Расчет центробежного насоса курсовая работа

Методика расчета рабочих колес центробежных насосов

2.1. Коэффициент быстроходности

, (2.1)

где Q – в м3/сек; Н – в м; n – об/мин.

2.2. Расчетная производительность насоса с учетом объемных потерь через концевые уплотнения

, (2.3)

где – объемный КПД (коэффициент подачи); обычно значение .

2.3. Приведенный входной диаметр рабочего колеса, м

(2.4)

где Квх – коэффициент входа; – в м3/сек; n – об/мин,

для первых ступеней Квх = 4,1-4,5

Приведенный входной диаметр промежуточных ступеней:

, (2.5)

обычно значение , D1пр – в мм.

2.5. Полезная мощность насоса, Вт

(2.6)

2.6. Потребляемая мощность, Вт

(2.7)

, (2.8)

где ηмех = 0,8-0,98 – механический КПД.

, (2.9)

где N — в кВт; n – в об/мин; dв — в мм.

2.8. Диаметр втулки выбирают из конструктивных соображений

. (2.11)

2.9. Диаметр входного отверстия рабочего колеса, м

(2.12)

2.10. Диаметр рабочего колеса предварительно, м

— для nS ≤ 100; (2.13)

2.11. Ширина рабочего колеса на выходе предварительно, м

— для nS ≤ 100; (2.15)

2.12. Скорость жидкости на входе в рабочее колесо, м/с

. (2.17)

2.13. Диаметр входа на лопатки рабочего колеса, м

(2.18)

2.14. Расходная составляющая абсолютной скорости жидкости при входе на лопатки рабочего колеса, м/с

(2.19)

где τ1 – коэффициент загромождения потока лопатками на входе в рабочее колесо, задается τ1 = 0,83 – 0,87.

2.15. Окружная скорость рабочего колеса на диаметре D1 , м/с

(2.20)

2.16. Угол потока при входе на лопатки рабочего колеса, град

(2.21)

2.17. Угол установки лопаток на входе в рабочее колесо, град

, (2.22)

где i1 — угол атаки, задаваемый в пределах i1 = 5 — 10°.

2.18. Окружная скорость рабочего колеса на выходе, м/с

(2.23)

2.19. Угол установки лопаток на выходе из рабочего колеса ориентировочно определяется по формуле

, (2.24)

где W1/W2 = 1,3 – 1,6 — для nS ≤ 100;

коэффициенты загромождения τ1 ≈ τ2 = 0,83 – 0,87;

Углом вл2 можно также задаться по следующим рекомендациям [1]

2.20. Число лопаток рабочего колеса

, (2.25)

где К = 6,5 – для литых рабочих колес.

2.21. Коэффициент загромождения потока лопатками на выходе из рабочего колеса

, (2.26)

где δ2 – толщина лопаток рабочего колеса:

для литых рабочих колес δ2 = (0,015-0,018)⋅D2;

2.22. Расходная составляющая абсолютной скорости жидкости на выходе из рабочего колеса, м/с

. (2.27)

2.23. Теоретический напор рабочего колеса, м

(2.28)

2.24. Теоретический напор рабочего колеса при бесконечном числе лопаток, м

(2.29)

где μ — коэффициент уменьшения теоретического напора, определяемый по формуле К. Пфлейдерера

, (2.30)

2.25. Уточненное значение окружной скорости рабочего колеса при отсутствии закрутки потока при входе на лопатки (Сu1 = 0) , м/с

. (2.31)

Если полученное значение U2 отличается от ранее полученного по формуле (2/23) более чем на 1%, следует произвести перерасчет, задавшись другими значениями углов вл2, количеством лопаток zл.

2.26. Окружная составляющая абсолютной скорости жидкости на выходе из рабочего колеса, м/с

(2.32)

2.27. Угол выхода потока из рабочего колеса в абсолютном движении

. (2.33)

2.28. Безразмерные коэффициенты

2.28.1. Коэффициент полезного напора

, (2.34)

ориентировочные значения ψп приведены в табл. 2.2 в зависимости от коэффициента быстроходности.

2.28.2. Коэффициент производительности

. (2.35)

2.29. Расчет профиля лопаток в радиальной плоскости

радиус средней линии лопатки

; (2.36)

радиус центров окружностей лопаток

. (2.37)

2.30. Построение эскиза рабочего колеса насоса.

По выполненным расчетам основных размеров рабочего колеса построить его эскиз в масштабе в соответствие с рис. 2.1.

Рис. 2.1. Основные размеры рабочего колеса

3. Методика расчета спиральных отводов центробежных насосов

Спиральный отвод (улитка) предназначен для сбора жидкости, выходящей из колеса и направления ее в нагнетательный патрубок. В спиральном отводе, кроме того, происходит частичное преобразование кинетической энергии жидкости в потенциальную.

Спиральный отвод состоит из спиральной камеры и диффузорного патрубка.

Наиболее часто в конструкциях насосов применяют спиральные отводы с трапециевидным поперечным сечением.

Расчет улитки трапециевидного поперечного сечения с постоянным внутренним диаметром и увеличивающимся наружным диаметром ведется по закону постоянной циркуляции (рис. 3.1).

3.1. Внутренний диаметр улитки при расположении ее за рабочим колесом обычно принимают

. (3.1)

Для улучшения виброакустических показателей насоса зазор между рабочим колесом и «языком» улитки еще более увеличивают

— для ;

однако, увеличение зазора приводит к дополнительным потерям вследствие циркуляции присоединенной массы жидкости.

3.2. Ширина улитки на внутреннем диаметре

. (3.2)

3.3. Угол раскрытия боковых стенок улитки на основании конструктивных соображений

= 15-50°. (3.3)

= 35°

Следует иметь в виду, что малые углы раскрытия улитки увеличивают радиальные габариты компрессора.

3.4. Отношение наружного радиуса улитки (Rн=Dн/2) к внутреннему радиусу (Rвн=Dвн/2) вычисляется на основе закона изменения ширины трапециевидного сечения улитки без учета закругления углов наружной стенки:

, (3.4)

где θ° — угол разворота поперечного сечения улитки, град; А и В – промежуточные величины.

, (3.5)

. (3.6)

Расчет отношения Rн/Rвн по формуле (3.4) для различных углов разворота поперечного сечения улитки ведется численными методами, либо строится график .

В объеме курсовой работы для выполнения эскиза продольного разреза насоса достаточно рассчитать отношение Rн/Rвн для углов разворота θ° = 22,5°; 90°; 180°; 270°; 360°.

3.5. Наружный радиус улитки

. (3.7)

θ° = 22,5°

θ° =90° ;

θ° =180° ;

θ° =270° ;

θ° =360°.

3.6. Радиус закругления углов наружной стенки улитки рассчитывается по формуле

, (3.8)

где .

При θ° = 22,5°

3.7. Площадь выходного сечения улитки, м2:

, (3.9)

где коэффициентом 0,98 учтено уменьшение площади сечения из-за наличия радиусов закругления r0 ; Rн в формуле (3.9) для θ° = 360°.

3.8. Скорость жидкости в конечном сечении (на выходе из спирального отвода), м/с

. (3.10)

Если скорость на выходе из спирального отвода превышает максимально допустимую (обычно для жидкостей не более 2 м/с), тогда выполняют расчет длины и диаметра выходного сечения диффузорного нагнетательного патрубка, задавшись скоростью в конечном сечении Ск.

3.9. Диаметр нагнетательного патрубка, м

. (3.11)

3.10. Площадь сечения нагнетательного патрубка, м2

.

3.11. Угол раскрытия эквивалентного диффузора задается на основании опытных рекомендаций

3.12. Длина нагнетательного патрубка, м

.

3.13. Построение эскиза спирального отвода (улитки).

По выполненным расчетам основных размеров спирального отвода построить его эскиз в масштабе в соответствие с рис. 3.1.

Рис. 3.1. Улитка с трапециевидным поперечным сечением

4. Подбор насоса в соответствии с исходными данными по каталогам

В соответствии с исходными данными по напору Н и производительности Q по каталогу [3] подобран насос.

Мощность N на валу насоса кВт

Допустимая вакуумметри высота всасывания Ндопвак м

5. Пересчет характеристик насосов на другие условия работы

5.1. Пересчет на другие числа оборотов.

Для новых оборотов n′, составляющих 110% и 80% от номинальных n построить форму характеристик насоса , , . Пересчет производится по формулам

, (5.1)

, (5.2)

. (5.3)

5.2. Пересчет на другой диаметр рабочего колеса.

Для новых диаметров рабочего колеса D′2, составляющих 90% и 75% от номинального D2 построить форму характеристик насоса , , при числе номинальном числе оборотов n. Пересчет производится по формулам

, (5.4)

, (5.5)

. (5.6)

5.3. Пересчет на другую жидкость.

Построить характеристики насоса при условии работы на другой жидкости – нефти или нефтепродукта с плотностью ρν, кг/м3 и кинематической вязкостью νν , м2/с.

Переходное число Рейнольдса, выше которого режим автомодельный и вязкость перекачиваемой жидкости не влияет на характеристики

. (5.7)

—

число Рейнольдса для другой жидкости

Напор насоса, работающего на нефти:

если

, м (5.8)

если

. (5.9)

где Нв – напор насоса на воде, м.

Производительность насоса на другой жидкости

, м3/с (5.10)

где — производительность насоса на воде, м3/с.

Полный КПД насоса на другой жидкости

, (5.11)

где ηв — полный КПД насоса при работе на воде, α , А – эмпирические коэффициенты

, (5.12)

(5.13)

Полезная мощность насоса при работе на другой жидкости

, Вт. (5.14)

Потребляемая мощность насосом при работе на другой жидкости

, Вт (5.15)

Источник статьи: http://pandia.ru/text/80/575/6217.php