2 Проектування відцентрового насоса. Гідравлічний розрахунок

Виконуємо проектування відцентрового насосу за такими вихідними даними: витрати через насос Q=250 м³/год; напір насосу H=36 м; число обертів 1450 об/хв.; тиск на вході p_вх= Па; густина рідині ρ=1000 кг/ м^3; динамічна в’язкість рідини μ_р=Па·с; тиск пружної пари p_п=Па; нормальна товщина лопаті: на вході δ₁=0,005 м, на виході δ₂=0,01м.

2.1 Розрахунок параметрів на вході в колесо

Визначимо напір на вході в насос за формулою:

(2.1)

де - надлишковий тиск на вході в насос, Па;

- густина рідини що перекачується, кг / м³.

.

Знайдемо зниження напору на вході:

, (2.2)

де - тиск пружності парів, Па;

.

Приймаємо кавітаційний коефіцієнт швидкохідності C = 1000. Визначаємо максимальну допустиму кількість обертів на хвилину, об / хв:

(2.3)

де Q – витрата через насос, м³/с.

.

Обчислимо коефіцієнт швидкохідності:

(2.4)

де H- напір насоса.

.

Об'ємний ККД попередньо приймаємо

Знаходимо витрату через колесо, м³/с:

; (2.5)

Визначаємо швидкість на вході в колесо, м/с:

, (2.6)

де - коефіцієнт з діапазону (0,051…0,035)

.

Знаходимо приведений діаметр входу,м:

(2.7)

де - коефіціент з діапазону (3,5…4,5) .

.

Обчислимо потужність, споживану насосом, кВт:

, (2.8)

де - ККД насоса приймаємо 0,7.

.

Знаходимо обертальний момент, Н·м

; (2.9)

.

Визначимо діаметр валу з розрахунку на обертання, м:

, (2.10)

де - додаткова напруга на обертання, н/м²

.

Обчислимо діаметр втулки, м:

; (2.11)

.

Знаходимо діаметр входу в колесо, м:

; (2.12)

.

Визначаємо діаметр середньої точки входу кромки лопаті,м:

; (2.13)

.

Знаходимо ширину лопаті на вході, м:

; (2.14)

.

Визначаємо площу входу в робоче колесо, м²:

; (2.15)

.

Знаходимо меридіанну швидкість на вході, м/с:

; (2.16)

.

Приймаємо, що на вході закрутки потоку немає

Меридіанна швидкість після надходження потоку в міжлопатковий канал:

, (2.17)

де - коефіцієнт стиснення на вході приймаємо рівним .

.

Обчислимо кільцеву швидкість, м/с:

; (2.18)

.

Знайдемо кут безударного надходження потоку на лопать:

; (2.19)

.

Приймаємо кут атаки

Визначимо кут установки лопаті на вході:

; (2.20)

.

2.2 Розрахунок параметрів на виході з колеса

Обчислимо гідравлічний ККД насоса при n_s=50…110 (в межах 0,7…0,85):

; (2.21)

.

Знаходимо теоретичний напір, м:

; (2.22)

.

Визначаємо кільцеву швидкість на виході з насоса в першому наближенні, м/с:

, (2.23)

де - коефіцієнт окружної складової абсолютної швидкості при виході потоку обираємо з (0,4…0,7) при n_s=70…150 .

.

Знаходимо діаметр колеса на виході в першому наближенні, м:

; (2.24)

.

Задаємося меридіанною швидкістю на виході з колеса. При необхідності отримання на виході більш широкого колеса приймають менше значення з (0,5…1,0):

; (2.25)

.

Меридіанна швидкість на виході з колеса, визначиться за формулою:

, (2.26)

де - коефіцієнт стиснення на виході, приймаємо рівним .

.

Знайдемо оптимальний коефіцієнт дифузорності:

; (2.27)

Визначимо кут установки лопаті на виході:

; (2.28)

.

Обчислимо оптимальне число лопатей (беремо цілу частину):

; (2.29)

.

Знайдемо дослідний коефіцієнт при за формулою:

; (2.30)

.

Визначимо коефіцієнт, що враховує кінцеве число лопатей:

; (2.31)

.

Обчислимо теоретичний напір, при z=∞:

; (2.32)

.

Визначимо кільцеву швидкість на виході у другому наближенні, м/с:

; (2.33)

.

Знайдемо діаметр колеса на виході у другому наближенні, м:

; (2.34)

.

По знайденому значенню D₂ знаходимо третє наближення:

Визначаємо коефіцієнт, що враховує кінцеве число лопатей:

;

.

Теоретичний напір, при z=∞ дорівнюватиме:

.

Знайдемо кільцеву швидкість на виході після третього наближення, м/с:

.

Обчислимо діаметр колеса на виході після третього наближення, м:

.

Визначимо кільцеву складову абсолютної швидкості, м/с:

; (2.35)

.

Уточнюємо коефіцієнти стиснення:

Знаходимо крок лопатей на вході:

; (2.36)

.

Обчислимо крок лопатей на виході:

; (2.37)

.

Знайдемо коефіцієнти стиснення за формулами:

; (2.38)

;

; (2.39)

.

Ширина лопаті на виході, визначиться за формулою:

; (2.40)

.

Обчислимо відносні швидкості на вході і виході крильчатки, м/с:

; (2.41)

;

; (2.42)

.

Визначимо кут виходу потоку з колеса:

; (2.43)

.

Знайдемо кільцеву складову абсолютної швидкості відразу після виходу з колеса, м:

; (2.44)

.