Министерство науки и образования Украины

Национальный технический университет Украины

“КПИ”

Кафедра ТЭУ Т и АЭС

Расчетнографическая работа

по курсу: “Нагнетатели и тепловые двигатели ”

Выполнил:

ст. группы ТC-71, ТЭФ

Давыдов С.Ю.

Проверил:

Михайлюк В.Т.

Киев 2010

Общая задача и исходные данные

Рассчитать основные геометрические и кинематические параметры рабочего колеса, центробежного насоса консольного типа, выполнить профилирование лопаток, оценить осевое усилие, возникающее при работе насоса и обосновать способ его компенсации, определить основные показатели насоса для пяти нерасчетных режимов его работы и построить характеристики на этой основе.

Задаваемые параметры	Обозначение	Величина
Перемещаемая среда и ее плотность	, кг/м3	Вода при стандартных условиях 1000
Частота вращения рабочего колеса, Объемный расход жидкости, Создаваемый напор	, 1/мин Q, м3/час H, м	2900 80 20
Допустимое напряжение на кручение для материала вала	, МПа	12…20

1.Расчер рабочего колеса и профилирование лопастей.

1.1 Определяем быстроходность насоса и оцениваем объемный КПД машины:

,

,

где кг/м³,

а присутствующие в соотношениях величины выражены:

- Об/мин, Q – м³/с, Н – м.:

,

.

Определяем абсолютную скорость жидкости С₀ на входе в рабочее колесо и диаметры: всасывающего патрубка D₀ и входного сечения D₁:

,

,

,

где С₀, Q, n, D_0, D₁ выражены в (м/с), (м³/с), (об/мин) и (м) соответственно:

,

,

.

Полученное значение диаметра входного сечения округлено до ближайшего целого: мм.

Окружная скорость на входе в рабочее колесо и ей соответствующий угол выражаются в виде:

,

.

Для D₁ = 0,053м:

м/с,

,

а входной угол лопастей принят равным 13,80⁰ ( =16,54⁰), в соответствии с условием:

Примем =13,80⁰, при этом:

м/с.

1.2 На этом этапе оценивается окружная скорость u₂, диаметр рабочего колеса D₂, определяется количество лопастей z, выходной угол и радиальная составляющая абсолютной скорости С_2r.

Значения u₂ и D₂ рассчитываются посредством коэффициента окружной скорости , зависящего от быстроходности.

	60	100	150	200	220
	0.990	0.995	1.04	1.12	1.16

которые для n_s = 167 , H = 30 м и g = 9.80665 м/с², принимают значения:

.

В качестве конструктивного параметра используется D₂ = 139 мм.

Ориентировочное число лопастей определяется в виде:

.

Которое, - в интервале оптимальных значений и с учетом известных , D₁, D₂, лежит в пределах : 3.68< <6.01 при .

Для принятого количества лопастей (z = 6), угол определяется в виде:

,

,

тогда

,

.

Определяем радиальную составляющую абсолютной скорости:

,

где гидравлический КПД и коэффициент уменьшения напора вследствие конечного числа лопаток определяются по формулам Ломакина и Проскуры:

,

.

В формуле Ломакина, - которая дает ориентировочное значение коэффициента гидравлических потерь, поскольку не учитывается влияние числа Re, - диаметр D₁, выражается в миллиметрах. Коэффициент в формуле Проскуры учитывает влияние направляющего аппарата ( ), а при его отсутствии – как в данных условиях принимается равным единице.

Тогда

,

.

Отсюда

,

.

1.3 Определим ширину канала на входе и выходе, общий КПД, потребляемую мощность, диаметры вала и его втулки, радиусы кривизны профиля лопаток и их центров.

Ширина лопаток на входе и выходе из рабочего колеса определяется в соответствии с уравнением неразрывности для принятой их толщины :

,

.

Где , а коэффициенты заполнения сечения на входе и на выходе определяются по формулам:

,

.

Примем, что = 5 мм, тогда

,

.

Отсюда

,

.

Общий КПД машины и потребляемая электрическая мощность (кВт) определяются в виде:

,

,

отсюда

.

Тогда

Диаметр вала в месте посадки колеса d₀ определяется из условий допустимых напряжений на кручение, изгиб вала и критическую частоту его вращения:

.

Для условий моего варианта, для сталей искомый диаметр лежит в пределах , который по конструктивным соображениям принимаю равным .

Суть профилирования лопастей состоит в обеспечении плавного изменения средней относительной скорости W. Если лопасти очерчены по дуге окружности, то радиус их изгиба r лопаток и радиус R_ц, определяющий положение центров r-окружностей выражаются по соотношениям:

_{, ,}

,

.

1.4 Основные тригонометрические параметры – u₁, c_1r = c₁, , u₂, c_2r, , - уже определены выше; недостающие элементы – рассчитываются по известным тригонометрическим соотношениям для входного и выходного треугольника скоростей.

.

,

,

,

,

.

Расчетные значения основных конструктивных, энергетических и кинематических параметров рабочего колеса приведены в таблице 1, профиль лопаточного колеса показан на рисунке 1.

Таблица 1