Основные положение методики проектирования погружных центробежных насосов.

Как известно, существует два принципиально различных подхода к расчету рабочих органов центробежных насосов. Один из них можно назвать теоретическим, так как он базируется главным образом на использовании струйной или вихревой теории. Второй можно условно назвать экспериментальным, так как он базируется главным образом на использовании расчетных коэффициентов, полученных путем обобщения результатов испытаний высокоэффективных образцов центробежных насосов.

Теоретический метод расчета рабочих органов центробежных насосов очень сложен и к тому же не может быть признан в полной мере совершенным. Ступени центробежного насоса, изготовленные на основе теоретических расчетов и на базе расчетных коэффициентов, одинаково нуждаются в доработке, которую осуществляют в процессе стендовых испытаний.

Расчет ступеней с помощью экспериментальных коэффициентов, как показывает опыт, обеспечивает вполне удовлетворительные результаты, что подтверждается данными испытаний, и может быть выполнен без особых затруднений с минимальной затратой времени.

Экспериментальный метод расчета ступеней не может быть признан универсальным, т. е. если имеется обобщенный материал по какому-то определенному типу ступеней, то экспериментальный метод дает возможность рассчитывать ступени только этого типа. Для расчета ступеней другого типа необходимо иметь соответствующую ему систему экспериментальных коэффициентов. Чтобы применить метод экспериментальных коэффициентов к расчету ступеней погружных центробежных насосов, необходимо разработать соответствующую систему экспериментальных коэффициентов, построенную на основе обобщения расчетных коэффициентов лучших ступеней этого типа.

Для расчета ступеней с осевым направляющим аппаратом оказалось более удобным применение экспериментальных и расчетных коэффициентов, базирующихся главным образом на приведенной подаче насоса Q _прив. Для расчета ступеней с радиальным направляющим аппаратом принята система коэффициентов, базирующаяся на коэффициенте быстроходности n _s.

Для проектирования ступени погружного центробежного насоса задают подачу, скорость вращения и внешний диаметр ступени (внешний диаметр рабочего колеса может быть определен, исходя из внешнего диаметра ступени).

Скорость вращения и внешний диаметр ступени (включая и рабочее колесо) погружных центробежных насосов изменяются обычно в небольших пределах (диаметр может изменяться в 1,5 - 2 раза, скорость вращения на 5 - 10%), пределы же изменения номинальных подач очень велики (в 10 - 20 раз).

Поэтому наиболее подходящим критерием подобия для обобщения конструктивных и рабочих параметров этих ступеней был бы такой, который включал бы в себя все названные выше величины.

В качество такого критерия может быть использован один из известных критериев подобия центробежных насосов, а именно:

(22)

где Q - подача насоса; п - скорость вращения рабочего колеса насоса (число оборотов в единицу времени); D - характерный линейный размер проточной части ступени насоса.

Если за характерный линейный размер ступени принять наибольший внешний диаметр ее рабочего колеса (рис. 72), то уравнение критерия подобия примет вид

(22а)

Для подобных насосов согласно уравнению (22а) можно записать

(23)

Если один из этих насосов принять за единичный, или приведенный, то равенство (23) можно представить в таком виде:

(24)

В левой части равенства (24) содержатся величины, относящиеся к единичному насосу, в правой - к любому другому, подобному ему. Из уравнения (24) следует

(25)

т. е. подобные насосы, приведенные к одному диаметру D _{2 max прив} и одной скорости вращения п _прив, имеют одинаковую приведенную подачу Q _прив.

По этой причине приведенная подача, подобно показанному в уравнении (22), может служить базой для обобщения конструктивных и рабочих параметров ступеней центробежных насосов данного типа и, в частности, ступеней погружных центробежных насосов с осевыми направляющими аппаратами.

При обобщении экспериментальных коэффициентов ступеней погружных центробежных насосов в качестве критерия подобия была. принята приведенная подача в следующем виде:

(26)

где 2800 - приведенная скорость вращения единичного насоса в об/мин; 90 - наибольший внешний диаметр рабочего колеса единичного насоса в мм.

Приведенная подача является более удобным критерием для обобщения экспериментальных коэффициентов погружных центробежных насосов с осевыми направляющими аппаратами, чем применяющийся обычно для этой цели в теории турбомашин коэффициент быстроходности п _s', потому, что коэффициент быстроходности, помимо скорости вращения и подачи, зависит еще и от напора, развиваемого одной степенью, который при расчете ступеней погружных центробежных насосов обычно не известен.