Санкт- Петербургский Государственный Морской Технический Университет

Факультет корабельной энергетики и автоматики

Кафедра судовых энергетических, систем и оборудования

Расчётно-пояснительная записка к курсовой работе

по дисциплине: «Судовое вспомогательное энергетическое оборудование»

Тема: «Охлаждающий насос системы охлаждения»

Выполнил:

студент 5320 гр. Васильев А. А.

Проверил: Чернов А.И.

Санкт-Петербург

2014г.

Содержание:

1. Введение………………………………………………………………………………….

2. Определение параметров рабочего колеса…………………………………………….

3. Расчет основных размеров входа рабочего колеса………………………....................

4. Расчет основных размеров выхода рабочего колеса………………………………….

5. Расчёт и построение меридианного сечения колеса…………………………………..

6. Расчёт и построение цилиндрической лопасти рабочего колеса в плане……………

7. Проверочный расчёт на кавитацию…………………………………………………….

8. Расчёт спирального отвода центробежного насоса…………………………………..

9. Построение действительных сечений спирального канала……………………………

10. Расчет утечек через уплотнения внутри насоса………………………………………..

11. Силы в центробежном насосе…………………………………………….

12. Построение приближенных напорных характеристик насоса и сети……………......

13. Заключение………………………………………………………………………………

14. Список используемой литературы……………………………………………………...

Введение.

Целью курсовой является определение размеров и формы проточной части судового насоса, надежного в работе, имеющего малые габариты и массу при достаточно высоком КПД и требуемом уровне шума и вибрации.

Насосами называют машины, предназначенные для перемещения жидкостей и сообщения им энергии. Работающий насос превращает механическую энергию, подводимую от двигателя, в потенциальную, кинетическую и тепловую энергию потока жидкости. В противоположность насосам машины, превращающие гидравлическую энергию потока жидкости в механическую энергию, называют гидравлическими двигателями.

Охлаждающие насосы предназначены для подачи воды в напорные трубопроводы систем охлаждения водой, подводящие ее для охлаждения цилиндров компрессоров, корпусов газовых турбин, подшипников валопроводов и вспомогательных механизмов, судовых теплообменников и т. д.

На судах центробежные насосы получили наибольшее распространение. Это объясняется их надежностью в работе, равномерностью подачи, возможностью получения в широком диапазоне требуемых подач и напоров, простотой устройства, обслуживания, ремонта, регулирования, быстрым пуском, способностью работы с загрязненной жидкостью.

Действие центробежного насоса заключается в передаче энергии перекачиваемой жидкости в результате силового взаимодействия лопастей вращающегося рабочего колеса насоса с обтекающим их потоком жидкости.

1. Определение параметров рабочего колеса.

Подача колеса: Q = Q, где Q = 0,0111м /сек

Напор колеса: H i = H , где H = 400 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 = 1025 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 :

.

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

Чтобы найти воспользуемся формулой:

,

где - коэффициент быстроходности для насоса системы охлаждения (60….90(100))

Принимаем n = 2910 об/мин

Расчетная подача колеса определяется по уравнению:

=

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

Тогда объемный к.п.д.:

= - (0,03…0,05) = 0,961 – 0,05 = 0,911

Теоретический напор колеса определяется по уравнению:

= 476,76 Дж/кг

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

Приведенный диаметр входа в колесо определяется уравнением подобия:

;

=3.6…6.5 - выбирается 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/ ) = 1/(1+820/69,4²) = 0,855

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

= 0,965

= 0,965∙0,855 = 0,825;

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

Мощность, потребляемая насосом:

Вт

Электромотор: 10 кВт, n = 2910 модель: АО2 51-2М, → что:

2. 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 = 3,754 м/с

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

Вал рассчитывается на прочность при кручении, изгиб. Также проверяется на жесткость и критическую частоту вращения. В первом приближении диаметр вала рабочего колеса находится из расчета на кручение по формуле:

;

= (16 ) = (16∙32,9/3,14∙[400]∙10⁵)^1/3 ≈ 0,016 м;

=9,57 N/n = 9,57 ∙10000/2910 = 32,9 Н∙м;

Величина крутящего момента определяется по формуле:

-крутящий момент, приложенный к валу;

=(300-500) 100000 Н∙м;

-допускаемое напряжение

=0,016+0,014 = 0,03 м;

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

0,03∙1,3 = 0,039 ≈ 0,04 м;

Диаметр Do входа на колесо находится из уравнения неразрывности:

;

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

;

, где

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

=(0,8…1,0) = 1,0 = 3,754 м/с;

Колеса имеющие средние кавитационные качества (С = 800) и низкую быстроходность ( =60-100), выполняются с цилиндрическими лопастями. Диаметр окружности, проходящей через средние точки выходных кромок лопастей, применяются равным:

= (0,9..1,0) = 0,076 м;

= 0,038 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:

1,05 3,754 = 3,942 м/с;

=1,05-1,015- коэффициент стеснения на входе;

=1,05

Окружная скорость на входе в межлопастной канал определяется по уравнению:

= 0,038 304,6 = 11,575 м/c;

=3,14 2910/30 = 304,6 рад/с - угловая скорость;

Угол безударного поступления потока на лопасти находится из уравнения:

= 3,942/11,575 = 0,34;

;

Угол установки лопасти на входе определяется из формулы:

= = 18,81º + 8º = 26,81º;

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:

По скоростям строят треугольники скоростей на входе в межлопастные каналы рабочего колеса и определяют скорости . (см. рис.1)