Определение основных размеров на входе в рабочее колесо - Расчет центробежного насоса конденсатной системы судна

Размеры входа рабочего колеса определяются из условия обеспечения требуемых кавитационных качеств колеса и минимальных гидропотерь. Скорость на входе в рабочее колесо находится по формуле С. С.Руднева (она соответствует минимальному значению критического кавитационного запаса энергии):

;

Величина зависит от кавитационных качеств рабочего колеса и определяется графически относительно выбранного (следует отметить, что для малошумных насосов ).

Диаметр вала рабочего колеса в первом приближении найдем из расчета, на кручение по формуле:

,

Где - допускаемое напряжение на кручение для данного вала (углеродистая сталь);

- крутящий момент, приложенный к валу:

;

Полученное значение диаметра для придания жесткости увеличивают на 10-15 мм, поэтому примем диаметр вала равным:

Диаметр втулки:

;

Диаметр входа в колесо находится с помощью уравнения неразрывности:

;

Расположение входной кромки лопасти колеса, а также ее ширина, зависят от коэффициента быстроходности и кавитационных качеств колеса, исходя из уравнения неразрывности:

;

Меридианная составляющая абсолютной скорости принимается для колес со средними кавитационными качествами:

;

Диаметр окружности, проходящей через средние точки входных кромок лопастей, принимается:

;

Входную кромку лопасти располагают под углом к оси колеса 15-300 либо параллельно ей.

После поступления потока в межлопастной канал, последовательно учитывают следующие два фактора, действующие одновременно, а именно: стеснение потока телом лопастей и отклонение потока вследствие удара потока о лопасть.

Кроме того, после поступления потока в межлопастной канал, увеличится меридианная составляющая абсолютной скорости :

,

Где - коэффициент стеснения на входе. Принимаем

Окружная скорость на входе в межлопастной канал определятся по формуле:

,

Где - угловая скорость;

Учтем второй фактор - отклонение потока вследствие удара потока о лопасти. Обычно в рабочем колесе насоса лопасть устанавливают не под углом безударного поступления потока, а под углом, большим угла на величину угла атаки, учитывающего подкрутку потока на входе в межлопастной канал. Это делается для улучшения гидравлических и кавитационных качеств насоса на переменных режимах работы.

Найдем угол безударного поступления потока:

;

Угол установки лопасти на входе:

,

Где - угол атаки, (для колес с нормальными кавитационными качествами ).

Для судовых насосов.

При безотрывном обтекании лопасти поток движется по касательной к ее поверхности. Поэтому, считаем, что относительная скорость потока, после его поступления на лопасти, направлена по касательной к средней линии профиля лопасти на входе и определяется по уравнению:

= ;

По скоростям, , , и углам, построим треугольники скоростей на входе в рабочее колесо (см. Приложение).

4 .Определение основных размеров на выходе из рабочего колеса

Основные параметры выхода рабочего колеса: - наружный диаметр, - ширина лопасти на выходе, - угол установки лопасти на выходе определяются из условия создания требуемого напора при достаточно высоком КПД.

Диаметр определяют методом последовательных приближений:

;

,

Отсюда имеем:

;

- наружный диаметр в первом приближении.

Из треугольников скоростей на входе и выходе из межлопастных каналов получаем:

;

;

;

Отсюда окончательно имеем:

,

Где - коэффициент стеснения на выходе из колеса (следует помнить, что для снижения потерь в насосе выходную кромку лопасти стремятся плавно заострить, то есть, однако для улучшения ее технологических свойств и увеличения прочности она изготовляется конечной толщины ).

Меридианная составляющая абсолютной скорости (для колес со средними кавитационными качествами):

=

С целью минимизации вихревых зон при движении потока в межлопастных каналах принимается соотношение относительных скоростей:

;

Угол установки лопасти на выходе из рабочего колеса принимает значения. Благоприятная форма лопасти получается при близких значениях углов, то есть. Принимаем

Минимальное число лопастей может быть найдено по формуле:

,

Где - длина средней линии тока в меридианном сечении в предварительном расчете.

Число лопастей обычно составляет:. Принимаем.

Далее определяем коэффициент, учитывающий конечное число лопастей. Для радиального направления средней линии меридианного сечения рабочего колеса:

,

Где - коэффициент, учитывающий чистоту обработки поверхности и форму лопасти, принимается:

Первое слагаемое определяется в зависимости от шероховатости поверхности проточной части колеса. Для колес с малой шероховатостью межлопастных каналов следует принимать меньшее значение. (Отметим, что для лопаточного отвода поправка всегда меньше, чем для спирального отвода).

Теоретический напор колеса по струйной теории определяется по формуле:

;

Определим наружный диаметр во втором приближении, воспользовавшись основным уравнением гидравлических лопастных машин:

;

Из треугольника скоростей имеем:

;

После подстановки его в основное уравнение и решения относительно получим окружную скорость на выходе во втором приближении:

;

По окружной скорости находим диаметр выхода во втором приближении:

;

Условие выполнено, значение м принимается за окончательное.

Определим ширину лопасти :

;

Определим относительную скорость на выходе:

;

При струйном движении потока направление относительной скорости будет совпадать с направлением касательной к средней линии лопасти.

Окружная проекция скорости на выходе определяется как:

;

По полученным значениям, , , строим треугольник скоростей на выходе из рабочего колеса и определяем скорости, , (см. Приложение).

Похожие статьи




Определение основных размеров на входе в рабочее колесо - Расчет центробежного насоса конденсатной системы судна

Предыдущая | Следующая