3212 / Курсове проектування 3212 / Методика розрахунку / Коментарі до роботи з програмою

Комментарии к работе с программой расчёта центробежного насоса

1. Основой для понимания методики расчёта служит материал лекций №7 и №8, а также «Методические указания к выполнению самостоятельной работы студентов … по дисциплине «Агрегаты ДВС»».

2. Исходные данные для выполнения расчётов могут быть заданы в виде различного набора параметров, о чём сказано в лекции №7. В то же время для учебного расчёта этот набор удобнее формировать в виде известного значения расхода Q, удельной работы L, желательного значения коэффициента быстроходности n_s и коэффициента кавитационной быстроходности С.

3. В «Методических указаниях… по дисциплине «Агрегаты ДВС» для заочных групп преподавателем задаются значения Q и L. Величины n_s и С студент должен выбрать сам, руководствуясь материалами лекций №7 и №8, а также табл. №3 Программы расчёта частоты вращения. При таком наборе исходных данных частота вращения ротора n (и угловая скорость его вращения ω) является функцией значений уже заданных параметров. Для её определения из совместного решения 7.1 и 7.2 (см. лекцию №7) находится

,

а затем из 7.2

.

Значение n_s вначале задаётся предварительно, а затем корректируется в соответствии с п.3. Рекомендаций по работе с Программой определения частоты вращения (даны на первом листе программы). Выбор и последующая коррекция n_s определяет частоту вращения ротора. Выбор и возможная коррекция параметра С в исходных данных (при желании и необходимости) влияет только на ΔL_кр и, соответственно, на высоту всасывания насоса. Параметры n_s и ω с изменением С остаются постоянными.

4. Программа расчёта центробежного насоса выполнена на 5 листах. Для работы с программой достаточно знать содержание лекций №7 и №8, а также иметь элементарные навыки работы с программами на языке Excel.

5. На первом листе, (название листа «Определение основных размеров»), как и на всех последующих, даны рекомендации по работе с программой, помещённые ниже текста программы на этом же листе.

В жёлтые клетки таблиц программы заносятся числа, задаваемые расчетчиком. Бледно-голубым цветом выделены ячейки с комментариями. Голубым и зелёным цветом окрашены ячейки, между которыми организуется итерационный цикл (для каждого цвета свой). Красным цветом указана ячейка, в которую следует заносить ряд последовательных значений угла β₂. серым цветом выделены индикаторы, информирующие о состоянии расчётов. При правильных действиях расчётчика в индикаторах появляется надпись:»расчёт корректен», при неправильных действиях или в случае не завершения каких-либо процедур в этих же ячейках появляются подсказки по выполнению необходимых действий.

Угол β₂ следует изменять до тех пор, пока не будет обеспечено расчётное значение отношения w₁/w₂., равное необходимому значению. Необходимое значение отношения w₁/w₂ вычисляется в функции n_s по этой же программе и приводится строкой ниже, в ячейке D62. Полученное значение угла β₂ должно соответствовать рекомендациям таблицы 1, помещённой на данном листе программы. При таком способе решения значение угла β₂, которое может обеспечивать желательное отношение w₁/w₂, может быть разным, в зависимости от выбора толщин лопасти на входе и выходе, в зависимости от выбора значения коэффициента k₃ в формуле для определения поправки ψ, в зависимости от выбора числа лопастей z и особенно в зависимости от выбора значения меридианной составляющей абсолютной скорости на выходе из колеса c_2m . Все эти параметры определяются в некотором диапазоне, из которого расчётчик и делает, в конечном счёте, свой выбор.

Для того, чтобы искомое значение β₂ находилось в рекомендуемых пределах (25^о…36^о), необходимо делать правильный выбор значений всех перечисленных выше величин из соответствующих диапазонов при их окончательном определении. Можно принять к сведению, что уменьшение скорости c_2m сильно влияет на уменьшение угла β₂. Аналогично, но менее интенсивно влияет уменьшение коэффициента k₃. Увеличение числа лопастей z приводит к уменьшению β₂. Увеличение толщины лопатки на входе ведёт к уменьшению угла β₂. Изменение толщины лопатки на выходе мало влияет на β₂.

6. На втором листе программы (название «Меридианное сечение») рассчитываются размеры меридианного сечения колеса. Сечение строится по пяти промежуточным точкам (расстояние между входным и выходным радиусами колеса разбито на пять частей). Изменение числа разбиений принципиально возможно, но потребует переделки программы. Закон изменения меридианной скорости по радиусу принимается линейным. Все исходные данные для выполнения расчётов по данной части программы принимаются по данным расчётов на первом листе и заносятся в программу автоматически, и также автоматически вычисляются все параметры, приведенные в таблице.

На этом же листе приведен пример вычерчивания меридианного сечения колеса и даны все необходимые пояснительные схемы и таблицы результатов, необходимые для вычерчивания.

7. На третьем листе (название «Лопасть в плане») выполнены расчёты средней линии лопасти в плане. При построении лопасти реализуется методика, основанная на изложенном в лекции №8. Таблица на листе раскрывает соответствующий интеграл, позволяющий строить профиль средней линии лопасти. Здесь же дан рисунок, поясняющий способ построения линии и таблица, содержащая численные значения координат лопасти в цилиндрических координатах (радиус-угол).

Сам расчёт выполняется без участия оператора аналогично расчётам на предыдущем листе и является корректным, если число участков разбиения пространства между радиусами колеса равно десяти. Для изменения числа разбиений следует корректировать программу.

8. На четвёртом листе («Расчёт улитки») выполняется расчёт улитки или спирального отвода. Расчёт выполнен для трапециевидной формы сечения улитки по методу сохранения постоянства закона циркуляции. Ниже таблицы программы приведены рекомендации расчётчику по работе с программой. Согласно рекомендациям расчётчик должен внести числа в ячейки, окрашенные жёлтым. Число приращений радиуса в программе равно 16. Этого должно хватить с избытком для выхода на избыточный расход через последнее расчётное сечение. В колонке таблицы, где определяется суммарный расход по сечениям (столбец I), следует отметить красным цветом то значение расхода, которое больше заданного примерно на 10%. Заданное значение расхода (действительный расход через насос, в м³/с) приведено в рамке над данной таблицей. Оно рассчитывается автоматически по исходным данным проекта.

Текущий радиус наружного диаметра улитки, соответствующий отмеченному расходу, выбирается предельным при построении графика зависимости пропускной способности улитки (R=f(Q)). Радиусы и расходы от нуля расхода до отмеченного красным цветом переносятся в таблицу «Для графика» (см. столбцы L, M справа в таблице). По этой таблице, в соответствии с полученными численными значениями, автоматически строится график R=f(Q), заготовленный на поле программы. При построении графика необходимо откорректировать пределы шкал и цены промежуточных делений для правильного расположения кривой в выбранной системе координат и удобного чтения графика с использованием готовых элементов среды Excel. График в дальнейшем может быть скопирован для отчёта в выполняемом задании. Эта же таблица используется и для построения графика b_i=f(R_i). Для этого в ней заполняется третий столбец значениями b_i, выбранными из ячеек D25…D41. После заполнения этой части таблицы соответствующий график строится автоматически в координатах. Заранее построенных на данном листе. Для правильного отображения кривой графика необходимо откорректировать пределы шкал и промежуточных делений с использованием готовых элементов среды Excel. Полученный график также можно скопировать для отчёта. Оба графика позволяют построить комплексный график схемы построения отводного канала (приведен в верхней части листа). После построения такого графика с использованием разъяснений главы №8 с него можно снять значения b_max и R_max. Эти значения следует занести в окрашенные жёлтым ячейки таблицы «Построение диффузора» вместе со значениями угла раскрытия диффузора, а также скорости воды и диаметра диффузора на выходе. В результате расчётов на этом листе определяются все геометрические параметры спирального отвода и его выходного диффузора.

9. На пятом листе («Н_всд») оценивается предельно допустимая высота всасывания спроектированного насоса. Для выполнения расчётов на этом листе необходимо заполнить ячейки, окрашенные жёлтым цветом. При этом значение давления насыщенных паров р_п выбирается из таблицы, приведенной на этом же листе, в зависимости от температуры перекачиваемой воды. Принцип выбора прочих параметров можно устанавливать по указанным здесь же пределам с учётом рекомендаций лекций №7 и №8.