Расчет ступени центробежного насоса
Контрольная работа - Разное
Другие контрольные работы по предмету Разное
Исходные данные
Рабочее тело: вода;
Давление на входе: Р1=9*105 Па;
Температура на входе: Т1=370 К;
Осевая скорость: С1=С1а=3,5 м/с;
Объемный расход: Qр=0,058 м3/с;
Новая частота вращения А: (n2=A*n1) A=0,75;
Новый расчетный диаметр Б: (D2=Б*D1) Б=1,3.
Введение
В данной контрольной работе рассмотрена ступень центробежного насоса (ЦБН) с осевым входом жидкости, с назад загнутыми лопатками. Требуется рассчитать и построить треугольники скоростей на входе и выходе из рабочего колеса, найти параметры и основные размеры ступени. Также рассчитать параметры ступени при переходе на другую частоту вращения ротора и размеры рабочего колеса.
Рабочим телом является вода, поэтому на лопаточный аппарат ступени насоса действуют большие силы, поэтому для предотвращения поломки, лопатки делают с покровным диском.
Ограничения на окружные скорости U накладывают условия прочности, а на относительные скорости W - условия бескавитационной работы.
Расчет элементов треугольников скоростей на входе и выходе из рабочего колеса
. В работе приняты следующие геометрические соотношения в ступени ЦБН:
Число рабочих лопаток Z = 7.
2. Задано безразмерные режимные параметры, обеспечивающие высокую экономичность ступени:
- относительная осевая скорость на входе в колесо.
- коэффициент теоретического напора ступени,2 - окружная скорость на периферии рабочего колеса.
- общий КПД ступени насоса.
- объемный КПД. При расчете учтено утечки в насосе через уплотнения, зазоры между рабочим колесом и корпусом и др.:
Q, м3/с - объемный расход насоса,
q, м3/с - объемный расход утечек.
Гидравлический КПД ступени насоса равен
где Nn, Вт - полезная мощность насоса.
, Вт - мощность, затрачиваемая на преодоление гидравлических сопротивлений в ступени насоса.
Механический КПД ступени насоса
где N, Вт - мощность насоса,
мех, Вт - мощность механических потерь в ступени (трение в подшипниках, уплотнениях, дисковое трение и др.)
Принято следующие значения КПД:
. По формуле Руднева определяем значение скорости до входа на лопатки С0:
м/с,
где Q, м/с, - объемный расход, n, об/мин, - частота вращения ротора. Для помышленных насосов с электроприводом переменного тока частота n=1450 об/мин.
(м/с).
Скорость до входа на лопатки С0 также должна равняться абсолютной скорости С1, исправленной на стеснение лопастями входного сечения:
,
где - коэффициент стеснения, который для малых колес принято равным =0,75. Поэтому
С1=С1а==3,97 (м/с).
Принято , имеем
(м/с).
Окружная скорость на входе равна:
1=0.525*11,3=5.933 (м/с).
Вход на рабочее колесо осевой, поэтому на основании скоростей С1=С1а, U1 построим входной треугольник скоростей,
из которого
(м/с).
.
Для уменьшения гидравлических потерь в колесе, снижения отрывных течений геометрический угол лопатки делают больше гидравлического на угол атаки i=3…12:
Принято =34+3=37.
Поскольку число лопаток не бесконечно (Z=7), то центральный инерционный вихрь в межлопаточном канале индуктирует скорость , которая смещает вектор скорости до положения , в результате чего снижается скорость до . Напорность ступени в результате этого уменьшается.
Этот процесс учтено коэффициентом влияния конечного числа лопаток:
.
Также для назад загнутых лопаток
,
где принято равным 21.
Меридианальную скорость потока принято равной С2m=С1а=С1. По рисунку можно установить основные соотношения скоростей на выходе из рабочего колеса:
Из уравнения Эйлера эффективная работа повышения давления в ступени насоса равна:
.
При осевом входе потока на рабочее колесо С1u=0, поэтому
(Дж/кг).
=1.0Дж/кг).
В насосе может возникнуть кавитация, которое можно сформулировать следующим образом:
;
Р1, Па - давление жидкости на входе в колесо;
РП, Па - давление насыщенных паров жидкости при данных условиях;
т.е. запас потенциальной энергии давления потока на входе в ступень полностью переходит в кинетическую в относительном движении (кавитация возникает в межлопаточном канале рабочего колеса).
Принимаем при Т=370 К, РП = 103300 Па. Следовательно,
1k=м/с).
Расчет статических параметров потока за ступенью, определение размеров ступени и других характеристик
центробежный насос ротор
Энергообмен в ступени насоса из кинематики потока согласно уравнению Эйлера равен:
Дж/кг.
Этот же энергообмен через параметры жидкости согласно уравнению Бернулли равен:
Общий КПД ступени задано Неизвестной величиной является давление за ступенью Р2. Из уравнения Бернулли получено:
(Па).
В силу несжимаемости жидкости температура на выходе из насоса равна температуре на входе, т.е. Т1=Т2.
Размеры ступени найдено следующим образом: площадь проходного сечения на входе найдена из уравнения расхода
(м2)
Также из конструкции видно, что
где принято, что . Из этого уравнения наружный диаметр входной части рабочего колеса равен:
(м2).
(м)
Диаметр втулк?/p>