Расчет проточного канала рабочего колеса

Общие принятые обозначения: ω – угловая скорость колеса; с – абсолютная, u – окружная и w – относительная ли­нейные скорости движения жидкости в колесе;

индексы у скоро­стей показывают место их определения: 0 – до входа на лопасти; 1 – между лопастями на входе в колесо; 2 – то же, что и 1, но перед выходом из колеса; - после выхода с лопастей.

При расчете проточных каналов прежде всего определяют размеры меридианного сечения рабочего колеса (рис. 12.1,а) и отвода (рис. 12.1, б).

Размеры и параметры меридианного сечения рабочего колеса можно рассчитать в следующей последовательности:

1. Коэффициент быстроходности

(12.1)

где Н_СТ — напор, создаваемый одной ступенью;

n – частота вра­щения колеса;

Q – подача насоса.

2. Расход жидкости в каналах рабочего колеса

(12.2)

где η_об — объемный коэффициент полезного действия.

. (12.3)

Эта формула рекомендована А. А. Ломакиным

3. Приведенный диаметр входа в рабочее колесо по одному из критериев подобия:

(12.4)

(12.5)

Приведенный диаметр входа в рабочее колесо

(12.6)

где D₀ и d_ВТ – внешний диаметр входа в рабочее колесо и диаметр втулки колеса, пока неизвестные.

4. К. п. д. насоса

, (12.7)

где составляющие общего к. п. д. – это гидравлический, объем­ный и механический к. п. д.

Для расчета гидравлического к. п. д.

. (12.8)

Здесь D_1ПР – в мм, объемный к. п. д. определяют по (12.3), η_М = 0,8÷0,98.

5. Мощность насоса (потребляемая насосом)

, (12.9)

где Н – общий напор насоса;

р – плотность жидкости.

6. Диаметр вала

(12.10)

где [τ] — допустимое напряжение материала вала при кручении. В предварительном расчете вала оно принимается заниженным, [τ]= 12÷20 МПа.

7. Внешний диаметр втулки

. (12.11)

Для валов меньшего диаметра (25÷17 мм) берут коэффициент 1,3÷1,35.

8. Диаметр входа в колесо

. (12.12)

Осевую скорость жидкости у входа с₀ определяют по зависимости С. С. Руднева

. (12.13)

9. Диаметр колеса у входной кромки лопасти

. (12.14)

10. Ширина канала рабочего колеей у входной кромки лопасти (см. рис. 12.1)

(12.15)

где с_0m – скорость потока на входе у лопастей.

Дальнейшие расчеты выполняют методом последовательного приближения, так как для определения влияния конечного числа лопастей на напор насоса необходимо знать основные размеры колеса, которые в начале расчета неизвестны.

11. Угол входной кромки лопасти определяют по следующей формуле:

. (12.16)

Угол атаки δ = 5÷10°. Для повышения кавитационных качеств колеса принимают δ =15°.

Угол β₁ определяют по выражению

, . (12.17)

Обычно угол входной кромки лопасти β_1Л = 18÷35°. Меньшие значения угла принимают для насосов с n_s = 0,18÷0,19, а боль­шие – с n_s = 0,06÷0,08.

12. Средний внешний диаметр колеса D₂ определяют последо­вательным вычислением:

а) теоретического напора

;

б) коэффициента окружной составляющей абсолютной скорости жидкости при выходе из колеса

,

Ρ_K = 0,7÷0,75 – коэффициент реакции

в) окружной скорости

(5.18)

и далее

.

13. Ширина канала рабочего колеса у выходной кромки ло­пасти

(12.19)

Меридиальную скорость жидкости на выходе из колеса, взя­тую без учета стеснения проходного сечения лопастями, прини­мают с_2m = (0,8÷1,1) ·с_0m.

14. Угол выходной кромки лопасти β₂ находят из планов ско­рости w₁ и w₂ с учетом коэффициентов стеснения.

В результате

, (12.20)

где , k₂ предварительно принимают = 1,04÷1,10.

15. Оптимальное число лопастей дает формула К. Пфлейдерера:

(12.21)

При лопастях относительно большой толщины (4÷6 мм) k = 6,5. При лопастях, выполненных из листа с малой толщиной (2÷3 мм), k > 8.

16. Теоретический напор колеса при бесконечном числе ло­пастей

; (12.22)

где ; (12.23)

. (12.24)

17. Проверка расчета и при необходимости выполнение даль­нейшего уточняющего расчета.

Находим

(12.25)

Основное уравнение потока и треугольник в плане скоростей на выходе из колеса дает следующее уравнение:

Решая это квадратное уравнение относительно u₂, находят

(12.26)

Определяют

(12.27)

Индекс 2.2 показывает второе приближение к искомому значе­нию.

Далее уточняют величину b₂ по (12.19).

Находят новые значения коэффициентов k₁ и k₂

; (12.28)

; (12.29)

где s₁, s₂ – толщина лопасти на входе и выходе.

При этом относительные скорости

; (12.30)

. (12.31)

Если расхождение величин u₂, k₁ и k₂ при первом и втором приближении в пределах 2÷3 %, то расчет можно считать закон­ченным. При большем расхождении проводят вычисления по циклу следующего приближения, начиная с позиции 10 со значе­ниями k₁ и k₂, полученными на стадии последнего приближения.

Таким образом, в результате расчета получают значения D₀; d; d_ВТ; D₁; b₁; D₂; b₂; β₁; β₂ и число лопастей z_Л, затем вычерчи­вают меридианное сечение канала рабочего колеса (см. рис. 12.1).

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: