Проектирование насосной установки

,

где К₁-коэффициент стеснения, учитывающий уменьшение сечения меридианного потока на входе в колесо из-за наличия лопаток. [7]

.

Окружная  скорость рассчитывается по формуле:

;

  ;

Угол безударного  поступления потока на лопасть определяется из условия:

  ;

входной угол лопатки  определяется:

 

   Расчет  размеров выхода из колеса

   Выходные  элементы колеса проектируются из условий  обеспечения необходимого расчетного напора. При этом возникают сложности учета влияния конечного числа лопастей на расчетный напор, так как для этого необходимо знать основные размеры колеса. Поэтому расчет элементов выхода приходится вести методом последовательных приближений.

   Как показывает опыт для типовых конструкций центробежный насосов (n_s=70…150) значение окружной скорости в первом приближении можно принять: 
 
 

    

    

   Тогда выходной радиус колеса R₂, в первом приближении определяется по формуле: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    

   Скорость  потока при выходе из колеса без учета стеснения сечения лопастями принимают обычно равной  (0,6…1,0) . [7]

    = 0,8*

    = 0,8*3,42 = 2,736м/с

Коэффициент стеснения лопастями сечения  на выходе К₂ принимаем равным 1,1

   Угол  выхода лопасти определяют таким образом, чтобы получить желаемое от- 

   ношение  =1,1. Из треугольников скоростей (рисунок 2) следует, что

,

.

Из приведенных  выше уравнений находим:

.

   Оптимальное число лопастей центробежного колеса можно определить по эмпирической формуле: 

   

     ,

, 
 

 оптимальное число лопаток   z = 7 .

   Далее определяются поправочные коэффициенты для конечного числа лопастей:

= 0,6 + 0,6sin 17,27⁰ = 0,778

;

 
 

Теоретический напор при бесконечном числе  лопаток:

     = (1+0,334) = 47,25м

С другой стороны,

 

Решая это уравнение относительно u₂, получим

; где 

, тогда

Ширина  канала колеса на выходе определяется по значению скорости :

;

  
 

Проверяем коэффициенты стеснения на входе  и на выходе рабочего колеса:

     ;   ;

 
 

где - толщина лопасти: .

Профилирование канала колеса в меридианном сечении: 

      Контур  меридианного сечения колеса строится так, чтобы ширина канала изменялась плавно от входа к выходу. Для этого обычно задаются графиком изменения скорости в зависимости от радиуса R. Имея для каждого значения s величину  из графика, по уравнению неразрывности находят ширину канала:

;       

           Боковые стенки канала являются  огибающими окружностей с диаметрами  и с центрами на средней линии.  После построения канала колеса в меридианном сечении приступают к профилированию лопасти. Для обеспечения безотрывного обтекания контура лопасти потоком принимают плавное без минимумов и максимумов изменение относительной скорости от начального значения до конечного как функцию длины средней линии канала s. Имея функциональную зависимость и от s ,можно, задавшись значениями толщины лопасти как функции s, определить угол наклона лопасти :

,                                           

где t – шаг лопастей.

Для колес с  почти радиальным направлением

средней линии  меридианного сечения

канала  (рисунок 8) и лопасть может

быть спроектирована с цилиндрической

 поверхностью, образующая которой параллельна

оси колеса

Координаты средней  линии контура лопасти 

в плане  (рисунок 9) находятся из уравнения:

.             

Это уравнение  получено исходя из условия, что при r=R угол .

   Интегрирование  данного  уравнения  выполняется  приближенно по правилу трапеций, так как угол , толщина лопасти , скорости и задаются как функции радиуса в виде графика или таблицы.

   Если  обозначить подынтегральную функцию  через  , то приращение цен- 

   трального угла , соответствующее приращению радиуса будет

,  где B_i и B_i+1 – значения подынтегральной функции в начале и в конце

рассматриваемого участка.

   Для промежуточного радиуса r_к получается

 

   Расчет  координат  и точек средней линии сечения лопасти в плане сводится в таблицу №1. 
 
 

   По  координатам  и строится средняя линия сечения лопасти в плане. Из точек на средней линии как из центров проводятся окружности диаметром, равным толщине лопасти на данном радиусе. Огибающая окружностей будет контуром сечения лопасти в плане. Входная кромка лопасти закругляется по радиусу, равному половине толщины лопасти на входе. 

Таблица №1-Расчёт профилирования цилиндрической лопасти

 
 
 

Продолжение таблицы №1

 
    

      
 
 

СПИСОК  ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ: 

1. Гидравлика, гидравлические  машины и гидравлические приводы. /Под. ред. Т. М. Башта: Машиностроение, 1982 – 423 с.

2. Дытнерский  Ю.И. Процессы и аппараты химической  технологии: Учебник для вузов. Изд.2-е, в 2-х кн.: Часть 1. Теоретические основы химической технологии.- М.: Химия, 1995.- 400с.

3. Угинчус А.Л.  Гидравлика и гидравлические  машины.- Харьков: ХГУ, 1970.-395 с.

4. Ломакин А.А.  Центробежные и осевые насосы. – М.: Машиностроение, 1966.-364с.

5. Чиняев И.А.  Лопастные насосы.- Л.: Машиностроение, 1973-184 с.

6. Идельчик И.В.  Справочник по гидравлическим  сопротивлениям.-М.: Машиностроение, 1979.-557 с.

7. Росляков А.И., Резанов К.Р. Гидромашины. Основы проектирования: Методические  

Рекомендации  по выполнению расчётного задания. Алт. гос. техн. ун-т им. И.И.Ползунова, БТИ.- Бийск. Из-во Алт. гос. техн. ун-та, 2003.-44 с.