1. Определение параметров рабочего колеса.

Подача колеса:

где: Q = 0,042, м³/с.

Напор колеса:

где: Дж/кг;

= 2 – число ступеней насоса.

Максимальная величина частоты вращения ограничивается возможностью появления в насосе кавитации. Величина максимальной частоты вращения определяется следующим образом:

;

Критический кавитационный запас

,

где: g = 9,81 – ускорение свободного падения, м/с²;

Р_а = 1·100000 - давление на выходе, Па;

Р_n = 2338 - давление парообразования при данной температуре, Па;

ρ = 998,4 – плотность воды, кг/м³;

A = 1,2 – коэф. запаса;

h_ТП = 2 - Сопротивление приёмного трубопровода, Дж/кг.

Подставим значения в уравнение для :

Дж/кг;

Принимая величину кавитационного коэффициента быстроходности С=800, находим максимальную частоту вращения:

об/мин;

Принимая значения коэффициента быстроходности n_s=60,находим рабочую частоту вращения n (об/мин):

где: H₁ , [Дж /кг]; Q₁ ,[ м³ /с]

об/мин.

Расчётная подача Q_p колеса определяется уравнением:

, м³/сек.

Значение объёмного к.п.д. , учитывающего протечку жидкости через переднее уплотнение колеса:

Тогда, объёмный к.п.д.:

Теоретический напор колеса определяется уравнением:

Дж/кг;

Величину гидравлического к.п.д можно оценить по формуле А.А.Ломакина:

Приведённый диаметр входа в колесо определяется уравнением подобия:

мм,

где: = 3,6...6,5 – выбирается в зависимости от кавитационных качеств колеса;

= 3,9.

Механический к.п.д. определяется уравнением:

,

где: - к.п.д. учитывающий потери энергии на трение наружной поверхности колеса о жидкость (дисковое трение), определяется уравнением:

- к.п.д., коэффициент, учитывающий потери энергии на трение в подшипниках и сальниках насоса, лежит в пределах: = 0,95…0,98.

= 0,96;

.

к.п.д. насоса определяется через его составляющие:

Мощность потребляемая насосом:

Вт;

Вт.

Асинхронный электродвигатель: Модель: АН 102-6,  N =15, кВт, n =720, об/мин. [4]

1. Расчёт основных размеров входа рабочего колеса.

Размеры входа рабочего колеса рассчитывается из условия обеспечения требуемых кавитационных качеств колеса и минимальных гидравлических потерь.

Значение скорости С_О входа потока в колесо, соответствующее минимальному значению критического кавитационного запаса энергии, оценивается по формуле С.С. Руднева:

м/с,

где: - принимается в зависимости от требуемых кавитационных качеств колеса.

Вал рассчитывается на прочность от кручения и изгиба, и проверяется на жёсткость, и критическую частоту вращения. В первом приближении диаметр вала рабочего колеса находится из расчёта на кручение по формуле:

м,

где: - крутящий момент, приложенный к валу:

Нм,

- допускаемое напряжение Н/м² .

Принимаю диаметр вала мм.

Диаметр втулки колеса определяется конструктивно по диаметру вала в зависимости от способа крепления колеса на валу:

м;

Принимаю диаметр втулки вала мм.

Диаметр D_o входа на колесе находится из уравнения неразрывности:

м.

Ширина b₁ входной кромки лопасти рабочего колеса и ее положение зависят от кавитационных качеств колеса и величины коэффициента быстроходности n_{s ,} b₁ находится из уравнения неразрывности:

м;

где: - меридианная составляющая абсолютной скорости принимает для колёс со средними кавитационными качествами:

м/с;

Колёса имеющие средние кавитационные качества (C=800) и низкую быстроходность, выполняются с цилиндрическими лопастями. Диаметр D₁ окружности, проходящий через средние точки выходных кромок лопастей, применяются равным:

м;

м.

Выходная 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 учётом стеснения) определяется по уравнению:

где: k₁ = 1,05…1,15 – коэффициент стеснения на входе.

Окружная скорость на входе в межлопастной канал определяется по уравнению:

м/с,

где: - угловая скорость, рад/с.

Угол безударного поступления потока на лопасти находится из уравнения:

Угол установки лопасти на входе определяется из формулы:

где: - угол атаки;

Обычно

При безотрывном обтекании лопасти поток движется по касательной к средней линии профиля лопасти при входе. Величина относительной скорости определяется по уравнению:

м/с;

По скоростям строят треугольник скоростей на входе в межлопастные каналы рабочего колеса и определяют скорости С₁, w_1.0