2.3 Розрахунок наближеного профілю лопаток

Обчислимо радіус згину лопаті (для лопатей, окреслених дугою кола):

; (2.45)

Визначимо центральний кут дуги лопатки:

; (2.46)

.

Знайдемо довжину лопаті, м:

; (2.47)

.

Товщина лопаті на відстані 45 мм від вхідної кромки, визначиться за формулою:

; (2.48)

.

2.4 Розрахунок витоків і об'ємного ккд

Для розрахунку необхідно задатися наступними параметрами:

Радіус розташуванн ущільнення м

Радіальний зазор в ущільненні м

Довжина ущільнення м

Визначимо статичний напір колеса:

; (2.49)

.

Знайдемо напір, що втрачається в ущільненні, м:

; (2.50)

.

Обчислимо коефіцієнт витрати для гладкого ущільнення:

, (2.51)

де - коефіцієнт втрат з інтервалу (0,04…0,08).

.

Витік через ущільнення, визначиться за формулою:

; (2.52)

.

Визначимо об'ємний ККД:

; (2.53)

.

3 Розрахунок гідравлічного ккд лопатевого колеса. Розрахунок спірального відводу, теоретичного напору,насоса

3.1 Втрати на тертя в міжлопаткових каналах

Гідравлічні діаметри міжлопаточного каналу на вході і виході, обчислимо за формулами:

; (3.1)

;

; (3.2)

;

Знайдемо середній гідравлічний діаметр міжлопаткового каналу, м:

; (3.3)

.

Обчислимо середню відносну швидкість в міжлопатковому каналі, м/с:

; (3.4)

.

Визначимо середню витратну швидкість, м/с:

; (3.5)

.

Коефіцієнт опору при течії в нерухомих каналах, знайдемо за формулою:

, (3.6)

де - коефіцієнт шорсткості в [м] (для поверхні після лиття 0,05…0,1 мм).

.

Обчислимо кінематичну в'язкість рідини, м²/с:

; (3.7)

.

Знайдемо число Рейнольдса за видатковою швидкістю:

; (3.8)

.

Визначимо число Рейнольдса за кільцевою швидкостю:

; (3.9)

.

Коефіцієнт, визначимо за формулою:

; (3.10)

.

Знайдемо коефіцієнт опору при течії рідини по міжлопатному каналу:

; (3.11)

.

Обчислимо втрати на тертя в міжлопатевих каналах, м:

; (3.12)

.

Втрати на вихороутворення, м:

, (3.13)

де - коефіцієнт втрат на вихороутворення приймаємо рівним 0,35.

.

Втрати на дифузорність, м:

, (3.14)

де -Коефіцієнт втрат на дифузорність приймаємо, рівним 0,45.

.

Сумарні втрати напору в лопатевому колесі:

; (3.15)

.

3.2 Розрахунок теоретичного напору насоса

Визначимо статичний напір крильчатки, м:

; (3.16)

Знайдемо динамічний напір крильчатки, м:

; (3.17)

Обчислимо повний напір, м:

; (3.18)

.

3.3 Розрахунок спірального відводу

Визначимо ширину відводу, м:

; (3.19)

.

Знайдемо радіус розташування язика відводу, м:

; (3.20)

.

Радіальний проміжок між колесом і язиком відводу, визначаємо за формулою:

; (3.21)

.

Кут атаки язика відводу приймаємо:

.

Визначаємо кут язика відводу:

; (3.22)

.

Приймаємо відношення швидкостей Ξ = Сг/С2u = 0,65 звідки швидкість потоку в горлі, м/с:

; (3.23)

Знайдемо площу горла, м²:

; (3.24)

Діаметр вихідного перерізу дифузора (напірного патрубка) , розраховуємо по формулі:

; (3.25)

.

Отримане значення округляємо до найближчого із стандартного ряду діаметрів фланців .

Уточнюємо іпо формулам:

; (3.26)

;

; (3.27)

.

Довжина конічного дифузора повинна задовольняти умову: .

Попередньо приймаєм:

; (3.28)

.

Знаходимо еквівалентний кут кін. дифузора :

; (3.29)

.

Рівняння логарифмічної спіралі в полярних координатах (по 7 точкам, i=1…7):

; (3.30)

(3.31)

Площа поперечного перерізу і змочуваний периметр спірального збірника:

; (3.32)

(3.33)

Визначимо ці параметри для семи точок, зведемо дані в таблицю 3.1

Таблиця 3.1 – Параметри спірального відводу

1	3,2	0,15	0,00081	0,087
2	3,7	0,15	0,00081	0,087
3	4,2	0,16	0,00108	0,107
4	4,7	0,16	0,00108	0,107
5	5,2	0,17	0,00135	0,127
6	5,7	0,17	0,00135	0,127
7	6,2	0,18	0,00162	0,147

Визначимо діаметр труби того ж гідравлічного радіусу для будь-якого перерізу спіралі, м:

(3.34)

	1	2	3	4	5	6	7
	0,04	0,04	0,041	0,041	0,043	0,043	0,045

Визначаємо середній гідравлічний діаметр спіралі, м:

; (3.35)

.

Середня швидкість руху в спіральному збірнику, розраховується по формулі:

; (3.36)

За довжину еквівалентного трубопроводу приймаємо половину довжини спіралі.

Знаходимо довжину спіралі, м:

; (3.37)

.

Визначаємо число Рейнольдса за середньою швидкістю в спіральному дифузорі:

; (3.38)

.

Визначаємо еквівалентну шорсткість, тобто таку рівномірну шорсткість, яка дає при розрахунках однакову з заданою шорсткістю величину :

; (3.39)

.

Гідравлічний коефіцієнт тертя (коефіцієнт Дарсі) для трьох областей гідравлічних опорів, якщо 10<<500 (перехідна область) буде розрахований за формулою:

(3.40)

Знайдемо втрати на тертя об стінки в спіральному збірнику, м:

; (3.41)

.

Визначаємо втрати енергії, які пов’язані з раптовими змінами швидкості :

, (3.42)

де- радиус на виході з спірального збірника;

- вибирається з (0.3…0.5).

.

Коефіцієнт, який враховує нерівномірність швидкостей на вході у конічний дифузор, вибирається рівним (1.5 – 2): .

Знаходимо середній діаметр конічного дифузора, м:

; (3.43)

.

Визначимо число Рейнольдса за швидкістю на виході зі спірального дифузора:

; (3.44)

.

Еквівалентна шорсткість , тобто така рівномірна шорсткість, яка дає при розрахунку однакову з заданою шорсткістю величину , визначається за формулою:

; (3.45)

.

Визначимо гідравлічний коефіцієнт тертя (коефіцієнт Дарсі), якщо 10800 (область гідравлічно шорстких труб) для трьох областей гідравлічних опорів:

; (3.46)

.

Знайдемо степінь розширення конічного дифузора:

; (3.47)

.

Обчислимо коефіцієнт втрат у конічному дифузорі:

; (3.48)

.

Знаходимо втрати у конічному дифузорі:

; (3.49)

.

Сумарні втрати напору у спіральному збірнику та конічному дифузорі, будуть:

; (3.50)

.

Визначаємо загальні гідравлічні втрати у насосі, м:

; (3.51)

Повний напір з урахуванням втрат, знайдемо за формулою:

; (3.52)

.

Гідравлічний ККД насосу на розрахунковому режимі, буде:

; (3.53)

.

Механічний ККД приймаємо

Визначаємо повний ККД насосу:

; (3.54)

.

Обчислимо потужність, споживану насосом, кВт:

; (3.55)

.

Коефіцієнт запасу у залежності від споживаної насосом потужності у робочому режимі =1.25, якщо 20.

_{У результаті потужність споживана насосом буде обчислена за формулою:}

; (3.56)