1. Рассчет рабочего колеса.
1.1. Определение конструктивной схемы насоса и основных размеров рабочего колеса.
1.1.1. Конструктивная схема - насос одноступенчатый однопроточный.
1.1.2. Коэффициент быстроходности. Определяем по формуле [4, (97)].
;
где n – частота вращения рабочего колеса, n = 1450 об/мин;
Q – производительность насоса, Q = 80 м3/ч = 0,022 м3/с;
Н – напор насоса, Н = 25 м. вод. ст.
1.1.3. Выбираем тип рабочего колеса.
Так как ns = 70,5, то выбираем тип колеса А [1, с. 68] - это тихоходное колесо, где D2/D0 = 2,5; m = 2,5.
1.1.4. Коэффициент полезного действия насоса.
Объемный КПД:
Гидравлический КПД:
,
где D1П – приведенный
диаметр, определяем по формуле [3, с.
112]:
м.
Механический КПД принимается из диапазона м = 0,9 0,95. Принимаем м = 0,93.
Полный КПД насоса:
1.1.5. Мощность на валу насоса. Определяем по формуле [3, с.24].
Вт
,
где g – ускорение свободного падения, g = 9,81 м/с2 .
- плотность пресной воды, = 1000 кг/ м3.
1.1.6 Крутящий момент на валу. Определяем по формуле [5, с. 137].
Н.м
1.1.7. Диаметр вала насоса (из условий прочности при кручении [5, с. 94])
где [] - допускаемое напряжение кручения выбираем из промежутка [] = 1220 МПа. Принимаем [] = 15 Мпа.
м.
Принимаем значение диаметра вала под рабочим колесом из стандартного ряда, больше, чем минимально допустимое значение. DВ = 28 мм.
1.1.8. Диаметры рабочего колеса. Определяем по формулам [4, (102ч104)].
Диаметр ступицы:
м.
Диаметр входа в межлопастной канал:
м.
Диаметр входа в рабочее колесо:
м.
Наружный диаметр рабочего колеса:
м.
1.2. Рассчет скоростей жидкости. Профилирование лопастей.
1.2.1. Абсолютная скорость жидкости на входе в кольцевое приемное отверстие рабочего колеса. Определяем по формуле [4, с. 137].
м/с.
Обычно скорость на входе составляет С0 = 2...6 м/с.
1.2.2. Абсолютная скорость жидкости на входе в межлопастной канал рабочего колеса. Определяем по формуле [3, с. 116].
С1 = С0 / 1 ,
где 1 - коэффициент стеснения входного сечения от толщины кромок лопастей. 1 = 0,85 0,9. Принимаем 1 = 0,9.
С1 = С0 / 1 = 2,4 / 0,9 = 2,66 м/с.
1.2.3. Окружная скорость на входе в межлопастной канал рабочего колеса. Определяем по формуле [3, с. 116].
U1 =0,5.D1. = .D1.n/60 = 0,5*0,124*2*3,14*1450/60 = 9,4 м/с.
1.2.4. Радиальная и окружная составляющие абсолютной скорости на входе.
Радиальная и окружная составляющие абсолютной скорости на входе принимаются равными: С1r = C1 = 2,66 м/с, С1u = 0, что соответствует радиальному течению жидкости на входе.
1.2.5. Угол установки лопасти на входе. Определяем по формуле [3, с. 116].
1 = arctg C1
/ U = arctg
2,66 / 9,4 = 15,8
Значение угла 1 входит в диапазон 15 30
1.2.6. Теоретический напор рабочего колеса при бесконечном числе лопастей.
,
где k - коэффициент учитывающий влияние конечного числа лопастей на напор. Предварительно принимаем из диапазона k = 0,6 0,8. Принимаем k = 0,66
м.вод.ст.
1.2.7. Окружная скорость на выходе из рабочего колеса.
U2 =0,5.D2. = .D2.n/60 = 23,52 м/с.
1.2.8. Радиальная составляющая абсолютной скорости на выходе.
С2r = C1r = 2,66 м/с.
1.2.9. Угол установки лопасти на выходе.
Значение угла 2 входит в диапазон 15 30
1.2.10. Ширина лопасти на входе и выходе из рабочего колеса. Определяем по формуле [3, с. 116].
;
,
где 2 = 0,88...0,92 - коэффициент стеснения выходного сечения от толщины лопаток. Принимаем 2 = 0,9.
м.
м.
1.2.11. Количество лопастей рабочего колеса. . Определяем по формуле [3, с. 117].
(шт.)
Принимаем количество лопастей равным Zл = 6.
1.2.12. Уточнение значения коэффициента k влияния конечностей числа лопастей на напор, используя эмпирическую зависимость:
Проверяем отличие уточненного значения коэффициента от ранее принятого (п.1.2.6.):
Окончательное значение коэффициента k влияния конечностей числа лопастей на напор: k = 0,69
1.2.13. Профилирование лопасти рабочего колеса.
Принимаем, что лопасть имеет профиль в виде дуги окружности. Для ее построения вычисляем радиус r дуги лопасти и радиус Rц окружности расположения центров этих дуг по формулам [3, с. 117]:
;
,
где R1 – диаметр
входа в межлопастной канал.
м.
R2
– наружный диаметр рабочего колеса.
м
м.
м