Расчет центробежного насоса

Размещено на http://www.allbest.ru/

Расчет центробежного насоса

Исходными данными для расчета центробежного насоса является:

-производительность Q, м³/ч;

-создаваемый напор H, мм вод.ст.;

-частота вращения рабочего колеса п , об/мин.

Расчет ведется в такой последовательности.

1. Находим действительную секундную подачу насоса (м /с)

2. Определяем допустимый напор (мм вод. ст.) на одно рабочее колесо (напор одной ступени)

Тогда число ступеней давления (количество последовательно работающих колес)

Число ступеней давления i_н округляется до ближайшего меньшего значения.

В этом случае действительный напор, приходящийся на одно рабочее колесо (мм вод. ст.)

Дальнейший расчет выполняется для одной ступени насоса, создающей напор H₁

3. Определяем коэффициент быстроходности рабочего колеса

Величина коэффициента быстроходности определяет тип рабочего колеса, обеспечивающего при заданных n, Q и H наивысшую эффективность работы насоса, а также границу устойчивости работы до кавитации.

Отношение диаметров рабочего колеса D₂/D₁ можно принимать, руководствуясь следующими рекомендациями:

Таблица 1

4. Проверяем предельную частоту вращения вала насоса по условию кавитацию

где с - кавитационный коэффициент быстроходности, зависит от противокавитационного качества изготовления насоса, обычно с = 600 ч 800;

с₁ - скорость жидкости во всасывающем патрубке насоса, с_{1 =} 2 ч 3 м/с;

p₁ - давление во всасывающем патрубке, Па. Соответствующая ему высота всасывания составляет для центробежных насосов 6 ч 8 м;

p_n - давление насыщенных паров перекачиваемой жидкости, Па.

Для воды зависимость Р_n от температуры представлена ниже:

Таблица 2

Допустимая частота вращения рабочего колеса

Если заданная частота вращения значительно меньше допустимой, гарантированно обеспечивается бескавитационый режим работы насоса. В противном случае необходимо уменьшить заданную частоту до

Коэффициент диаметра рабочего колеса на выходе

Диаметр рабочего колеса на выходе (м)

Приведенный диаметр входа на рабочее колесо (м)

Диаметр колеса на входе D₁ принимается равным D_пр

Гидравлический КПД насоса (ступени)

Объемный КПД насоса

Внутренний механический КПД насоса (учитывает гидравлические потери трения внешних поверхностей дисков рабочего колеса)

Внешний механический КПД насоса (учитывает потери в подшипниках)

Общий КПД насоса

Величина полного КПД насоса может быть также оценена по графику, показанному на рис. 1 и построенному в зависимости от величины

На этом рисунке кривая АВ соответствует наибольшим, а ДЕ - меньшим значениям КПД.

Рис. 1

Мощность, потребляемая насосом (кВт):

Коэффициент ширины рабочего колеса на выходе:

а)

б)

Предлагаемая методика расчета справедлива для центробежных насосов с нормальными рабочими колесами, у которых 40 <.n_s < 250.

Ширина рабочего колеса на выходе (м)

Ширина рабочего колеса на входе

где К₁- коэффициент стеснения.

Рис. 2

Диаметр вала насоса (мм) находится из условий скручивания:

где крутящий момент на валу насоса, Н^.м;

= 11,8 + 19,6 МПа - допускаемое напряжение кручения для стали.

13. Диаметр втулки рабочего колеса (мм) на рис. 2

19. Диаметр входа в рабочее колесо

20. Теоретическая подача насоса (м/с)

21. Теоретический напор насоса (м)

22. Элементы треугольника скоростей на входе в рабочее колесо.

Окружная скорость входной кромки лопатки рабочего колеса (м/с)

Меридиональная составляющая абсолютной скорости на входном диаметре (м/с)

т.к. в рабочих колесах нормального типа меридиональная скорость обычно постоянна.

Угол между относительной скоростью на входе и окружной скоростью

Угол лопасти на входе

Относительная скорость на входной кромке лопатки (м/с)

23. Элементы выходного треугольника.

Окружная скорость на выходе из колеса (м/с)

Проекция абсолютной скорости на выходе на переносную (окружную) скорость (м/с)

Угол выхода относительной скорости из колеса

где с_m2 - меридиональная проекция абсолютной скорости на выходе из колеса, определена в п. 22.

Число лопастей в колесе насоса принимаем:

а) для D₂ ? 0,2 м z - 6;

б) для D₂ > 0,2 м z < 8.

Угол установки лопастей на выходе

Определение₂ производится методом последовательных приближений.

Первое приближение:

а) выбранное значение

б) находим

;

в) находим поправку на поворот потока

г) теоретический напор колеса с бесконечным числом лопастей

д) проекция абсолютной скорости на направление окружной скорости

в) полученное значение

Если выбранное в первом приближении значение _2(b) отличается от полученного _2(n) не более чем на 1°, то расчет считается законченным. В противном случае делается второе приближение. Если _2(n) < _2(b) , то во втором приближении _2(b) берут на несколько градусов меньше _2(n) и расчет повторяется в той же последовательности.

Второе приближение:

а) выбираем _2(b),

б) ,.

в).

г)

д)

е)

Для сокращения числа приближений можно использовать графический метод (рис. 3).

Рис. 3

В соответствии с ним искомое значение ₂ находится в точке пересечения прямой ВС, полученной по данным первых двух приближений и биссектрисы 0А. Полученная на рис. 3 точка Д и является искомой, ибо ей соответствует значение _{2(n) = 2(b)}

Рис. 4

Профили рабочей лопатки (рис. 4) строятся по найденным значениям D₂, D₁, , ₂ дугой окружности.

Способ построение средней линии профиля лопатки указан в [1, разд. 4-1, рис. 4.2.].

Меридиональное сечение рабочего колеса (рис. 5) строят из условия c_m=const. Этому условию соответствует закон профилирования rb = const.

Рис. 5

24. Коэффициент реакции

где c_2u , берется по результатам последнего приближения.

Полученное значение должно быть в пределах 0,6 < < 0,8. В случае, если > 0,8, следует уменьшить D₂, примерно на 10 %. Если < 0,6, то D₂> следует увеличить на 10 %. В обоих случаях расчеты необходимо повторить, начиная с п. 22.

В конце расчета необходимо построить треугольники скоростей на входе и выходе из рабочего колеса насоса (рис. 6).

Рис. 6

напор насос быстроходность

Литература

1. Черкасский В.М. Насосы, вентиляторы, компрессоры. -- М.: Энергоатомиздат, 1984. -- 416 с.

Размещено на Allbest.ru