Содержание расчетно-пояснительной записки:

1. Гидравлический расчет рабочего колеса……………………………………………….

2. Расчет на кавитацию колеса …………………………………………………………….

3. Расчет спирального отвода……………………………………………………………...

4. Расчет утечек……………………………………………………….….………………….

5. Расчет осевого усилия……………………………………………….…………………...

6. Расчет и построение характеристик ступени, насоса и сети……….……………….....

Исходные данные:

1. Подача…………………………………………………………..Q = 0,035 м /сек

2. Напор…………………………………………………………....H = 700Дж/кг

3. Давление в воздухоудалителе………………………………....Р =1*10 Па

4. Высота всасывания………………………..……………………h = -4 м

5. Температура жидкости…………………………………………Т = 291 К

6. Сопротивление приёмного трубопровода……………………. = 4 Дж/кг

1. Определение параметров рабочего колеса.

Подача колеса: Q =Q, где Q=0.035м /сек

Напор колеса: H i =H , где H =700 Дж/кг, i =1

Максимальная величина частоты вращения ограничивается возможностью появления в насосе кавитации. Величина максимальной частоты вращения определяется следующим образом:

H

)

g=9.81м/с - ускорение силы тяжести.

P =1 100000 Па- давление на входе.

Р =2060 Па-давление парообразования при данной температуре.

р=998.4 кг/м -плотность воды.

А=1.1..1.3-коэффициент запаса.

h =5 Дж/кг- гидравлические потери в приемном водопроводе.

Подставим значения в уравнение для :

=1/1.3 ((100000-2060/998.4-9.81 (-4)-4)= 117.62 Дж/кг

Принимая величину кавитационного коэффициента быстроходности С=800, находим максимальную частоту вращения:

=800 (117.62) /31.15 0.035 =4902.9 об/мин.

Принимаем n=3000 об/мин

Чтобы найти воспользуемся формулой:

, где

- коэффициент быстроходности для насоса системы охлаждения (50….100)

= =3000 0.035 20.25/700 = 81.5

Расчетная подача колеса определяется по уравнению:

= = 0.035/0.915 =0.0382 м /сек

Значение объемного к.п.д. ,учитывающего протечку жидкости через переднее уплотнение колеса:

=0.965

Тогда объемный к.п.д.:

= -(0.03…0.05) =0.915.

Теоретический напор колеса определяется по уравнению:

= 700/0.867 = 807.014 Дж/кг

Величину гидравлического к.п.д. можно оценить по формуле А.А.Ломакина:

=0.867

Приведенный диаметр входа в колесо определяется уравнением подобия:

=89.473 мм

=3.6…6.5-выюбирается в зависимости от кавитационных качеств колеса;

=3.8

Механический к.п.д. определяется по уравнению:

, где

-К.П.Д., учитывающий потери энергии на трение наружной поверхности колеса о жидкость(дисковое трение), определяется по уравнению:

=1/(1+820/ )=0.8903;

-К.П.Д., коэффициент, учитывающий потери энергии на трении в подшипниках и сальниках насоса, лежит в пределах =0.95…..0.98.

=0.98

=0.96 0.8903=0.8547;

К.П.Д. насоса определяется через его составляющие:

Мощность потребляемая насосом:

Вт

Вт

Электромотор: 40 кВт n=2940 модель:81-2М ,что

= =2940 0.035 =81.56

1.1 Расчет основных размеров входа рабочего колеса.

Размеры входа рабочего колеса рассчитываются из условия обеспечения требуемых кавитационных качеств колеса и минимальных гидравлических потерь.

Значение скорости Со входа потока в колесо оценивается по формуле С.С.Руднева:

2.7657 м/с

=0.03..0.09-принимается в зависимости от требуемых кавитационных качеств колеса и лежит в пределах

Вал рассчитывается на прочность от кручения и изгиба и проверяется жесткость и критическую частоту вращения. В первом приближении диаметр вала рабочего колеса находится из расчета на кручение по формуле:

;

=(16 ) =0,0255 м;

=9.57 N/n=97.65 Нм;

Величина крутящего момента определяется по формуле:

-крутящий момент, приложенный к валу;

=(300-500) 100000 Нм;

-допускаемое напряжение

=0,0255+0,013=0.03617 м;

Диаметр втулки колеса определяется конструктивно по диаметру вала в зависимости от способа крепления колеса на валу:

0.05063 м;

Диаметр Do входа на колесо находится из уравнения неразрывности:

;

0.1420 м;

Ширина b1 выходной кромки лопасти рабочего колеса и ее положение зависят от кавитационных качеств колеса и величины коэффициента быстроходности ; b1 находятся из уравнения неразрывности:

0.0326 м, где

Меридианная составляющая абсолютной скорости принимает для колес со средними кавитационными качествами:

=(1.05..1.15)=1.1 =3.042 м/с;

Колеса имеющие средние кавитационные качества (С=800) и низкую быстроходность ( =40-100), выполняются с цилиндрическими лопастями. Диаметр окружности, проходящей через средние точки выходных кромок лопастей, применяются равным:

= (0.9..1.0) = 1.0 0.1420 = 0.1349 м;

/2 = 0.0675 м;

Выходная кромка лопасти располагается параллельно оси колеса или под углом 15-30 градусов к оси. Меридианная составляющая абсолютная скорости после поступления потока в межлопастной канал(т.е с учетом стеснения) определяется по уравнению:

1.1 3.042 = 3.347 м/с;

=1.05-1.015-коэффициент стеснения на входе;

=1.1

Окружная скорость на входе в межлопастной канал определяется по уравнению:

=0.068 307.72=20.759 м/с;

=3.14 2940/30=307.72 рад/с- угловая скорость ;

Угол безударного поступления потока на лопасти находится из уравнения:

=0.1466;

;

Угол установки лопасти на входе определяется из формулы:

= =9.158+10= ;

Для колес со средними кавитационными качествами принимается:

-1 - угол атаки;

Обычно =18..2 ;

При безотрывном обтекании лопасти поток движется по касательной к поверхности лопасти. Относительная скорость потока после поступления на лопасть направлена по касательной к средней линии профиля лопасти при входе. Величина относительной скорости определяется по уравнению:

=10.197 м/с;

По скоростям строят треугольники скоростей на входе в межлопастные каналы рабочего колеса и определяют скорости .