2.4 Расчет окружности выхода рабочего колеса

Находим окружную скорость, м/с, на выходе, необходимую для достижения заданного напора насоса по формуле:

(2.21)

где – радиальная составляющая абсолютной скорости на выходе, м/с; – для достижения высокого к.п.д. насоса принимается равной или ; угол принимается равным ; – ускорение свободного падения, м/с²; Н – напор насоса м.в.ст.; K – коэффициент потерь на циркуляцию жидкости в межлопаточном канале. У выполненных насосов он составляет . Для расчета окружности выхода в первом приближении можно принять K=0,7. В последствии он будет уточнен; – гидравлический к.п.д. (см. пункт 2.2).

Определяем диаметр, м, рабочего колеса на выходе D₂ по окружной скорости на выходе u₂:

(2.22)

Находим ширину лопатки, м , на выходе по формуле:

(2.23)

где K₂ – коэффициент стеснения потока на выходе рабочего колеса, принимается .

Количество лопаток рабочего колеса находим по формуле:

(2.24)

Полученное значение округляем до целого числа.

Вычисляем коэффициент потерь на циркуляцию K по формуле К.Пфлейдерера:

(2.25)

где – коэффициент, определяемый по формуле , меньшие значения коэффициента в скобках 0,55 соответствует насосам, имеющим направляющий отвод с лопаточным аппаратом, имеющим место в многоступенчатых насосах. Для одноступенчатого насоса коэффициент в скобках данной формулы можно принять равным ; – количество лопаток; R₁ и R₂ – радиусы входной и выходной окружностей колеса.

Если полученное значение K отличается от принятого значения не более чем на 0,02 повторный расчет не требуется. В противном случае производится расчет окружности выхода путем подстановки полученного значения K в формулу (2.22) и повторного определения диаметра, ширины лопатки рабочего колеса и числа лопаток по выражениям (2.23), (2.24), (2 25).

2.5 Построение теоретического профиля лопатки

Порядок построения следующий (рис. 1):

- Из центра О, проводятся две концентрические окружности: окружность входа диаметром D₁ и выхода диаметром D₂ в принятом для построения масштабе.

- В произвольную точку А проводится радиус ОА.

- Откладывается угол АОВ, равный сумме углов + и проводится радиус ОВ.

- Проводится прямая линия через точки А и В до второго пересечения с окружностью входа в точке С.

- Отрезок АС делится пополам, и его середина обозначается точкой Е.

- Из точки Е проводится луч Еm, перпендикулярный к отрезку АС.

- В точке А откладывается угол, равный , и проводится луч Аn.

Пересечение лучей Еm и Аn обозначается точкой О₁.

- Из центра О₁ радиусом О₁А проводится дуга АС. Она является теоретическим профилем лопатки.

Рисунок 1 – Построение теоретического профиля лопатки

Рисунок 2 – Графики зависимости коэффициентов Кн и Кс от

2.6 Расчет основных размеров и построение контура обводного канала (улитки) корпуса

1. Определяются значения коэффициентов Kн и Kс.

По ранее определенному значению коэффициента быстроходности с графиков на рис. 2 снимаются значение коэффициентов Kн и Kс.

2. Определяется радиус, м, внутренней окружности корпуса по формуле:

(2.26)

где – радиус окружности выхода рабочего колеса, м.

Из центра О (рис. 3), радиусами и проводятся две окружности в выбранном масштабе.

Рисунок 3 – Построение контура отводного канала (улитки) корпуса

3. Окружность корпуса разбивается на 12 равных частей, и через каждые 30° проводятся радиальные лучи, которые обозначаются номерами от начала улитки 0; 1; 2; 3;…;12.

4. Определяется средняя скорость, м/с, протекания жидкости в сечении улитки , по формуле:

(2.27)

где K_c – коэффициент (см.п. 2.6.1); м/с² – ускорение свободного падения; Н – напор, развиваемый насосом, м.в.ст.

5. Определяется расход, м/с, через каждое сечение по формуле:

(2.28)

где q – секундная производительность насоса, м³/с; q_i – секундная производительность рассматриваемого сечения (первого, второго и т.д.); – угол положения сечения от начала улитки. Для первого сечения , для второго , для третьего и т.д.

6. Определяется площадь, м² , каждого сечения:

(2.29)

7. Определяется радиус, м , каждого сечения r₁:

(2.30)

Результаты расчетов по пунктам 5, 6, 7 свести в таблицу 3.

Таблица 3 – Результаты расчетов

№ сечения	Угол сечения	Расход по сечению , м3/с	Площадь сечения , м 2	Радиус сечения , м
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.

8. На каждом луче касательно к окружности радиуса R₃ проводятся окружности сечений соответствующими радиусами .

9. С помощью лекала проводится кривая, огибающая окружности сечений, которая является контуром отводного канала.

10. Определяются диаметр нагнетательного патрубка и длина диффузора, м:

(2.31)

(2.32)

где q – секундная производительность насоса, м³/с; – скорость в нагревательном патрубке, принимается в пределах м/с; – угол конусности диффузора, равный .