2.2 Определение мощности, потребляемо насосом

Находим секундную производительность насоса , м³/с, по формуле:

(2.2)

Определяем коэффициент быстроходности насоса по заданной частоте вращения по формуле:

(2.3)

где – коэффициент быстроходности; – частота вращения рабочего колеса, мин^-1, – секундная производительность насоса, м³/с; Н – напор, развиваемый насосом, м.в.ст.

Из полученных значений выбираем , который соответствует тихоходным центробежным насосам ( =40-80) или средней быстроходности ( =80-150).

Если , то расчет ведется для насоса типа D.

Находим полный к.п.д. насоса по формуле:

(2.4)

где – полный коэффициент полезного действия насоса; – объёмный к.п.д.; – гидравлический к.п.д.; – механический к.п.д.

Частные к.п.д. определятся по следующим эмпирическим формулам:

- объёмный к.п.д.

(2.5)

- гидравлический к.п.д.

(2.6)

где – эквивалентный диаметр входа в рабочее колесо, мм.

(2.7)

- механический к.п.д. определяется по формуле:

(2.8)

где – механический к.п.д., учитывающий потери энергии на трение в подшипниках и сальниках насоса, лежит в пределах . Высокие значения относятся к подшипникам качения и хорошим сальникам, нижнее – к под­шипникам скольжения; – внутренний механический к.п.д., учитывающий трение жидкости в водяном зазоре между рабочим колесом и корпусом насоса. Он находится по формуле:

(2.9)

Находим мощность N, кВт, потребляемую насосом:

(2.10)

где q – секундная производительность насоса, м³/с; H – напор, развиваемый насосом, м.в.ст.; – полный к.п.д. насоса.

2.3 Расчет окружности входа рабочего колеса

Определяем крутящий момент на валу рабочего колеса М_кр, :

(2.11)

где N – мощность, потребляемая насосом, кВт; ω – угловая скорость, рад/сек.

(2.12)

Находим наименьший диаметр вала , м, по условию прочности на кручение

(2.13)

где М_кр – крутящий момент, ; – допускаемое напряжение на кручение, которое можно принять .

Полученное значение округляется до ближайшего бóльшего значения по ГОСТ на рекомендуемый ряд размеров.

Принимаем диаметр, м, ступицы (втулки) рабочего колеса по конструктивным соотношениям:

(2.14)

Определяем диаметр, м, подходной горловины рабочего колеса по формуле:

(2.15)

где С_о – скорость, м/с, при подходе жидкости к рабочему колесу, ее находят по формуле С.С. Руднева:

(2.16)

где – расчетная производительность, м³/с; n – частота вращения рабочего колеса, мин^-1.

Принимаем диаметр, м, окружности входа D₁ из следующих соотношений:

- для тихоходных насосов ( ) и средней быстроходности ( ):

(2.17)

- для быстроходных ЦБН ( ):

Определяем ширину лопатки b₁,м, на входе по формуле:

(2.18)

где – радиальная составляющая абсолютной скорости, м/с, на входе. При отсутствии направляющего аппарата на входе и ; – абсолютная скорость на входе. Для получения экономичного насоса принимается равной ; – коэффициент стеснения прохода на входе в рабочее колесо .

Находим окружную скорость на входе , м/с:

(2.19)

Определяем расчетное значение угла из треугольника скоростей на входе. При α=90° он будет равен:

(2.20)

Конструктивный угол должен быть больше на величину угла атаки 3-8° и лежать в пределах .