7.2. Расчет жидкостного насоса
Жидкостной насос должен обеспечить расход жидкости через радиатор системы охлаждения. Расчетная производительность насоса (м /с) определяется с учетом утечек жидкости из нагнетательной полости в всасывающую.
Исходные данные для расчета: подача
насоса
м
/с,
создаваемый насосом напор
и частота вращения крыльчатки
(мин
).
Расчетная подача насоса (м /с)
=
/
,
(7.7)
где коэффициент подачи, учитывающий утечки жидкости из нагнетательной полости во всасывающую, = 0,8...0.9.
По необходимой подаче, Vж.р. задаваясь скоростью жидкости на входе в насос С1 , определяют радиус входного отверстия крыльчатки
=
, (7.8)
где r
радиус ступицы крыльчатки, определяемый
из конструктивных соображений в
соответствии с креплением колеса на
валу диаметра d, м.
Значение r
=
0,012...0,03 м, большие значения r
относятся к двигателям с большим
литражом;
скорость жидкости
на входе в насос, м/с,
=
1...2,5 м/с;
Диаметр входного отверстия крыльчатки у существующих конструкций изменяется в пределах d1 = 34…66,5 мм.
Необходимая для создания давления жидкости окружная скорость, м/с, выхода жидкости с рабочего колеса ( на внешнем диаметре)
,
(7.9)
где
,
углы между направлениями скоростей
жидкости на выходе из колеса и окружной
скорости т.е. углы между направлениями
скоростей соответственно С2
и U2, W2
и U2;
расчетный напор
насоса, определяют из условия преодоления
всех сопротивлений системы и получения
кавитационного запаса. Давление
создаваемое насосами, находится в
пределах (5…10)Па;
гидравлический КПД насоса,
=
0,6...0,7.
Для
обеспечения
=
0,6...0,7 принимают
= 8...12
,и
= 12...50
.
С увеличением
возрастает напор создаваемый насосом,
поэтому достаточно часто этот угол
доводят до 90о (радиальные лопатки).
Однако с увеличением
КПД насоса снижается, поэтому большим
значениям
соответствуют меньшие значения
.
Наружный радиус крыльчатки, м
,
где
частота вращения крыльчатки, выбирается
близкой к вращению коленчатого вала
с учетом расположения насоса и конструкции
привода,
= (0,98....1,5) .
Окружная скорость (м/с) потока жидкости на входе (на радиусе r1)
=
.
Угол
между относительной скоростью W1
и отрицательным направлением окружной
входной скорости
(на входе жидкости в рабочее колесо)
определяется исходя из того, что угол
между векторами скоростей С1
и U1равен 90о
(входная скорость U1
направлена вдоль оси вала) tq
=
/
.
Рис. 7.1. Расчетная схема жидкостного насоса
Обычно
=
40...55
,
но может быть и меньше. На основании
полученных данных производят построение
профиля лопатки крыльчатки для получения
безударного входа охлаждающей жидкости
в насос. Обычно лопатки профилируют по
дуге окружности. Для этого из центра О
радиусом r2
проводят внешнюю окружность и радиусом
r1 внутреннюю.
На внешней окружности из произвольной
точки В строят углы
с перпендикулярными сторонами. Под
углом
к радиусу ОВ проводят прямую до пересечения
с окружностью радиуса r1
в точке К. Через точки В и К проводят
прямую до пересечения с окружностью
входа в точке А. Из середины отрезка АВ
(точка L) восстанавливают
перпендикуляр до пересечения со стороной
угла
в точке Е, из которой как, из центра,
дугой соединяют точки лопатки А и В, что
и является искомым очертанием лопатки.
Толщины лопатки у концов и в средней
части, определяемые из технологических
соображений и возможных кавитационных
разрушений, составляют 3…10 мм.
Радиальная скорость (м/с) схода жидкости.
,
(7.10)
где
в Па,
в кг/м3.
Ширина
лопатки на входе
и на выходе b
(мм)
=
;
(7.11)
b
=
,
(7.12)
где z
число лопастей на крыльчатке;
и
толщина лопатки
соответственно на входе и выходе, мм
(изменяется в пределах 3…5 мм).
В существующих конструкциях = 10...35 мм, b = 4...25 мм.
Мощность, затрачиваемая на привод насоса, кВт
,
(7.13)
где
механический КПД
водяного насоса;
= 0,7...0,9.
Значения
составляет
0,5...1,5
/
от номинальной мощности двигателя P
.