АЛГОРИТМ РАСЧЕТА РАБОЧЕГО КОЛЕСА НАСОСА

Для расчета имеем следующие исходные данные:

- назначение насоса – питательный (конденсатный, сетевой, вспо- могательный и т.д.);

- подача насоса Q, м³/с;

- напор насоса Н, м;

 

- частота вращения вала насоса n, об/мин;

- температура перекачиваемой среды t, ^°С;

- число параллельных потоков в насосе i_Q;

- число ступеней насоса i_Н.

1 Подача рабочего колеса Q1, м³/с:

Q = Q .

1

 

2 Напор рабочего колеса (РК)

i Q

H1 , м:

 

H

H1 = i .

H

3 Коэффициент быстроходности насоса

 

ns :

 

ns = 3,65 × n ×

Q1 .

H

3 4

1

4 Угловая скорость w, рад/с:

 

5 Приведенный диаметр РК

w = p× n .

30

D1пр , мм:

 

D1пр

= (4,0...4,5) ×  .

 

6 Гидравлический КПД насоса

hГ :

hГ = 1 -

 

(lg D

0,42     .

- 0,172)²

1пр

7 Теоретический напор насоса HТ , м:

H = H1 .

Т  h

 

8 Объемный КПД насоса

 

s

h

Г

 

hо :

=      1     .

 

о 1 + 0,68 × n^{-2 / 3}

 

9 Теоретическая подача QТ , м³/с:

 

h

Q = Q1  .

Т

об

10 Механический КПД

hд.т , учитывающий дисковое трение:

 

hд.т

= 1 .

п

2

1+ 820

S

11 Механический КПД подшипниках и сальниках:

hМПС , учитывающий потери на трение в

hМПС = 0,95...0,98 .

12 Общий КПД насоса η:

h = hо ×hГ × hд.т × hМПС .

13 Мощность насоса N, кВт:

N = r × Q × H × g ,

h×1000

 

с учетом перегрузки

 

Nmax = (1,10...1,15) × N ,

 

для насосов малой мощности

Nmax = (1,3...1,4) × N .

14 Допустимая скорость жидкости во входном сечении РК в первом приближении Со , м/с:

 

Со = (0,06...0,08) ×        .

 

15.  Ориентировочно  диаметр  вала  d_в,  м[м,  о] пределяют  расчетом  на

кручение, принимая допускаемое напряжение tкр = 120...200 кгс/см²: для консольных насосов

 

dв = (130...150) ×      ,

 

для насосов с проходным валом

 

dв = (200...250) ×       ,

 

где N_max – мощность с учетом перегрузки, кВт; n – частота вращения, об/мин.

16 Диаметр втулки РК

dвт , мм:

dвт = (1,20...1,25) × dв .

Для консольных одноступенчатых насосов принимают

17 Диаметр входа жидкости в РК D0 , м:

 

 

dвт = 0.

 

D0 =                 .

 

18 Окружная скорость на входе в РК u1 , м/с:

p× D × п

u1 = 1 ,

60

где D₁ – диаметр входа жидкости на рабочие лопатки;

D1 = (0,8...1,0) × D0 .

19 Окончательная скорость Со , м/с:

 

Cо =

4 × QТ      .

p × (D² - d ² )

0     вт

20 Коэффициент стеснения потока на входе в колесо K₁ принимают равным 1,10…1,15.

21 Меридианная составляющая на входном радиусе С_1m, м/с:

 

 

 

1m

1m

где принимают C ^'

 

= Cо .

C1m = K1 × C ^' ,

22 Угол безударного входа на лопасть, град:

 

tgb1,0

= C1m .

u1

 

23 Входной угол лопасти, град:

1

b = b

1,0

 

+ i ,

 

где i – угол атаки, принимают i = (3...8) °.

24 Ширина канала на входе b₁, м:

 

1

b  = QТ      .

× C

1m

p × D1      '

25 Коэффициент окружной скорости на выходе из РК K_u2:

K = C2u  ,

u 2   u

2

для типовых конструкций центробежного РК принимают K_u2 = 0,5…0,6.

26 Окружная скорость на наружном диаметре РК в первом прибли- жении u₂, м/с:

 

u2 =         .

 

27 Наружный диаметр РК D₂, м, в первом приближении:

D = 2 × u2 .

2      w

 

28 Коэффициент стеснения потока K₂ на выходе из РК:

K2 = 1,05...1,10.

29

С

С

2m

Меридианная составляющая абсолютной скорости выходе из РК:

 

' , м/с, на

 

 

2m

2m

принимаем С ^'

 

 

= 0,8 × Со .

' = (0,5...1,0) × Со ,

30 Угол выхода лопатки β₂ определяют по зависимости

w K         C '

sin b₂ = 1 × 2 × sin b₁ × 2m  ,

C

1m

w2  K1                      '

 

где отношение относительных скоростей w1

w2

 

принимают равным единице.

 

31 Число рабочих лопаток z:

z = 6,5 × R2 + R1 × sin b1 + b2 .

                           

R2 - R1                        2

32 Технологический коэффициент y:

y = (0,55...0,65) + 0,6 × sin b2 .

33 Корректив P, учитывающий конечное число лопаток:

æ

ç

ç

P = 2 ×y × ç

z ç

 

 

1

æ D1 ö

 

ö

÷

÷

2 ÷ .

÷

ç1 - ç D ÷ ÷

è è 2 ø  ø

 

34 Теоретический напор при бесконечном числе лопаток

HТ¥ = (1 + Р) × HТ .

35 Окружная скорость на выходе из РК u₂, м/с:

 

C

НТ¥ , м:

 

m

где С

2

 

= K2 × C'

u2 = 2m  +                               ,

2tgb2

 

2m

.

36 Диаметр выхода РК D₂, м, во втором приближении:

D = 2 × u2 .

2      w

 

37 Ширина канала на выходе b₂, м:

 

2

b  =  QТ       .

p× D2 × C2m

38

K

Коэффициент стеснения на выходе

' (проверка):

 

K

2

=

'           1       ,

2 1 -  z ×d    

p × D2 × sin b2

где d – толщина лопатки; принимаем d = 3…5 мм.

 

K

Сравниваем значения

K2 и

K ' . Если они не совпадают с заданной

2

точностью, то принимаем

K2 =

' и повторяем расчет с п. 30, где отноше-

2

ние

w1 = 1.

w2

39 Коэффициент стеснения на входе жидкости в РК

 

K ' :

 

1

1

K ' =

1      .

1 -  z × d    

p × D1 × sin b1

1

Если значения

K1 и

' не совпадают с заданной точностью, то при-

K

1

нимаем

K1 =

K ' и повторяем расчет с п. 21, определяя С_1m:

 

 

40 Уточняем:

 

Сравниваем:

С_1m= K₁·C^′ .

 

 

1m

C '

w1 = K1 × 1m  ,

sin b1

C '

w2 = K2 × 2m  .

sin b2

 

æ w ö'

æ w ö

ç 1 ÷

è w2 ø

= ç 1 ÷

è w2 ø

 

Если сравниваемые величины не совпадают с заданной точностью,

æ w ö'

æ w ö

то принимаем ç 1 ÷

è w2 ø

= ç 1 ÷ и повторяем расчет с п. 30.

è w2 ø

41 Расчет протечек через переднее уплотнение РК:

 

Q si = 2 ×m × p × R у  × dr  ×           ,

 

где m – коэффициент расхода; R_у – радиус колеса в месте уплотнения, м;

dr – радиальный зазор в уплотнении, м; ∆Н_i – изменение (падение) напора

в зазоре, м.

 

Изменение напора в зазоре, м:

D            w2       2      2

 

 

где

H i = HТ - 8 × g × (R2 - R у ) ,

R = D0 + 6 .

у    2

Коэффициент расхода m для простого щелевого уплотнения:

m =    1    ,

l × l+ 1,5

2 × dr

где l – коэффициент трения, l = 0,004...0,060 ; l – длина щели, l ≥ 0,02 м.

Радиальный зазор принимаем dr

Проверка объемного КПД:

= 0,2…0,3 мм.

 

h

=

Q

'            Q .

s

об          + Q

Сравниваем

' hоб . Если они не совпадают, то принимаем

h

h

и

об

= h

'

об     об

и повторяем расчет с п. 8 (определение Q_Т).

42 Строим треугольники скоростей на входе и выходе РК [2]. Недо- стающие кинематические параметры (скорости жидкости) определяются с помощью известных тригонометрических соотношений.

43 Строим меридианное сечение РК в следующей последовательности

(пример построения меридианного сечения РК приведен на рисунке 1):

1) принимается приращение радиуса ∆r_i = 5…10 мм;

2) задаются графиком изменения С′_m в функции радиуса r: С′_mi = f(r_i);

3) в масштабе (например 1 см = 1 м/с) строят график изменения С′_mi

от С′_m1 на входе до С′_m2 на выходе;

4) имея для каждого значения r величину С′_m из графика (см. рису- нок 1), по уравнению неразрывности получают значение ширины канала РК:

 

b i =

QТ          ;

2pr × C'

i    mi

5) на принятой средней линии AC (см. рисунок 1) отмечают точки, соответствующие r_i;

 

6) приняв эти точки за центры, описывают ряд окружностей с диа- метром, равным b_i. Огибающие этих окружностей образуют боковые стенки канала в меридианном сечении.

Рисунок 1 – Построение меридианного сечения рабочего колеса Рекомендуется контур канала в меридианном сечении в основном

выполнять подобным форме контура канала у колес, показавшим высокие гидравлические свойства.

44 По найденным углам входа β₁ и выхода β₂ строим среднюю линию сечения лопасти одной дугой окружности [2]. Пример построения средней линии сечения лопасти показан на рисунке 2. На рисунке 2 отрезки АЕ и ЕС равны.

45 Расчет рабочего колеса на кавитацию:

1) опытный коэффициент m = 1,0…1,2;

2) опытный коэффициент λ = 0,3…0,4;

3) критический кавитационный запас ∆h_кр, м:

 

C 2         w2

Dhкр = m × 0  + l × 1  .

2g  2g

Рисунок 2 – Построение средней линии сечения лопасти одной дугой окружности

 

46 Кавитационный коэффициент быстроходности С:

 

.

3

С = 5,62 n × Q

Dh  4

кр

 

Допустимый кавитационный запас ∆h_доп, м:

Dhдоп = А × Dhкр ,

где А = 1,15…1,30 – коэффициент запаса.

47 Выводы.

 

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1 Какие насосы называются центробежными?

2 В чем заключается принцип действия центробежного насоса?

3 Какие насосы называются многопоточными, а какие – многосту- пенчатыми? Приведите примеры.

4 Для чего предназначены питательные, конденсатные, циркуляци- онные и сетевые насосы?

5 Какими основными параметрами характеризуется работа центро- бежного насоса?

6 Какие технические показатели, характеризующие экономичность насоса, определялись в работе?

7 Что такое коэффициент быстроходности насоса и как он влияет на экономичность насоса?

8 Что учитывает коэффициент стеснения потока на входе в рабочее колесо?

9 С какой целью применяется в расчете угол атаки для входной кромки лопасти рабочего колеса?

10 Каким образом угол установки лопасти на выходе рабочего колеса β₂ влияет на напор насоса?

11 Какие параметры насоса влияют на наружный диаметр рабочего колеса?

12 В чем заключается способ построения меридианного сечения рабочего колеса с цилиндрическими лопастями?

13 Как учитывается при проектировании насоса влияние конечного числа лопастей на напор рабочего колеса?

14 Каким образом выполнено построение средней линии сечения лопасти рабочего колеса?

15 Какова причина появления протечек жидкости через переднее уплотнение рабочего колеса?

16 В чем заключается причина появления кавитации в рабочем колесе центробежного насоса?

17 Как кавитация влияет на параметры насоса и каковы ее послед- ствия?

18 Какие технические показатели, характеризующие кавитационные свойства насоса, найдены в задании?

19 Что такое допустимый кавитационный запас?

20 Как осуществляется выбор лопастного насоса по расчетным дан-

ным?

21 Каковы особенности эксплуатации применяемого вами насоса в

составе энергоблока?

 

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1 Будов, В. М. Насосы АЭС : учеб. пособие для вузов / В. М. Будов. –

М. : Энергоатомиздат, 1986. – 408 с.

2 Черкасский, В. М. Насосы, вентиляторы, компрессоры : учеб. для теплоэнергетических специальностей вузов / В. М. Черкасский. – М. : Энергия, 1977. – 424 с.

3 Малюшенко, В. В. Энергетические насосы : справ. пособие /

В. В. Малюшенко, А. К. Михайлов. – Энергоиздат, 1981. – 200 с.

4 РД ФГБОУ ВПО «КнАГТУ» 013-2013. Текстовые студенческие работы. Правила оформления. – Введ. 2013-09-23. − Комсомольск-на- Амуре : ФГБОУ ВПО «КнАГТУ», 2013. − 56 с.

 

ПРИЛОЖЕНИЕ А

(обязательное)

---

Дата добавления: 2019-07-17; просмотров: 469; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!