Расчет удельного числа оборотов

Заданные параметры насоса, число ступеней и число оборотов определяют его быстроходность:

(1.2)

Консольные насосы относятся к одноступенчатым насосам (i = 1).

При оптимизации конструкции необходимо учитывать, что:

а) гидравлический и полный КПД центробежного насоса достигает своего максимального значения при n _s =80 ¸ 150;

б) с уменьшением n _s рабочее колесо становится чрезмерно узким и неэкономичным.

Определение коэффициента полезного действия и мощности насоса.

Используя опытные данные, оценивают общий КПД и, далее, потребляемую насосом мощность (мощность на валу).

Общий (полный) КПД насоса равен:

h = h _о h _г h _мех, %, (1.3)

где , % – объемный КПД насоса, учитывающий объемные потери (утечки) в насосе (h _о = 0,85 ¸ 0,98); h _Г – гидравлический КПД, учитывающий потери насоса вследствие гидравлического трения, ударов и вихреобразования в проточной части (η _г = 0,8 ¸ 0,95):

, %, (1.4)

где D _1п – приведенный диаметр рабочего колеса на входе.

, мм. (1.5)

Механический КПД насосов η_мех 0,9÷ 0,96.

Мощность на валу насоса:

, кВт (1.6)

Определение входных размеров колеса.

К входным размерам колеса относятся диаметр вала D _в, диаметр ступицы D _ст, диаметр всасывающего отверстия (диаметр просвета) D ₀ и диаметр входа потока на рабочие лопатки колеса D ₁.

Диаметр вала рассчитывается по условию обеспечения необходимой прочности и прогиба в зависимости от величины мощности на валу и числа оборотов. Прогиб вала вследствие действия поперечных сил не должен превосходить половины минимального зазора в уплотнениях. Кроме того, рассчитывается критическое число оборотов вала для предотвращения резонансных колебаний.

Предварительно диаметр вала оценивают по формуле:

мм, (1.7)

где [ t ] – допустимое напряжение кручения, кг/см².

Для стальных валов [ t ] = 120 ¸ 200 кг/см².

Диаметр ступицы колеса:

D _ст=(1,6 ¸ 2,0) D _в, мм. (1.8)

Длина ступицы колеса:

L _ст=1,4 D _ст, мм. (1.9)

Диаметр входа на рабочие лопатки:

, мм. (1.10)

Диаметр просвета колеса на входе определяется по формуле:

D ₀ = (1,0 ¸ 1,25) D _1, мм. (1.11)

Определение элементов треугольника скоростей на входе жидкости в каналы рабочего колеса.

Окружная скорость определяется по формуле:

, м/с. (1.11)

Скорость входа в рабочее колесо определяется по формуле:

, м/с. (1.12)

Полагая вход потока в колесо радиальным (a ₁=90 ⁰ и С ₀= С ₁= С _{1 r}), определим из входного треугольника угол входа потока на лопасти колеса

, град. (1.13)

Угол b ₁ обычно лежит в пределах 15¸30⁰.

Относительная скорость определяется по формуле:

, м/с. (1.14)

По полученным значениям U ₁, C ₁, W ₁ строим входной треугольник скоростей.

Рис. 1. Треугольник скоростей при входе потока в каналы рабочего колеса