Центробежные насосы.
Центробежные насосы в качестве основных узлов имеют рабочие колеса корпуса, в которых расположены эти колеса и устройства для подвода и отвода жидкости. Рабочие колеса, снабженные лопастями, установлены на валах, вращаемых приводными двигателями.
Жидкость, попадая в полости между лопастями и дисками рабочего колеса получает вращательное движение. Под действием центробежных сил жидкость перемещается к внешней окружности рабочего колеса и выбрасывается за его пределы. Уход жидкости за пределы рабочего колеса освобождает пространство у его центра для притока новых объемов жидкости в полости рабочего колеса. Так как в центробежных насосах в пределах рабочего колеса поток жидкости направляется лопастями, то эти насосы относятся к классу лопастных насосов.
Простота устройства, небольшое количество частей, высокая надежность, возможное, получение больших подач и любых необходимых давлений, удачное сочетание большой частоты вращений рабочих колее насосов с быстроходными судовыми турбинами и электроприводами, обеспечили широкое применение центробежных насосов на морских судах В центробежных насосах рабочее колесо с задним диском, передним диском, ступицей сидит на валу насоса, Сальник устраняет протечки жидкости наружу. В некоторых конструкциях при расположении сальника со стороны всасывания, его назначение - устранять поднос воздуха.
При вращении колеса жидкость под действием центробежных сил, двигаясь вдоль лопастей от центра к внешней окружности колеса, выбрасывается в спиральный корпус и через конический патрубок поступает в нагнетательный трубопровод. Непрерывный выход жидкости за пределы рабочего колеса и наличие подпора обеспечивают устойчивый безотрывный процесс всасывания, если в разреженном пространстве перед входом жидкости на рабочее колесо давление несколько выше давления паров при температуре жидкости во всасываемой трубе. В противном случае будет вскипание жидкости, образование паров и срывы в работе насоса.
С ростом напора, развито рабочим колесом насоса растут и скорости жидкости на выходе за пределы рабочего колеса. В связи с этим гидродинамические потери вступительном отводе могут значительно возрасти. Для их снижения применяют специальные направляющие аппараты. Последний обеспечивает частичное преобразование кинетической энергии потока в давление, в пределах направляющего аппарата и лучшее направление потока в специальный отвод.
В одноступенчатых насосах при больших напорах скорости потока, уходящего за пределы рабочего колеса, значительно возрастают, и преобразование кинетической энергии потока в потенциальную в направляющем аппарате и специальном корпусе может быть связана со значительными потерями. Поэтому для создания больших напоров применяется многоступенчатые насосы, у которых на одном валу устанавливаются последовательно несколько обычно одинаковых рабочих колес. Жидкость из первого поступает на всасывание во второе рабочее колесо и т.д.
Методические указания по выполнению курсовой работы. Часть №1 Гидравлический расчет рабочего колеса центробежного насоса.
Варианты задания выбирается исходя из суммы двух последних цифр шифра зачетной книжки
курсанта (студента)
Вариант |
Подача насоса Q ,(м/с) |
Абсолютное давление всасывания P,(МПа) |
Абсолютное давление нагнетания P,(МПа) |
Частота вращения вала насоса, об./мин |
Температура перекачиваемой воды т C |
Ф.И.О. курсанта |
Преподаватель |
1 |
0,0444 |
0,20 |
0,40 |
1435 |
10 |
|
|
2 |
0,175 |
0,10 |
0,29 |
1440 |
23 |
|
|
3 |
0,0278 |
0,15 |
0,35 |
2870 |
15 |
|
|
4 |
0,07 |
0,10 |
0,39 |
1450 |
22 |
|
|
5 |
0,0175 |
0,21 |
0,44 |
1450 |
15 |
|
|
6 |
0,07 |
0,14 |
0,34 |
1435 |
20 |
|
|
7 |
0,0175 |
0,23 |
0,51 |
3000 |
14 |
|
|
8 |
0,0178 |
0,10 |
0,24 |
1440 |
23 |
|
|
9 |
0,08 |
0,24 |
0,46 |
1800 |
15 |
|
|
10 |
0,0111 |
0,15 |
0,21 |
1435 |
10 |
|
|
11 |
0,175 |
0,10 |
0,29 |
1440 |
23 |
|
|
12 |
0,0444 |
0,155 |
0,45 |
1435 |
10 |
|
|
13 |
0,07 |
0,14 |
0,34 |
1435 |
20 |
|
|
14 |
0,0175 |
0,20 |
0,52 |
3000 |
14 |
|
|
15 |
0,007 |
0,23 |
0,43 |
3000 |
20 |
|
|
16 |
0,011 |
0,15 |
0,75 |
2900 |
10 |
|
|
17 |
0,175 |
0,10 |
0,29 |
1440 |
20 |
|
|
18 |
0,007 |
0,23 |
0,43 |
3000 |
20 |
|
|
19 |
0,0175 |
0,22 |
0,52 |
3000 |
14 |
|
|
20 |
0,082 |
0,145 |
0,44 |
1435 |
20 |
|
|
21
|
0,0180
|
0,25
|
0,39
|
2000
|
21
|
|
|
22
|
0,100
|
0,30
|
0,49
|
2400
|
12
|
|
|
23 |
0,070 |
0,14 |
0,34 |
1435 |
20 |
|
|
24 |
0,0175 |
0,23 |
0,51 |
3000 |
14 |
|
|
25 |
0,0175 |
0,21 |
0,44 |
1450 |
15 |
|
|
26 |
0,07 |
0,14 |
0,34 |
1435 |
20 |
|
|
27 |
0,044 |
0,20 |
0,40 |
1435 |
10 |
|
|
28 |
0,0175 |
0,19 |
0,29 |
1440 |
23 |
|
|
29 |
0,007 |
0,23 |
0,43 |
3000 |
20 |
|
|
30 |
0,07 |
0,14 |
0,34 |
1435 |
20 |
|
|
№ПП |
Величина |
Условное обозначения |
Единица измерения |
Расчетная формула, способ определения величины |
Числовые значения |
|
Параметры проектируемого насоса |
||||||
1 |
Напор насоса |
|
м |
Удельный
вес воды |
|
|
2 |
Коэффициент быстроходности насоса(рабочего колеса) |
|
- |
Если
|
|
|
3 |
Предельно допустимая частота вращения рабочего колеса для проверки насоса на кавитацию. |
|
Об./мин. |
600…750 800 800…1500 |
|
|
4 |
Кавитационный коэффициент |
c |
- |
При При 70…80 При 80…150 |
|
|
5 |
Скорость жидкости во всасывающем патрубке принимают. |
|
м/с |
Давление
парообразования воды 2…4 |
|
|
6 |
Допустимая частота вращения колеса |
nдоп |
Об./мин. |
Для исключения кавитации необходимо выполнить условие n < nдоп. При n < nдоп заданную частоту вращения необходимо уменьшить и расчёт повторить nдоп=(0,7…0,8) nпр |
|
|
Расчет размеров колеса |
||||||
7
|
Приведенный входной диаметр рабочего колеса |
|
мм |
|
|
|
8 |
Гидравлический КПД |
|
|
Примерные значения |
|
|
9 |
Коэффициент реактивности |
ρ |
|
Выбирается. Предел изменения ρ = 0,63…0,85 Нижний предел характерен для тихоходных , верхний для быстроходных колес |
|
|
10 |
Коэффициент выходной окружной скорости |
|
|
|
|
|
11 |
Наружный диаметр рабочего колеса |
|
М |
|
|
|
12 |
Выходная окружная скорость |
|
м/с |
|
|
|
13 |
Объемный КПД |
|
- |
КПД должен быть в пределах 0,9…0,99 |
|
|
14 |
Коэффициент дискового трения |
|
- |
|
|
|
15 |
Коэффициент учитывающий потери в подшипники и сальнике |
|
- |
Выбирается из интервала 0,95…0,98 Меньшие значения относятся к насосам |
|
|
16 |
Механический КПД |
|
- |
|
|
|
17 |
Мощность потребляемая насосом |
|
кВт |
|
|
|
18 |
Диаметр вала |
|
М |
|
|
|
19 |
Диаметр втулки |
|
М |
|
|
|
20 |
Теоретическая подача насоса |
|
М^3/с |
|
|
|
21 |
Допустимая скорость во входном сечении колоса |
|
м/с |
|
|
|
22 |
Входной диаметр рабочего колеса |
|
М |
|
|
|
23 |
Средний диаметр |
|
М |
|
|
|
24 |
Проверка правильности расчета на данном этапе по формуле |
|
м/с |
При 40 При 70 При 100 При 125 При 150 При 200 При 250 |
|
|
Расчет элементов выходного треугольника скоростей |
||||||
25 |
Окружная скорость жидкости входе в колесо |
|
м/с |
|
|
|
26 |
Коэффициент стеснения входного сечения колеса |
|
- |
Выбирается = 0,85…0,9 |
|
|
27 |
Радиальная составляющая абсолютной скорости во входной |
|
м/с |
|
|
|
28 |
Угол |
|
градус |
Рекомендуется
|
|
|
29 |
Относительная скорость |
|
м/с |
W1 = c1 r / s in |
|
|
Расчет элементов выходного треугольника скоростей |
||||||
30 |
Угол |
|
градус |
Задается в пределах
|
|
|
31 |
Число лопастей |
z |
- |
Задается в пределах Z= 6…9 |
|
|
32 |
Коэффициент качества обработки каналов колеса |
|
- |
|
|
|
33 |
Коэффициент циркуляции |
|
- |
|
|
|
34 |
Теоретический напор на рабочем колесе |
|
- |
|
|
|
35 |
Окружная составляющая абсолютной скорости |
|
м/с |
|
|
|
36 |
Коэффициент скорости |
|
- |
|
|
|
37 |
Радиальная составляющая абсолютной скорости |
|
м/с |
|
|
|
38 |
Расчетное значение угла |
|
градус |
|
|
|
39 |
Число лопастей |
z |
|
Полученные результаты совпадают с необходимыми пунктами. На данном этапе расчет выполнен правильно |
|
|
40 |
Относительная скорость |
|
м/с |
|
|
|
41 |
Проверка отношения скоростей |
|
|
Отношение должно лежать в пределах 1…1,15 |
|
|
42 |
Теоретический напор колеса при бесконечном числе лопастей |
|
м |
|
|
|
43 |
Проверка значений скорости |
|
м/с |
Расчет элемент выходного треугольника выполнен правильно т.к. полученная величина близка по значению с предыдущей |
|
|
44 |
Ширина колеса на входе |
|
М |
|
|
|
45 |
Ширина колеса на выходе |
|
М |
Где
|
|
|
46 |
Шаг лопастей на входе в канал |
|
М |
|
|
|
47 |
Шаг лопастей на выходе из каналов |
|
М |
|
|
|
48 |
Толщина лопасти
на диаметре |
|
М |
|
|
|
49 |
Толщина лопасти
на диаметре |
|
М |
|
|
|
50 |
Толщина лопасти на входе жидкости в колесо |
|
М |
|
|
|
51 |
Толщина лопасти на выходе из колеса |
|
М |
|
|
|
52 |
Нормальная толщина |
S |
М |
Принимается
S=(3…6) |
|
|
представлен в прил.1
насос проектируют многоступенчатым,
при
насос проектируют одноступенчатым,
однопоточным, когда 
насос рассчитывается многопоточным
50…70
в зависимости от температуры представлен
в прил1.
= 0,85…0,95
- коэффициент сужения на выходе
принимаем 0,87
По результатам расчетов производим построение треугольников скоростей.