Файл: Расчет и конструирование многоступенчатого лопастного насоса внн525 с учетом условий перекачки газожидкостных смесей.docx

6.1 Расчет рабочего колеса и направляющего аппарата.

Расчет геометрических параметров РК

Расчет выполнен в системе автоматизированного проектирования Mathcad 15 на основе методик, изложенных в [11].

Для расчета геометрических параметров рабочего колеса насоса принимаем следующие исходные данные (по заданию):

Подача насоса: 25 м³/сут.

Расчётный напор ступени: 4,52 м.

Частота вращения вала насоса: 2910 об/мин.

Диаметр приводного вала насоса: 17 мм [12].

Толщина лопасти рабочего колеса: 1 мм.



Рисунок 6.1.1 – Расчетная схема рабочего колеса [11]

1. 
   Коэффициент быстроходности:
   

		(6.1.1)
		(6.1.2)

Подставляя значение для Q_ном в 6.1.1, получим:

Следовательно, делаем вывод что форма лопасти будет цилиндрической.

2. 
   Полный КПД и мощность дискового трения:
   

	(6.1.3)
	(6.1.4)
	(6.1.5)
	(6.1.6)
	(6.1.7)
	(6.1.8)

Подставляя значения 1.4, 1.7 и 1.8 в 1.6 получаем:

---

3. 
   Диаметр ступицы колеса:
   

   		(6.1.9)

4. 
   Диаметр входа в колесо и входной диаметр решетки лопастей:
   

Подача рабочего колеса:

	(6.1.10)

Скорость жидкости на входе:

	(6.1.11)

Входной диаметр колеса:

	(6.1.12)

Входной диаметр решетки лопастей:

	(6.1.13)

5. 
   Определение начальной ширины лопастей:
   

Примем k₁= 1.27, тогда

	(6.1.14)

Ширина входа лопасти:

	(6.1.15)

---

6. 
   Определение начального угла наклона лопасти:
   

Окружная скорость:

	(6.1.16)

Угол набегания потока жидкости:

	(6.1.17)

Примем , тогда угол наклона лопасти на входе:

	(6.1.18)

7. 
   Определение угла наклона лопасти на выходе из колеса:
   

Примем k₂ = 1.06 (коэффициент стеснения на выходе из колеса)

	(6.1.19)
	(6.1.20)
	(6.1.21)

Коэффициент напора:

	(6.1.22)

Степень реактивности:

	(6.1.23)

---

8. 
   Уточненное значение наружного диаметра рабочего колеса с учетом конечного числа лопастей (k принимаем 0,75):
   

	(6.1.24)
	(6.1.25)
	(6.1.26)

Количество лопастей рабочего колеса по К. Пфлейдерер:

	(6.1.27)

Округляем до ближайшего целочисленного значения, тогда z = 6. Входе пересчета величина D₂ не изменилась.

9. 
   Определение ширины канала на выходе:
   

	(6.1.28)

В таблице классификации лопастных насосов по типовому числу К (коэффициенту быстроходности n_s) для колес со значением n_s в диапазоне 50-90, отношение диаметров D₂/D₀имеет ряд значений от 3,0 до 2,5. Выполним проверку:

(6.1.29)

Расчет верен.

Профилирование лопасти рабочего колеса ЭЛН

1. 
   Относительная скорость в начале лопасти:
   

   	(6.1.30)

2. 
   Относительная скорость в конце лопасти:
   

   	(6.1.31)

3. 
   Функция изменения относительной скорости от радиуса:
   

   (6.1.32)

4. 
   Функция изменения ширины лопасти от радиуса:
   

   (6.1.33)

5. 
   Функция изменения радиальной скорости при бесконечно тонких лопастях:
   

   (6.1.34)

6. 
   Функция изменения угла наклона лопасти от радиуса:
   

   (6.1.35)

7. 
   Функция зависимости угла от радиуса вектора:
   

   (6.1.36)

8. 
   На основе приведенных выше функция в пакете Mathcad 15 рассчитаны значения угла радиус – вектора для 100 точек, результатом построения является средняя линия лопасти, представленная на рисунке 6.1.2.
   
9. 
   Для перевода в декартовы оси координат воспользуемся следующими функциями:
   

---

	(6.1.37)
	(6.1.38)

Результат перевода представлен на рисунке 6.1.3.



Рисунок 6.1.2 – Средняя линия лопасти рабочего колеса ЭЛН в полярных координатах



Рисунок 6.1.3 - Средняя линия лопасти рабочего колеса ЭЛН в декартовых координатах

Расчет направляющего аппарата. Расчет геометрических параметров НА

Расчет выполнен в системе автоматизированного проектирования Mathcad 15 на основе методик, изложенных в [11]. Расчетная схема представлена на рисунке 26.



Рисунок 6.1.4 – Расчетная схема направляющего аппарата [11]

1. 
   Внутренний диаметр направляющего аппарата:
   

   	(6.2.1)

2. 
   Ширина каналов:
   

   	(6.2.2)

3. 
   Диаметр диафрагмы:
   

   	(6.2.3)

4. 
   Выберем количество лопаток z=9. Угол входа лопатки:
   

(6.2.4)

---