1. Гидравлический расчет рабочего колеса насоса

1.1 Исходные данные

Наименование, обозначение	Размерность	Величина
Подача, V	м3/с	430
Напор, H	м вод. столба	193
Число оборотов, n	об/мин	1500
Допустимое касательное напряжение стали,	кгс/см2	200
Температура,t	0С	65

.

1.2 Основные параметры машины

Коэффициент быстроходности:

226,565 – колесо нормальной быстроходности.

Ориентировочно определяем мощность на муфте насоса:

2,452 кВт.

1.3 Параметры рабочего колеса

Диаметр вала определяем из условий скручивания, с некоторым понижением допустимого напряжения, поскольку поперечные нагрузки всё же присутствуют (небаланс ротора):

1,249 см, принимаем d_в = 1,2 см = 0,012 м.

Диаметр втулки d_вт = (1,2÷1,25)·d_в, принимаем d_вт = 1,2·d_в = 1,44 см ≈ 1,5 см = 0,015 м.

Диаметр входного патрубка перед входом в рабочее колесо:

, где

R – коэффициент, пределы 3,5÷4,5, примем R = 4,5;

– отношение d_вт/d_о, примем = 0,3;

– коэффициент расхода в патрубке, примем = 0,95.

0,083 м, примем d_o = 85 мм. Тогда 0,176.

Скорость на входе в патрубок С_о:

3,191 м/с.

Ширину лопасти на входе b₁ определяем по уравнению неразрывности:

, где

ΔV – относительная утечка жидкости через зазоры. , где 0,982 – объёмный КПД насоса (эмпирическая формула). 0,018;

d₁ – входной диаметр, d₁ = (0,85÷1)·d_o, примем d₁ = 0,95·d_o = 0,08 м;

С_1r – радиальная составляющая абсолютной скорости, ориентировочно С_1r = (1÷1,1)·С_о, принимаем С_1r = 1,05·С_о = 3,351 м/с;

– коэффициент расхода на входе в рабочее колесо, примем = 0,9.

0,0229 ≈ 0,023 м.

Угол входной кромки лопасти β_1л:

β_1л = β₁ + i, где

i – угол атаки, оптимальное значение лежит в диапазоне 0÷6º, примем i = 2,5º = 2º 30'.

β₁ – угол входа потока, находим из треугольника скоростей β₁ = , где U₁ – окружная скорость, 13,107 м/с, тогда β₁ = 14,34º.

β_1л = 14,34 + 2,5 = 16,84º.

Ширина лопасти на выходе b₂ (также по уравнению неразрывности):

, где

С_2r – радиальная составляющая скорости на выходе, С_2r = С_1r;

– коэффициент расхода на выходе из рабочего колеса, примем = 0,8.

0,01395 ≈ 0,014 м.

Угол выходной кромки лопасти β_2л:

β_2л = β₂ + σ, где

σ – угол отставания потока, диапазон 5÷10º, примем σ = 5º;

β₂ – угол выхода потока, рассчитаем по треугольнику скоростей, β₂ = , где

U₂ – окружная скорость на выходе U₂ 22,724 м/с;

С_2u – тангенциальная составляющая абсолютной скорости, находим по уравнению Эйлера, с учётом радиального входа потока: , где, в свою очередь, – гидравлическое КПД, его найдём через полное КПД. Механическая составляющая полного КПД для небольших насосов лежит в диапазоне 0,9÷0,95, примем = 0,93, тогда 0,876 отсюда 5,912 м/с.

β₂ = = 11,271º. Тогда β_2л = 11,271 + 5 = 16,271º.

Число лопастей найдём по формуле Пфлейдерера (среднее расстояние между лопастями примерно равно половине их длины):

6,901, примем Z_рл = 7 шт.

Радиус средней линии профиля лопасти r_л:

0,057м.

Радиус цилиндра на входе в рабочее колесо r_ц:

0,022 м.

На этом расчёт рабочего колеса закончен. Чертеж и треугольники скоростей представим на рисунках 1 и 2.