линии лопасти.
Окружная проекция скорости на выходе определяется как:
;
По полученным значениям ,, , строят треугольник скоростей на выходе из рабочего колеса (см. рис.10) и определяют скорости , , :
Рис. 10
2. 5 Меридианное сечение рабочего колеса. Расчет и построение.
Меридианным сечением рабочего колёса называется сечение колеса плоскостью, проходящей через его ось. При этом лопасти рабочего колеса не рассекаются, а входная и выходная кромки лопасти наносятся на секущую плоскость круговым проектированием, то есть каждая точка кромок лопасти поворачивается вокруг оси колеса до встречи с секущей плоскостью (см. рис.11). Профилирование меридианного сечения выполняется так, чтобы ширина межлопастного канала плавно изменялась от входа до выхода. С этой целью выдаются графиком изменения меридианной составляющей абсолютной скорости в функции от радиуса , или длины средней линии межлопастного канала. Форма средней линии межлопастного канала рабочего колеса выбирается по прототипам в зависимости от значения коэффициента быстроходности (см. рис.12).
В качестве исходного уравнения для определения ширины межлопастного канала используется уравнение неразрывности:
, где
- расчетная подача; - текущий диаметр; - ширина канала на диаметре; - меридианная составляющая абсолютной скорости на диаметре .
Построение выполняется следующим образом: линия от радиуса до радиуса разбивается на ряд участков ,затем по формуле:
;
определяем ширину межлопастного канала на соответствующем радиусе. Взяв эти точки за центры, проводят ряд окружностей с диаметром, равным ширине канала . Боковые стенки канала получим как огибающие этих контуров (см. рис.13). При необходимости контуры могут быть откорректированы по конструктивно-технологическим соображениям. После корректировки окончательно определяются параметры канала и положение средней линии.
Из опыта проектирования рекомендуется контур канала в меридианном сечении выполнять подобным по форме каналам рабочего колеса с высокими гидравлическими свойствами.
Рис. 11
Рис. 12
Рис. 13