методичка. Методика расчета насоса

62.

Угол лопаток на входе

β_1л

Задаемся углом атаки і_цг=12˚6_,і_цо=9 ˚47 β_1л=і_ц+ β_1, обычно і_ц=0÷15˚,т.к. при этом значение кавитационные свойства колеса слабо зависят і_ц

град

15 ˚19

13 ˚10

63.

Число лопаток колеса

z

Выбирается z=6 ÷12

-

6

8

64.

Теоретический напор колеса при z=∞

H_т∞

Используем соотношение ɳ _г=, K_z=

H-берется из пункта 10.

Для насоса’’Г” выбирается - ɳ₂ K_z=0.6÷0.68

Для насоса “0” выбирается - ɳ₂ K_z=0.4÷0.6

Таким образом H_т∞=

Дж/кг

-

48500

0.6

23300

0.6

65.

Гидравлический к.п.д.

ɳ₂

Выбирается по опытным данным:

Для насоса ’Г” - ɳ₂=0.82÷0.85 Для насоса “0” - ɳ₂=0.6÷0.82

-

0.82

.806

66.

Коэффициент, учитывающий конечное число лопаток

K_z

Определяется по данным п.64 и 65

-

0.732

0.744

67.

Теоретический

напор

H_T

Определяется по уравнению H_t=

Дж/кг

35420

17300

68.

Отношение скоростей С_2u и U₂

C_2u/u₂

Для насосов ЖРД C_2u/u₂=0.45÷0.75 при этом большие значения соответствуют большим β_2л

-

0.72

0.72

69

Окружная скорость на выходе из колеса

₂

Определяется из формулы Эйлера

, отсюда

м/с

266

155

70

Наружный диаметр колеса

D₂

Определяется по уравнению

м

0,145

0,825

71

Закрутка жидкости при Z конечном

С₂U

Определяется по уравнению С₂U = (0,45+0,75) U₂ ,

Принимаем C₂U = 0,72 U₂

м/с

160

112

72

Закрутка жидкости при Z=

C_2u∞

м/с

218

150

73

Площадь входа в центробежное колесо

F_1m

F_1m = πD₁b₁

м²

32,3 10^-4

43,7 10^-4

74

Меридиональная скорость на выходе из колеса

C_2m

Для минимума гидравлических потерь желательно C_1mц = C_2m

м/с

4,65

4,57

75

Площадь выхода из центробежного колеса

F_2m

Определяется по соотношению

м²

33,6 10^-4

45,1 10^-4

76

Ширина колеса на выходе

b₂

м

7,4 10^-3

1,28 10^-3

77

Угол лопаток на выходе

_2л

Находим из уравнения (см. ∆ скоростей на выходе из колеса)

град

489

4236'

78

Угол потока в относительном движении на выходе из колеса

₂

Определяется из соотношения

Замечание к пункту 77:

Следует заметить, что оптимальная величина _2л для насосов ЖРД лежит в пределах 30 + 50 и только для водородных насосов допускается увеличение до 90. Оптимальной величины _2л можно достигнуть изменением C_2u в рекомендуемых пределах.

град

230

63'

79

Угол потока на выходе

₂

Определяется из треугольника скоростей

-

142

2',20

80

Отношение скоростей

С_2m|U₂

Определяется из пунктов 74 и 69. После расчета геометрических размеров центр. колеса, задаемся толщиной лопатки = I + 5

-

0,0175

0,0295

Выходное устройство

81

Радиус входа в отвод

R₂'

R₂' выбирается конструктивно в зависимости от R₂ центробежного колеса R₂' = (1,05+1,15) R₂

Выбираем R₂' = 1,05 R₂

м

0,076

0,0436

82

Ширина отвода

b₂'

Выбираем конструктивно в зависимости от b₂ центробежного колеса. Для «узкого» выхода b₂' = (1,1+1,2) b₂ , узкий выход требует точного взаимного расположения колеса и диффузора, в насосах ЖРД чаще применяется «широкий» выход b₂' = b_Δ + (0,04+0,06) D₂ , где b_Δ ширина колеса с дисками, толщина дисков выбирается (1+5) мм, где максимальное значение относится к колесам из алюминиевого сплава для больших насосов. Выбираем широкий выход b₂' = b_Δ + 0,04D₂

м

17 10^-3

22 10^-3

83

Радиус спирали

R_с

По сравнению ϕ=0

ϕ= π/2

При ϕ=0 R_c=R’₂ ϕ=π

При ϕ=0 R_c=R_{c max} ϕ=2/3 π

ϕ=2π

Задаемся несколькими значениями ϕ, например, 0, π/2, π, 2/3 π,2π и для каждого значения посчитываем R_c. По полученным точкам вычерчивается спиральный сборник.

м

0,076

0,077

0,079

0,081

0,083

0,0436

0,0447

0,046

0,0476

0,0497

84

Средний радиус спирали

R_ср

Определяется по уравнению

м

0,080

0,0467

85

Скорость на среднем радиусе спирали с выходном сечении

(3-3)

C_с

Определяется из условия C_cR_cp=C_2uR₂=const

м/с

145

99,5

86

Площадь входа в конечный диффузор. (сеч. 3-3)

f_з

Определяется по условию

см²

1,035

2,01

87

Скорость на выходе из конечного диффузора

C_вых

Скорость С_вых задается в пределах 10-20 м/с, т.к. большей скорости сильно увеличивается гидравлические потери в двигателе.

м/с

20

20

88

Площадь выхода диффузора.

F_вых

Определяется по объемному расходу и скорости компонента на выходе:

м²

0,75*10^-3

1*10^-3

89

Диаметр выхода диффузора

D_вых

Определяется по площади выхода диффузора.

м

0,0309

0,0357

90

Длина диффузора

L_d

Длина конического диффузора обычно ограничивается величиной, равной (2,5-6,5) а₃, где а₃-эквивалентный диаметр начального сечения диффузора . Выбираем la=4d₃

а₃=0.0115 м

d₃=0.0141 м

м

0,046

0,05

91

Длина участка диффузора с постаянным сечениям

L’_d

Выбирается конструктивно l’_d=(0.2-0.35)l_d. Следует отметить, что если при найденной длине l_d угол раскрытия будет больше 105-200, то следует увеличить длину диффузора, а при очень большой l_d следует переходить к ступенчатому диффузору

м

0,014

0,0163

Потери мощности и к.п.д насосов

92

Потери в отводах

_отв

Определяется по закрутке на выходе из колеса

Задаемся С_отв=0,22

Дж/кг

2820

1830

93

Гидравлический К.П.Д шнеко-центробежного колеса

Определяется по соотношению

-

0,9

0,83

94

К.П.Д отвода

Находится по соотношению

где Н_кол берется из пункта 93

-

0,913

0,885

95

Гидравлический К.П.Д насоса.

Находится из соотношения:

r=_rх*_отв, сравниваем подсчитанное значение _r c ранние выбранным в 65.

-

0,82

0,735

96

Статический напор колеса

Определяется по уравнению:

Дж/кг

17050

8050

97

Напор, теряемый в уплотнении центробежного колеса

Определяется по уравнению:

– задаются конструктивно

Дж/кг

10290

7472

98

Радиальный зазор в уплотнении

Задаются конструктивно, исходя из вида уравнения (рис. 13)

м

0.1 *

0.1 *

99

Ширина уплотнения

Выбирается в пределах

м

0.01

0.01

100

Утечка через переднее уплотнение

Определяется по уравнению:

где – коэффициент расхода, выбирается исходя из вида уплотнения (рис. 13)

Принимаем =0,4 для уплотнений насоса “Г”

1.41 *

1.1 *

101

Утечка насоса

Принимаем

1.83 *

1.43 *

102

Расходный к.п.д.

Сравниваем подсчитанное значение с ранее выбранным (см.п.24)

-

0.892

0.932

103

Окружная мощность

Определяется по соотношению

Вт

475 *

536 *

104

Число Рейнольдса центробежного колеса

Подсчитывается по формуле:

-

1.96 *

24 *

105

Коэффициент трения диска колеса о жидкость

Находится по уравнению:

-

1.4 *

2.4 *

106

Мощность дискового трения

Находится по опытной зависимости

Вт

220 *

40.3 *

107

Внутренняя мощность насоса

Определяется по уравнению

Вт

695 *

576.3 *

108

Дисковый к.п.д.

Находится по соотношению

, где

-

0.886

0.93

109

Внутренний к.п.д

Определяется так:

-

0.503

0.636

110

Механический к.п.д.

Задается в пределах , если нет импеллерных уплотнений, при наличии импеллерных уплотнений

-

0.95

0.97

111

Полный к.п.д. насоса

-

0.473

0.617

112.

Полезная мощность

насоса

Nп

Определяется по заданному расходному напору

Вт

113.

Потребительная мощность

насоса

Nн

Определяется по полезной мощности и к.п.д. насоса

Вт