Задача 1. Рассчитать рабочее колесо центробежного насоса для подачи воды Q под избыточным давлением p2, при давлении входа 10 кПа. Частота вращения ротора насоса…

Задача 1. Рассчитать рабочее колесо центробежного насоса для подачи

воды Q под избыточным давлением p2, при давлении входа 10 кПа. Частота

вращения ротора насоса n.

Задача 1

Исходные данные:

1.Расчитыывается создаваемый напор

где p2 и p1 соответственно давление выхода и входа в насос, Па;

ρ - плотность жидкости, текущей по насосу, кг/м3;

g - ускорение свободного падения, м/с2.

2. Определение коэффициента быстроходности

где n – число оборотов ротора насоса, об/мин;

Q – производительность, м3/с;

H – создаваемый напор, м.

3. Определение обьемного КПД

где a – отношение выходного и входного диаметров насоса (для первого при-
ближения можно принять а = 0,65…0,70).

У крупных центробежных насосов величина объемного КПД при тщатель-
ном изготовлении составляет 0,96…0,98, у мелких и средних – 0,85…0,95.

4. Определение гидравлического КПД:

где D1п – условный диаметр живого сечения входа в рабочее колесо, назы-
ваемый также приведенным диаметром входа

При проектировочных расчетах существует статистическая зависимость
для определения приведенного диаметра, где Q – в м3/с, а n – в об/мин

тогда

У насосов хорошего изготовления значения гидравлического КПД лежат
в пределах 0,85…0,96. Мелкие насосы с плохой обработкой внутренних по-
верхностей имеют КПД в диапазоне 0,80…0,85.

5 . Механический КПД крупных центробежных насосов лежит в диапазо-
не 0,92…0,96.

6. Определение полного КПД насоса:

7. Опрделение мощности на валу

8. Определение крутящего момента на валу

9. Определение диаметра вала:

где [τ] – допустимое напряжение кручения на валу. Для инженерных расче-
тов стального вала можно принять [τ] = 1,2…2,0 кН/см2.

10. Определение параметров колеса по конструктивно - компоновочным соображениям

Диаметра ступицы колеса: dст = (1,1…1,4) dв. При чем, диаметр ступицы
верхней границы диапазона характерен для тихоходных насосов, нижняя гра-
ница – для быстроходных с оборотами порядка несколько десятков тысяч обо-
ротов в минуту. В первом приближении можно принять диаметр входа в колесо
примерно равный приведенному диаметру входа (D0 ≈ D1п). Для вынесения
входной кромки рабочей лопатки из зоны поворота потока рекомендуется уве-
личить диаметр входа на лопасти на 20 мм по сравнению с диаметром входа в
колесо. Рекомендуется по мере получения проектных размеров начать вычер-
чивание конструкции рабочего колеса. По конструктивно-компоновочным со-
ображениям рекомендуется принимать длину ступицы lст = (1,0…1,5) dст.

11. построение треугольника скоростей на входе. Окружная скорость потока на входе

абсолютную скорость потока на входе можно принять равной абсолютной скорости входа в рабочее колесо:

Тогда угол входа потока определится как :

Лопастной угол

- угол атаки

Определение ширины лопаси на входе

- коэффициент заполнения сечения активным потоком

13. Определение диаметра выхода

Окружнвая скорость на выходе:

откуда диаметр выхода

расхождение с первым приближением

произведем повторно расчет

тогда

У насосов хорошего изготовления значения гидравлического КПД лежат
в пределах 0,85…0,96. Мелкие насосы с плохой обработкой внутренних по-
верхностей имеют КПД в диапазоне 0,80…0,85.

5 . Механический КПД крупных центробежных насосов лежит в диапазо-
не 0,92…0,96.

6. Определение полного КПД насоса:

7. Опрделение мощности на валу

8. Определение крутящего момента на валу

9. Определение диаметра вала:

где [τ] – допустимое напряжение кручения на валу. Для инженерных расче-
тов стального вала можно принять [τ] = 1,2…2,0 кН/см2.

10. Определение параметров колеса по конструктивно - компоновочным соображениям

Диаметра ступицы колеса: dст = (1,1…1,4) dв. При чем, диаметр ступицы
верхней границы диапазона характерен для тихоходных насосов, нижняя гра-
ница – для быстроходных с оборотами порядка несколько десятков тысяч обо-
ротов в минуту. В первом приближении можно принять диаметр входа в колесо
примерно равный приведенному диаметру входа (D0 ≈ D1п). Для вынесения
входной кромки рабочей лопатки из зоны поворота потока рекомендуется уве-
личить диаметр входа на лопасти на 20 мм по сравнению с диаметром входа в
колесо. Рекомендуется по мере получения проектных размеров начать вычер-
чивание конструкции рабочего колеса. По конструктивно-компоновочным со-
ображениям рекомендуется принимать длину ступицы lст = (1,0…1,5) dст.

11. построение треугольника скоростей на входе. Окружная скорость потока на входе

абсолютную скорость потока на входе можно принять равной абсолютной скорости входа в рабочее колесо:

Тогда угол входа потока определится как :

Лопастной угол

- угол атаки

Определение ширины лопаси на входе

- коэффициент заполнения сечения активным потоком

13. Определение диаметра выхода

Окружная скорость на выходе:

откуда диаметр выхода

расхождение с первым приближением

Расчет произведен точно

14. Ширину лопасти на входе можно определить из условия постоянства абсолютной скорости:

15. Определение количества лопаток рабочего колеса по формуле Пфлейдерера:

Задача 2. Для варианта, рассмотренного в задаче 1, определить допустимую геометриче-
скую высоту расположения насоса над уровнем всасываемой воды из условия бескавитацион-
ной работы. Диаметр всасывающего патрубка dвс = 500 мм, абсолютное давление на поверх-
ности воды pд = 100 кПа, температура воды Tвод = 293 К, суммарные потери напора во всасы-
вающей трубе hвс = 0,25.

1. по таблицам насыщенного водяного пара находим давление насыщения

при

2. Кавитационный запас:

3. Критическая высота всасывания

- кавитационный коэффициент быстроходности

4. Допустимая высота всасывания

5. Скорость во всасывающем патрубке

6. Допустимая геометрическая высота всасывания

Исходные данные для построения чертежей

Для вычерчивания конструктивно - компоновочной схемы

Для построения профиля лопатки и вычерчивания вида сбоку