6 Проектування відцентрового насоса. Гідравлічний розрахунок

Проектування відцентрового насосу. Витрати через насос Q=38 м³/год; напір насосу H=38 м; число обертів 2200 об/хв.; тиск на вході p_вх= Па; густина рідині ρ=1000 кг/ м^3; динамічна в’язкість рідини μ_р= Па·с; тиск пружної пари p_п= Па; нормальна товщина лопаті: на вході δ₁=0,005 м, на виході δ₂=0,01м.

6.1 Розрахунок параметрів на вході в колесо

Визначимо напір на вході в насос за формулою:

(6.1)

де - надлишковий тиск на вході в насос, Па;

- густина рідини що перекачується, кг / м³.

.

Знайдемо зниження напору на вході:

, (6.2)

де - тиск пружності парів, Па;

.

Приймаємо кавітаційний коефіцієнт швидкохідності C = 1000. Визначаємо максимальну допустиму кількість обертів на хвилину, об / хв:

(6.3)

де Q – витрата через насос, м³/с.

.

Обчислимо коефіцієнт швидкохідності:

(6.4)

де H- напір насоса.

Об'ємний ККД попередньо приймаємо

Знаходимо витрату через колесо, м³/с:

(6.5)

Визначаємо швидкість на вході в колесо, м/с:

, (6.6)

де - коефіцієнт з діапазону (0,051…0,035)

Знаходимо приведений діаметр входу,м:

(6.7)

де - коефіціент з діапазону (3,5…4,5) .

.

Обчислимо потужність, споживану насосом, кВт:

(6.8)

де - ККД насоса приймаємо 0,7.

.

Знаходимо обертальний момент, н·м

(6.9)

.

Визначимо діаметр валу з розрахунку на обертання, м:

(6.10)

де - додаткова напруга на обертання, н/м²

.

Обчислимо діаметр втулки,[м:

, (6.11)

.

Знаходимо діаметр входу в колесо, м:

(6.12)

.

Визначаємо діаметр середньої точки входу кромки лопаті,м:

(6.13)

.

Знаходимо ширину лопаті на вході, м:

, (6.14)

Визначаємо площу входу в робоче колесо, м²:

(6.15)

.

Знаходимо меридіанну швидкість на вході, м/с:

(6.16)

.

Приймаємо, що на вході закрутки потоку немає

Меридіанна швидкість після надходження потоку в міжлопатний канал:

(6.17)

де - коефіцієнт стиснення на вході приймаємо рівним .

.

Обчислимо кільцеву швидкість, м/с:

(6.18)

.

Знайдемо кут безударного надходження потоку на лопать:

; (6.19)

.

Приймаємо кут атаки

Визначимо кут установки лопаті на вході:

(6.20)

.

6.2 Розрахунок параметрів на виході з колеса

Обчислимо гідравлічний ККД насоса при n_s=50…110 (в межах 0,7…0,85):

(6.21)

.

Знаходимо теоретичний напір, м:

(6.22)

.

Визначаємо кільцеву швидкість на виході з насоса в першому наближенні, м/с:

, (6.23)

де - коефіцієнт окружної складової абсолютної швидкості при виході потоку обираємо з (0,4…0,7) при n_s=70…150 .

Знаходимо діаметр колеса на виході в першому наближенні, м:

(6.24)

.

Задаємося меридіанною швидкістю на виході з колеса. При необхідності отримання на виході більш широкого колеса приймають менше значення з (0,5…1,0):

(6.25)

Меридіанна швидкість на виході з колеса, визначиться за формулою:

(6.26)

де - коефіцієнт стиснення на виході, приймаємо рівним .

.

Знайдемо оптимальний коефіцієнт дифузорності:

(6.27)

Визначимо кут установки лопаті на виході:

(6.28)

.

Обчислимо оптимальне число лопатей (беремо цілу частину):

(6.29)

Знайдемо дослідний коефіцієнт при за формулою:

(6.30)

.

Визначимо коефіцієнт, що враховує кінцеве число лопатей:

(6.31)

.

Обчислимо теоретичний напір, при z=∞:

(6.32)

Визначимо кільцеву швидкість на виході у другому наближенні, м/с:

(6.33)

Знайдемо діаметр колеса на виході у другому наближенні, м:

(6.34)

По знайденому значенню D₂ знаходимо третє наближення:

Визначаємо коефіцієнт, що враховує кінцеве число лопатей:

Теоретичний напір, при z=∞ дорівнюватиме:

Знайдемо кільцеву швидкість на виході після третього наближення, м/с:

Обчислимо діаметр колеса на виході після третього наближення, м:

Визначимо кільцеву складову абсолютної швидкості, м/с:

(6.35)

Уточнюємо коефіцієнти стиснення:

Знаходимо крок лопатей на вході:

(6.36)

.

Обчислимо крок лопатей на виході:

(6.37)

.

Знайдемо коефіцієнти стиснення за формулами:

(6.38)

(6.39)

Ширина лопаті на виході, визначиться за формулою:

(6.40)

Обчислимо відносні швидкості на вході і виході крильчатки, м/с:

(6.41)

(6.42)

Визначимо кут виходу потоку з колеса:

(6.43)

.

Знайдемо кільцеву складову абсолютної швидкості відразу після виходу з колеса, м:

(6.44)