3 Гидравлический расчет и проектирование рабочего колеса
Определение основных размеров рабочего колеса
Определяем крутящий момент на валу
Нм
Определяем диаметр вала
-
допускаемое напряжение кручения на
валу, принимаем
1,5 кН/см2
29
мм
Определяем параметры колеса по конструктивно- компоновочным соображениям
Диаметр
ступицы колеса: dст
= (1,1 … 1,4)dв
. При чем, диаметр ступицы верхней границы
диапазона характерен для тихоходных
насосов, нижняя граница – для быстроходных
с оборотами порядка несколько десятков
тысяч оборотов в минуту. В первом
приближении можно принять диаметр входа
в колесо примерно равный приведенному
диаметру входа (Do
D1п).
Для вынесения входной кромки рабочей
лопатки из зоны поворота потока
рекомендуется увеличить диаметр входа
на лопасти на 20мм по сравнению с диаметром
входа в колесо. Рекомендуется по мере
получения проектных размеров начать
вычерчивание конструкции рабочего
колеса. По конструктивно-компоновочным
соображениям рекомендуется принимать
длину ступицы lст
= (1,0 …1,5)dст
.
37,7
Расчетная подача Q, больше подачи Q на величину объемных потерь, [м3/с]:
,
0,0628
м3/с
В первом приближении для предварительного выбора скорости vo воспользуемся формулой Руднева С.С.
3,2
При выбранном значении диаметра втулки диаметр входа в колесо находим из уравнения
0,168
м
Округляем и принимаем Dо = 170 мм,
Окончательно
3,14 мм
По рекомендации Ломакина А.А. выбираем:
Радиус средней точки входной кромки лопасти
68
мм
Меридианная составляющая абсолютной скорости без учета стеснения сечении лопастями
м/с
Ширина канала в меридианном сечении на входе потока
0,051
м
Коэффициент стеснения лопастями сечения на входе принимаем в пределах 1,1 ….1,15.
Меридианная составляющая абсолютной скорости при поступлении на лопасть увеличивается в следствие стеснения сечения телом лопастей и равна:
3,61
м/с
Переносная скорость при выходе в колесо
10,34
м/с
Для обеспечения безударного поступления потока на лопасти колеса рассчитываем:
0,35;
β
= 19,29о
Угол
между направлением лопасти β1
и относительной скоростью
называется углом атаки и находится в
пределах 3 – 8о.
Принимаем
β1
=
25о,
5,71о.
Определяем размеры выхода из колдеса.
Расчетный напор колеса больше заданного на величину гидравлических потерь
22
м
Как показывает опыт, в типовых конструкциях центробежных колес коэффициент окружной составляющей абсолютной скорости при выходе потока из колеса достаточно устойчив и приближенно может быть принят равным 0,5.
Поэтому значение переносной скорости на выходе из колеса в первом приближении может быть найдено из формулы:
20,77
м/с
Радиус средней точки выходной кромки лопасти
0,14
м
Принимаем:
Меридианная составляющая абсолютной скорости при выходе с лопасти
2,51
м/с
Коэффициент стеснения лопастями сечения на выходе выбирается предварительно в пределах 1,05 …. 1,1
Отношение
относительных скоростей на выходе и
входе
.
По
выбранному отношению
находим:
0,36,
21,1о
Наивыгоднейшее число лопастей для центробежного насоса можно определить:
6,48
, где 6,5 – опытный коэффициент.
Для
коэффициента
рекомендуется выражение
0,81
Поправка на влияние конечного числа лопастей
0,25
Теоретический напор при бесконечном числе лопастей
29,15
Меридианная составляющая абсолютной скорости на выходе с лопасти увеличивается вследствие стеснения сечения телом лопастей и равна:
2,76
м/с
Во втором приближении:
20,87м/с
0,14
м
0,27
м
Ширина канала в меридианном сечении на выходе потока
0
,029 м
Проверяем коэффициенты стеснения лопастями сечения на входе и выходе
1,15
1,06
Так как К1,К2 и u2, вычисленные во втором приближении удовлетворительно совпадают с первым приближением, то эти величины берем за окончательные.
Рассчитываем относительные скорости на входе в колесо и выходе из него:
10,94
м/с
8,82
м/с