Расчет скоростей жидкости. Профилирование лопастей.

1.2.1. Абсолютная скорость жидкости на входе в кольцевое приемное отверстие рабочего колеса. Определяем по формуле [4, с. 137].

Обычно скорость на входе составляет С₀ = 2...6 м/с.

1.2.2. Абсолютная скорость жидкости на входе в межлопастной канал рабочего колеса. Определяем по формуле [3, с. 116].

С₁ = С₀ / m₁,

где m₁ - коэффициент стеснения входного сечения от толщины кромок лопастей. m₁ = 0, 85 ¸ 0, 9. Принимаем m₁ = 0, 85

С₁ = С₀ / m₁ = 2, 87 / 0, 85=3, 38

1.2.3. Окружная скорость на входе в межлопастной канал рабочего колеса. Определяем по формуле [3, с. 116].

U₁ =0, 5^.D₁^.w = p^.D₁^.n/60 = 3, 14× 0, 106× 1450/60=8

1.2.4. Радиальная и окружная составляющие абсолютной скорости на входе.

Радиальная и окружная составляющие абсолютной скорости на входе принимаются равными: С_1r = C₁ = 3, 38 м/с, С_1u = 0, что соответствует радиальному течению жидкости на входе.

1.2.5. Угол установки лопасти на входе. Определяем по формуле [3, с. 116].

b₁ = arctg C₁ / U = arctg 3, 38 / 8 = 23⁰

Значение угла b₁ входит в диапазон 15⁰¸ 30⁰

1.2.6. Теоретический напор рабочего колеса при бесконечном числе лопастей.

,

где k - коэффициент учитывающий влияние конечного числа лопастей на напор. Предварительно принимаем из диапазона k = 0, 6 ¸ 0, 8. Принимаем k = 0, 7.

.

1.2.7. Окружная скорость на выходе из рабочего колеса.

U₂ =0, 5^.D₂^.w = p^.D₂^.n/60 = 3, 14× 0, 25× 1450/60=19

1.2.8. Радиальная составляющая абсолютной скорости на выходе.

С_2r = C_1r =3, 38 м/с

1.2.9. Угол установки лопасти на выходе.

Значение угла b₂ входит в диапазон 15 ¸ 30

1.2.10. Ширина лопасти на входе и выходе из рабочего колеса. Определяем по формуле [3, с. 116].

; ,

где m₂ = 0, 88...0, 92 - коэффициент стеснения выходного сечения от толщины лопаток. Принимаем m₂ = 0, 9.

.

1.2.11. Количество лопастей рабочего колеса.. Определяем по формуле [3, с. 117].

Принимаем количество лопастей равным Z_л = 6

1.2.12. Уточнение значения коэффициента k влияния конечностей числа лопастей на напор, используя эмпирическую зависимость:

Проверяем отличие уточненного значения коэффициента от ранее принятого (п.1.2.6.):

Окончательное значение коэффициента k влияния конечностей числа лопастей на напор: k = 0, 74

1.2.13. Профилирование лопасти рабочего колеса.

Принимаем, что лопасть имеет профиль в виде дуги окружности. Для ее построения вычисляем радиус r дуги лопасти и радиус R_ц окружности расположения центров этих дуг по формулам [3, с. 117]:

; ,

где R₁ – диаметр входа в межлопастной канал.

R₂ – наружный диаметр рабочего колеса.

м.

м

1.3. Расчет и построение напорной характеристики насоса.

1.3.1. Теоретическая напорная характеристика при бесконечном числе лопастей описывается линейной зависимостью вида:

H_T¥ = A_¥ - B_¥ ^. Q,

где

f ₂ =

В_¥ = с/м²

Для ее графического построения вычисляем два напора H_T¥ , при подачах Q = Q_НОМ и Q = 0. В координатах H - Q эта напорная характеристика представляет собой прямую линию.

При Q = Q_НОМ = 0, 0167 м³/с H_T¥ =36, 8-1364× 0, 0167=14

При Q = 0 H_T¥ = 36, 8

1.3.2. Теоретическая напорная характеристика при конечном числе лопастей описывается линейной зависимостью вида:

H_T = A - B ^. Q,

где А_Т = k ^. А_¥ = 0, 74× 36, 8 = 27, 2

В_Т = k ^. В_¥ = 0, 74× 1364 = 1009

Графическое построение выполняется аналогично.

При Q = Q_НОМ = 0, 0167 м³/с H_T¥ = 27, 2 - 1009× 0, 0167=10, 4

При Q = 0 H_T¥ =27, 2

1.3.3. Действительная напорная характеристика.

Действительная напорная характеристика представляет собой падающую криволинейную зависимость. Ее графическое построение осуществляется приблизительным образом, исходя из двух положений:

1) Кривая Н(Q) проходит через точку номинального режима работы.

2) Гидравлические потери (соответствующие расстоянию по вертикали между линиями Н(Q) и Н_т(Q)) обычно обеспечиваются наименьшими в области номинального режима.

2. Расчет насоса на кавитацию.

2.1. Минимальный кавитационный запас.

Dh_min = s× H = (n_s / с)^4/3× H,

где коэффициент кавитации, s = (n_s / с)^4/3;

с – коэффициент зависящий от конструкции и параметров насоса. с = 650.

Dh_min = s× H = (n_s / с)^4/3× H = (53, 4/ 650)^4/3× 30=1, 1 м

Минимальный кавитационный запас должен быть свыше 2, 5 метров, Dh ³ 2, 5 м.

Рассчитываемый в данном курсовом проекте центробежный насос имеет достаточный кавитационный запас.

2.2. Минимально допустимое давление на входе в насос.

,

где P_нас - давление насыщения паров жидкости, значение которого определяется при температуре 30°С. P_нас = 2350 Па

j - коэффициент запаса, предупреждающий вскипание жидкости.

Произведение jsH обычно принимается равным 3, см. [1, с.73].

Таким образом формируется первое условие бескавитационной работы P₁ > P_1min, то есть давление на входе в насос должно быть не менее 26, 1 кПа.

2.3. Максимально допустимая высота всасывания.

,

где P_а - атмосферное давление. P_а = 0, 1 МПа.

h_вс - гидравлические потери во всасывающем трубопроводе. В первом приближении можно приравнять к нулю. h_вс = 0.

Таким образом формируется второе условие бескавитационной работы Z ≤ Z_max, то есть высота всасывания не должна быть больше 7 метров.

3. Подбор приводного электродвигателя.

Двигатель подбирается исходя из значений потребной мощности на валу насоса

N_р = 8 кВт и частоты вращения вала n = 1450 об/мин.

Принимаем электродвигатель типа 4А132М4У3, исполнение закрытое обдуваемое [5, c.350].

Параметры электродвигателя:

а) Номинальная мощность N_ном = 11 кВт,

б) Синхронная частота вращения n_с = 1460 об/мин.