1.2 Расчёт основных размеров выхода рабочего колеса

Размеры выхода рабочего колеса, основными из которых является наружный диаметр D₂ рабочего колеса, ширина b₂ лопасти на выходе определяют из условия требуемого напора при достаточно высоком КПД.

Наружный диаметр D₂ рабочего колеса находят методом последовательных приближений. В первом приближении он определяется по окружной скорости u₂ , найденной из основного уравнения лопастных машин:

;

.

Воспользуемся опытным соотношением скоростей:

принимаем

Отсюда или м/с.

Определяем наружный диаметр D₂ рабочего колеса в первом приближении:

, м.

Из треугольников скоростей на входе и на выходе из меж лопастных каналов следует:

и sin

тогда:

,

где: K₂ - коэффициент стеснения на выходе из колеса, принимается равным 1,0…1,05. Для увеличения прочности лопасти можно выполнять конечной толщины, т.е с К₂ ≤ 1,05·С¹_m2 – меридианная составляющая абсолютной скорости, выбирается в приделах (0,7…1,15)·С_o

Для колеса со средними кавитационными качествами:

К₂ = 1,05;

, м/с;

, м/с.

Для обеспечения устойчивости движения потока в каналах колеса принимается отношение относительных скоростей:

;

Найденный угол подходит, так как угол установки лопасти рабочего колеса на выходе находится в пределах

Минимальное число лопастей определяется по формуле:

принимаем: z = 6;

где: l - длина средней линии тока в меридианном сечении канала колеса:

м.

м;

Теоретический напор колеса по струйной теории, соответственно равен:

Дж/кг,

где: p – коэффициент, учитывающий конечное число лопастей:

;

- коэффициент, учитывающий частоту обработки поверхности и форму лопасти:

.

Определим окружную скорость u₂ во втором приближении:

м/с.

По окружной скорости находим диаметр выхода D₁ во втором приближении по уравнению:

м.

Т.к. D₂ второго и первого приближения не отличаются более чем на 5%, то третье приближение не требуется. Затем вычисляем ширину лопасти на выходе:

м;

Ширину лопасти принимаем равной = 1,2, мм.

Относительная скорость на выходе:

, м/с;

, м/с.

По скоростям u₂, C_m2, C_m2, C_u2∞, W_2∞ и углу β₂ строятся треугольники скоростей при выходе из межлопастных каналов рабочего колеса (рис. 2) и определяются скорости C_2∞, C_u2∞, C₂, W₂.

1.3 Расчёт и построение меридианного сечения колеса.

Меридианным сечением рабочего колеса называется сечение колеса плоскостью, проходящей через ось колеса. При этом лопасти рабочего колеса не рассекаются, а входная и выходная кромки лопасти наносятся на секущую плоскость круговым проектирование, т.е. каждая точка кромки лопасти проворачивается вокруг оси колеса до встречи с секущей плоскостью.

Профилирование меридианного сечения ведётся так, чтобы ширина межлопасного канала рабочего колеса изменялась плавно от входа к выходу. Для этого, обычно, задаются графиком изменения меридианной составляющей абсолютной скорости С^`_mi в функции от радиуса r_i или длины средней линии межлопасного канала. Форма средней линии межлопасного канала рабочего колеса выбирается по прототипам в зависимости от величины коэффициента быстроходности n_s.

Исходным уравнением для определения ширины межлопасного канала является уравнение неразрывности:

где: D_i – некоторый произвольный диаметр, м;

b_i – ширина межлопасного канала на диаметр, м;

С^*_mi – меридианная составляющая абсолютной скорости, м/с.

м.