5 Выбор стандартной гидравлической машины и анализ ее характеристик
С целью оптимизации трубопровода по его стоимости ответвления могут быть пересчитаны на меньшие номиналы диаметров труб, исходя из условия:
Hполн1 = Hполн2 =…..= Hполн.n ; (15)
Выбираем наибольший напор, по которому будет вестись расчет насоса.
м3/ч
- общий расход (общая производительность).
м
- полный напор.
По полученным данным выбираем насос К 20/30 (2К – 6).
Рисунок 1 – Характеристика насоса К 20/30.
Основные параметры насоса указаны в таблице 1.
Таблица 1.
-
№
Q, м3/ч
H, м
КПД, %
N, кВт
1
0
28
0
0,75
2
5
29
22
1
3
10
28
45
1,25
4
15
27
60
1,75
5
20
24
65
2,25
6
25
22
62
2,5
7
30
20
60
2,6
6 Расчет конструкции и основных параметров работы насоса
Расчет параметров насоса начнем с определения коэффициента
быстроходности:
,
(16)
Затем рассчитываем коэффициент полезного действия:
1) объемный К.П.Д.:
,
(17)
2) гидравлический К.П.Д.:
,
(18)
где DПР - приведенный диаметр, который рассчитывается:
,
(19)
мм.
3)
механический К.П.Д. принимаем
4) полный К.П.Д.:
,
(20)
Далее вычисляем мощность на валу насоса:
,
(21)
кВт.
Крутящий момент на валу:
,
(22)
кгс∙см.
Приняв
допускаемое напряжение кручения
равным 150
кгс/см2,
рассчитываем диаметр вала:
,
(23)
мм.
Диаметр ступицы:
,
(24)
мм.
Длина ступицы:
,
(25)
мм.
Диаметр рабочего колеса на входе:
(26)
мм.
Затем вычисляем скоростные характеристики на входе в колесо:
Окружная скорость:
,
(27)
м/с.
Скорость потока перед входом на лопатки и меридиональная составляющая абсолютной скорости:
,
(28)
м/с.
Далее задавшись углом атаки лопасти i = 4°, определяем угол лопасти на
входе в рабочее колесо:
,
(29)
Задавшись коэффициентом стеснения входного отверстия μ = 0,9,
рассчитываем ширину лопасти на входе:
,
(30)
мм.
Угол лопасти на выходе из рабочего колеса принимается равным β2=20°.
Окружная скорость на выходе из рабочего колеса определяется из
выражения:
,
(31)
м/с.
Диаметр рабочего колеса на выходе:
,
(32)
мм.
Ширина лопасти на выходе из рабочего колеса:
,
(33)
мм.
Число лопаток рабочего колеса:
,
(34)
Принимаем z = 6.
Осевая сила:
(35)
где ω – угловая скорость вращения вала;
,
(36)
с-1.
Затем рассчитываем кавитационные характеристики насоса:
кавитационный запас:
,
(37)
где p0 – давление всасывания, p0 = 105 Па; рНАС – давление насыщенного водяного пара при 20°С, рНАС = 2340 Па.
м.
2) критическая высота всасывания:
,
(38)
где
- коэффициент, определяющий стойкость
насоса к кавитационным явлениям,
принимается
.
м.
3) допустимая высота всасывания:
,
(39)
м.
Определяются действительные характеристики рассчитанного насоса. Так как стандартный выбранный насос и рассчитанный насос должны быть подобными, действительные характеристики рассчитываются по формулам подобия насосов:
,
(40)
,
(41)
,
(42)
,
(43)
По формулам (40 – 43) осуществляется пересчет характеристик для рассчитанного насоса.
Таблица 2. Характеристика насоса К 20/30 с D2’ = 146 мм.
-
№
Q, м3/ч
H, м
КПД, %
N, кВт
1
0
27,2
0
0,7
2
4,8
28,2
19,8
0,93
3
9,6
27,2
43,5
1,16
4
14,4
26,2
58,4
1,63
5
19,2
23,3
63,2
2,1
6
24
21,4
59,7
2,33
7
28,8
19,4
58,3
2,42
Графическая характеристики насоса К 20/30 с D2’ = 146 мм.
Возможные отклонения в расчетах:
