3.5 Расчет конструкции и основных параметров работы насоса

Расчет параметров насоса следует начать с определения коэффициента быстроходности [7, 8]

. (3.17)

Затем рассчитываются коэффициенты полезного действии:

- объемный КПД

; (3.18)

- гидравлический КПД

, (3.19)

где D_пp— приведенный диаметр, мм, который рассчитывается как

; (3.20)

- механический КПД η_м = 0,93;

- полный КПД

_. (3.21)

Далее вычисляется мощность на валу насоса, кВт:

. (3.22)

Крутящий момент на валу, кгссм:

. (3.23)

Приняв допускаемое напряжение кручения τ_доп равным 150 кгс/см², рассчитываем:

- диаметр вала, мм:

, (3.24)

- диаметр ступицы, мм:

, (3.25)

- длину ступицы, мм:

, (3.26)

- диаметр рабочего колеса на входе, мм:

. (3.27)

Затем вычисляются скоростные характеристики на входе в колесо:

- окружная скорость, м/с:

, (3.28)

- меридиональная составляющая абсолютной скорости, м/с:

. (3.29)

Многие разновидности подвода не закручивают поток, при этом c_u1 = 0, поэтому абсолютная скорость на входе c₁ = c_r1. Скорость потока перед входом на лопатки (т. е. не возмущенного ло­патками потока) с₀ примем близкой c₁: c₀  c_r1.

Далее, задавшись углом атаки лопасти i = 4, определяем угол лопасти на входе в рабочее колесо:

. (3.30)

Задавшись коэффициентом стеснения входного отверстия μ = 0,9, рассчитываем ширину лопасти на входе, мм:

. (3.31)

Угол лопасти на выходе из рабочего колеса принимается равным β₂ = 20°.

Окружная скорость на выходе из рабочего колеса определяется из выражения

. (3.32)

Диаметр рабочего колеса на выходе, мм:

. (3.33)

Ширина лопасти на выходе из рабочего колеса

. (3.34)

Число лопаток рабочего колеса

. (3.35)

Осевая сила

(3.36)

где  — угловая скорость вращения вала, , 1/с.

Затем рассчитываются кавитационные характеристики насоса.

Кавитационный запас, м:

, (3.37)

где p₀ – давление всасывания, p₀ = 10⁵ Па; p_нас – давление насыщенного водяного пара при 20°С, p_нас = 2340 Па.

Критическая высота всасывания

, (3.38)

где С_к – коэффициент, определяющий стойкость насоса к кавитационным явлениям, принимается С_к = 1000.

Допустимая высота всасывания

. (3.39)

Схема движения жидкости в рабочем колесе приведена на рис. 3.7.

Рис 3.7 Схема к определению скоростей при движении жидкости в рабочем колесе

План скоростей потока жидкости в рабочем колесе приведен на рис. 3.8.

Рис. 3.8 План скоростей для рабочего колеса центробежного насоса

Наконец, определяются действительные характеристики рассчи­танного насоса. Так как стандартный выбранный насос и рассчи­танный насос должны быть подобными, действительные характе­ристики рассчитываются по формулам подобия насосов:

, (3.40)

, (3.41)

, (3.42)

. (3.43)

Пересчет характеристик осуществляется следующим образом. Диапазон по производительности насоса делится на десять интервалов с определенным шагом, и составляется таблица, в которую заносятся значения напора, КПД и мощности, соответствующие данному интервалу по производительности для стандартного насоса. Пример заполнения таблицы приведен в прил. Ж. По формулам (3.40) – (3.43) осуществляется пересчет характеристик для рассчитанного насоса.

На основании полученных результатов cтроятся графические характеристики рассчитанного насоса: H = f(Q), N = f(Q), η = f(Q) – оформляются аналогично графическим характеристикам стандартного насоса. Графики могут быть выполнены на листе миллиметровки, который вклеивается в пояснительную записку.