Расчет и построение напорно расходной характеристики насоса

 

Эта характеристика представляет собой зависимость между расчетными производительностью Q и напором Н. Она получается на основании использования зависимости Н_∞ = f (Q) из теории центробежного насоса с учетом определяемых расчетным путем объемных и гидравлических потерь.

Расчет и построение характеристик ведется по нескольким точкам для различных производительностей. В данном курсовом проекте принимаем 6 точек, включая нулевую производительность. Расчет сводим в табл. 11.

Последовательность расчета:

1. Определяем теоретическую расчетную производительность насоса по формуле:

 

(5.1)

 

где Q – производительность насоса по заданию на курсовой проект, м³/ч; η₀ – объемный КПД насоса, полученный по формуле 4.12.

2. Заготавливается форма расчетной таблицы (см.табл. 11).

3. Определяется теоретическая производительность Q_ti для каждого режима работы насоса по следующим соотношениям:

 

Режим работы	№1	Qt1=0,00
№2	Qt2=0,25∙Qtp
№3	Qt3=0,50∙Qtp
№4	Qt4=0,75∙Qtp
№5	Qt5=1,00∙Qtp
№6	Qt6=1,25∙Qtp

 

Результаты расчета заносим в табл. 11.

4. Определяется теоретический напор, м, для колеса с бесконечным числом лопаток H_t∞ для первого режима (Q_ti=0) по формуле:

 

(5.2)

 

где U₂ – окружная скорость на выходе (см. гидравличе­ский расчет); g – ускорение свободного падения g = 9,81 м/с².

 

Таблица 11 – Расчет напорно-расходной характеристики

 

1 №№ режимов
2 Qti/Qtp	0,00	0,25	0,50	0,75	1,00	1,25
3 Hti
4 (Qti/Qtp)^2
5 hri
6 Hl^ˈ=Hti-hri
7 hyi
8 Hi=f(ηp)= Hi^ˈ- hyi

 

5. Выбираются масштабы производительности и напоров с таким рас­четом, чтобы график характеристики имел размеры не менее 250x250 мм и не более 350x350 мм. Строим координатную сетку (см.рис. 12).

6. На координатную сетку наносится точка «a», соответствующая H_t∞

 

 

Рисунок 12 – Построение расчетной напорно-расходной характеристики

 

7. Определятся расчетный теоретический напор для колеса с конечным числом лопаток H_t5 при Q_t5=Q_p по формуле:

 

,

(5.3)

где Н – напор, развиваемый насосом по заданию на курсовой проект; η_r – гидравлический КПД (см.гидравлический расчет).

Наносим точку «в» соответствующую Q_t5, H_t5.

8. Определяется расчетный теоретический напор для колеса с бесконечно большим числом лопаток H_t∞5 для расчетной теоретической производительности Q_t5=Q_p по формуле:

 

(5.4)

 

где H_t5 – теоретический напор при конечном числе лопаток м.в.ст.; K – коэффициент потерь напора на циркуляцию жидкости в межлопаточном канале (см.гидравлический расчет насоса).

Наносим точку «c» соответствующую Q_t5 и H_t∞5.

9. Через точки «а» и «с» проводится прямая линия графика H_t∞=f(Q_t).

10. Определяется H_t1 при Q_t1=0 по формуле:

 

,

(5.5)

 

где K – коэффициент потерь напора на циркуляцию жидкости; H_t∞1 – теоретический напор, определенный по формуле 5.2.

Наносим на координатную сетку точку «d», соответствующую Q_t1=0 и H_t1.

11. Через точки «d» и «в» проводится прямая линия графика H_t=f(Q_t).

12. С графика снимаются значения H_t для всех режимов и вносятся в таблицу.

13. Находятся значения (Q_ti/Q_tp)² и вносятся в табл. 11.

14. Для каждого режима определяются гидравлические потери по фор­муле:

 

(5.6)

 

Результаты расчета вносятся в таблицу.

15. Строится график h_r=f(Q_t).

16. Строится вспомогательный график напора H_i^/=f(Q_t) для чего при каждом значении Q_ti находится ордината H_i^/ по формуле:

 

(5.7)

 

Результаты вносятся в таблицу.

17. Для каждого режима определяются потери напора на удар жидкости при входе на рабочее колесо по формуле:

 

(5.8)

 

где Н – напор, развиваемый насосом (по заданию),м.в.ст; К – коэффициент потерь на циркуляцию; U₂ – окружная скорость на выходе, м/с; Q – коэффициент, представляющий отношение напора, развиваемого насосом при закрытом клинкете Н_{З k,} к напору, развиваемому насосом Hпо заданию:

 

(5.9)

 

Коэффициент «а» у насосов составляет 0,9-1,3. Значение «а» в расчетах рекомендуются следующее:

- для тихоходных насосов – 0,9-1,0

- для средней быстроходности – 1,0-1,1,

- для быстроходных – 1,2-1,3

18. Результаты расчета h_yi вносятся в таблицу, строится график:

 

 

19. Строится вспомогательный график H=f(Q_i). Для получения ординат,м, этого графика используется формула:

 

(5.10)

 

20. Строится график H=f(Q). Для этого проводится ряд вспомогательных горизонтальных линий. На каждой линии из абсциссы графика H=f(Q_t), отнимаем постоянную величину объемных потерь (протечек) Q_пр, рассчитанную по формуле для теоретической расчетной производительности. Через полученные точки проводится искомый график H=f(Q), который представляет расчетную напорно-расходную характеристику. Этот график на чертеже нужно выделить либо увеличенной толщиной линии, либо используя цветное изображение.

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение 1

 

Коэффициенты концентрации напряжений в опасном сечении

 

Таблица П.1 – Значение K_τ и K_σ для валов с галтельным переходом

 

Σв, МПа	К σ (изгиб)
h/r
I
r/d
0,01-0,10	0,01-0,05	0,01-0,03	0,01-0,02
	1,50 1,60 1,70	1,70 1,80 1,90	1,85 1,95 2,05	2,08 2,25 2,40
	Кτ (кручение)
	1,35 1,37 1,47	1,45 1,47 1,52	1,58 1,62 1,67	2,08 2,17 2,30

 

Таблица П.2 – Значение K_τ и K_σ для выточки

 

σв Мпа	Kσ (изгиб)
h/r
0,5
r/d
		0,01	0,02	0,03	0,05	0,1	0,01	0,02	0,03	0,05
	1,9	1,6	1,7	1,6	1,4	2,1	2,0	1,9	1,8
		1,9	1,8	1,7	1,5	2,2	2,1	2,0	1,9
	2,1		1,9	1,8	1,6	2,3	2,2	2,1	2,0
σв Мпа	Kσ(изгиб)	Kτ(кручения)
h/r
		2,5-2
r/d
0,01	0,02	0,03	0,01	0,02	0,01	0,02	0,03	0,05	0,1
	2,3	2,2	2,1	2,4	2,3	1,6	1,5	1,4	1,3	1,2
	2,4	2,2	2,2	2,6	2,6	1,8	1,7	1,6	1,5	1,2
	2,5	2,5	2,4	2,7	2,7		1,9	1,8	1,6	1,3

Таблица П.3 – Значение K_τ и K_σ для валов со шпоночным пазом

 

Вал со шпоночным пазом	σв Мпа	Kσ(изгиб)	Kτ(кручение)
		1,51	1,2
	1,76	1,54
	2,01	1,88

 

Таблица П.4 – Значение K_τ и K_σ для валов с метрической резьбой

 

Вал с резьбой	σв Мпа	Kσ(изгиб)	Kτ(кручение)
		1,45	1,00
	1,96	1,00
	2,32	1,00

 

Примечание: для материалов, имеющих предел прочности, от­личающийся от значений σв приведенных в табл. П.1 - П.4, величина коэффициентов концентрации напряжений определяется линейной ин­терполяцией.

Список литературы

 

1 Будов, В.К. Судовые насосы [Текст]: справочник / В.К. Будов – Л.: «Судостроение», 1988. – 430 с.

2 Дипломное проектирование на технических специальностях ВУЗов/ учебное пособие на сайте ОИВТ: http://www.ngavt.omskcity.com/files/STD/Dip.oivt

3 Егоров, Г.Л. Центробежный насос [Текст]: методические указания по выполнению курсового проекта / Г.Л. Егоров. – Новосибирск: «НИИВТ», 1991. – 56 с.

4 Сизов, Г.Н. Судовые насосы и вспомогательные механизмы [Текст]: учебное пособие для ВУЗов / Г.Н. Сизов, Ю.К. Аристов, Н.В. Лукин. – М.: «Транспорт», 1982. – 303 с.

5 Харин, В.М. Судовые машины, установки, устройства и системы [Текст]: учебник для ВУЗов / В.М. Харин и др. – М.: «Транспорт», 2010. – 648 с.

 

 

 

Учебное издание

 

 

Березин Игорь Сергеевич

Малахов Иван Игоревич