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>