Расчет выхода из рабочего колеса

Гидравлический расчет рабочего колеса центробежного насоса

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ:

КсА 1500-240

Q = 1500 м³/ч = 0.417 м³/с

H = 240 м.в.ст.

P = 15·10² кПа = 1500 кПа

t = 70 °C

n = 2980 об/мин

Выбор принципиальной схемы насоса

Производится по его коэффициенту быстроходности n_S c учетом назначения насоса:

Следует разрабатывать схему многоступенчатого насоса. Для КсА 1500-240

1 ступени, тогда коэффициент быстроходности рабочего колеса при

Проверка на кавитацию производится расчетом предельного значения частоты вращения n_кав, при достижении которого возможно возникновение кавитации в насосе. Расчет ведется по формуле С.С. Руднева:

об/мин

где

С = 985 – кавитационный коэффициент быстроходности, выбор которого определяется и обосновывается конструктивными элементами рабочего колеса первой ступени и подвода жидкости (табл. 1 [1]);

 

Р_НП = 31.2 кПа – давление насыщенного пара перекачиваемой жидкости, кПа (табл. 4);

γ = 9.582 кН/м³ – удельный вес перекачиваемой жидкости, кН/м³ (табл. 4);

С_ВС = 3.9 м/с – скорость жидкости во всасывающем патрубке, м/с (табл. 1);

Так как n_кав > n, то в подпоре нет необходимости

 

Расчет входа в рабочее колесо

Все рабочие колеса многоколесных насосов крепятся на одном валу, поэтому мощность насоса рассчитывается по значениям Q и H для всего насоса:

кВт

где η – к.п.д. насоса, принимаем для предварительного расчета равным 0,7.

Посадочный диаметр рабочего колеса:

мм

где [τ₁]_K - допустимое условное напряжение на кручение, принимаемое равным 16 Н/мм²

Диаметр втулки для многоколесного насоса:

мм.

Объемный КПД колеса считаем равным объемному КПД насоса:

Теоретическая подача рабочего колеса:

м³/с

Входной диаметр рабочего колеса рассчитываем по средней скорости входа жидкости в рабочее колесо:

м/с,

 

тогда

м

По статистическим данным:

м,

где А = 0.152 – коэффициент, принимаемый по величине n_sk = 81.4

Ширина рабочего канала на входе:

м,

где С_0m – меридиональная составляющая абсолютной скорости до входа на лопатки.

 

Треугольник скоростей на входе

В первую очередь предпринимаем попытку обеспечить безударный вход жидкости на рабочее колесо, когда угол α₁ = 90°, т.е.

C₁ = C_1m = τ₁ C_0m = τ₁ C₀ = 1.25· 8.696= 10.87 м/с,

где τ₁ – коэффициент стеснения на входе, предварительно принятый равным 1.175.

Переносная скорость (окружная скорость):

м/с

Из решения прямоугольного треугольника скоростей входной угол β₁ определяют по его тангенсу:

.

Треугольник скоростей на входе показан на рис.1.

 

 

Расчет выхода из рабочего колеса

Гидравлический КПД колеса η_г определяется по эмпирической формуле:

где D_пр – приведенный диаметр входа, выраженный в мм:

м

Коэффициент циркуляции рассчитываем по условной формуле:

где

Теоретический напор рассчитываемого колеса:

м.в.ст.

По теоретической зависимости определяем переносную скорость на выходе:

м/с

где С_2m – меридиональная составляющая, на выходе принимаем равной

C_2m = (0,8…1,0)C_0m =0,9 C_0m = 0,9^. 8.696= 7.826

– установочный угол лопатки на выходе выбираем по n_sk, т.е. β₂=20˚.

Тогда выходной диаметр рабочего колеса:

м,

а ширина выходного сечения рабочего канала:

м,

где τ₂ – коэффициент стеснения на выходе;

;

где -толщина лопаток.