Расчет и профилирование насоса типа ЦГ

Разрез.cdw

Лопастной насос.docx

Курсовой проект по дисциплине «Лопастные насосы и гидродинамические передачи» включает в себя расчеты основных параметров рабочего колеса расчет меридианного сечения колеса расчет профиля лопасти расчет проточной части отвода и расчет утечек.
В курсовом проекте содержатся иллюстрации и таблицы в пояснительной записке четыре чертежа на формате А1.
Расчет основных параметров рабочего колеса 5
1.Определение основных параметров колеса 5
2 Определение основных размеров колеса 6
Профилирование канала колеса в меридианном сечении 9
Профилирование поверхности лопасти 11
Расчет проточной части отвода 14
Центробежные герметичные электронасосы типа ЦГ предназначены для перекачивания в стационарных условиях жидкостей пары и газы которых могут образовывать с воздухом взрывоопасные смеси. Жидкости могут быть нейтральными агрессивными и вредными всех классов по ГОСТ 12.1.007-76.
Удельная теплоемкость перекачиваемых жидкостей должна быть не менее 251х103 Дж(кг*К). В перекачиваемых жидкостях допускается наличие твердых неабразивных включений размером до 02 мм массовая доля которых не превышает 02%. Допустимость применения электронасосов в зависимости от плотности вязкости и температуры перекачиваемой жидкости а также от давления в системе.
Электронасос изготовлен в климатическом исполнении и категории размещения У2 по ГОСТ 15150-69 и предназначен для работы как в закрытых помещениях так и для работы под навесом.
Электронасос предназначен только для работы под заливом.
Электронасос имеет взрывобезопасный уровень с видами взрывозащиты «взрывонепроницаемая оболочка» и «специальный» и может устанавливаться в соответствии с маркировкой 1 Exds II ВТЧ X во взрывоопасных зонах всех классов опасных по паровоздушным смесям категорий II A и II B групп Т1 Т2 Т3 Т4 по ГОСТ 12.1.011-78.
Отдельно стоящий знак Х означает особые условия монтажа и эксплуатации линии всасывания с давлением ниже атмосферного для обеспечения взрывозащищенности электронасоса.
Детали проточной части насоса изготавливаются в следующих модификациях по материалу:
А – углеродистая сталь паронит по ГОСТ 481-80 силицированный графит СГ-1 графитофторопласт марки КВ;
К – сталь 12Х18Н10Т ГОСТ 5632-72 фторопласт Ф-4.0 ГОСТ 10007-80 силицированный графит СГ-Т графитофторопласт марки КВ;
К1 – сталь 08Х22Н6Т сталь 12Х21Н5Т ГОСТ 5632-72 фторопласт Ф-4.0 ГОСТ 10007-80 силицированный графит СГ-Т графитофторопласт марки КВ;
Е – сталь 10Х17Н13М2Т ГОСТ 5632-72 фторопласт Ф-4.0 ГОСТ 10007-80 силицированный графит СГ-Т графитофторопласт марки КВ.
Подбор электронасосов соответствующего исполнения по материалу для перекачивания конкретной жтдкости осуществляется заказчиком из условия что линейная скорость коррозии материалов проточной части должна быть не более 002х10-3 мгод.
Расчёт проточной части колеса
1Определение основных параметров:
где Q- подача насоса k- число потоков.
где Н- напор насоса i- число ступеней насоса.
Коэффициент быстроходности ступени
где n- частота вращения колеса в обмин.
Гидравлический к.п.д. ступени
где D1пр- приведенный диаметр колеса (мм) определяемый по формуле:
Объёмный к.п.д. ступени (учитывающий потери только в переднем уплотнении колеса)
Внутренний механический к.п.д. ступени (учитывающий только потери дискового трения) в первом приближении может быть определен :
Механический к.п.д. насоса с учетом потерь в сальниках и подшипниках можно принять на (1-3)% меньше чем iм т.е. м=0978.
Общий к.п.д. насоса.
=0861*0965*0978=0813
Мощность на валу насоса (кВт)
Максимальная расчетная мощность на валу насоса
=115*65=7475кВт (2.1.10)
Определение диаметра вала и втулки
2 Определение основных размеров колеса:
Определение размеров входа в колесо.
Расчетная подача насоса:
Скорость потока во входном отверстии колеса:
Диаметр входного отверстия колеса:
Радиус средней точки входной кромки лопасти:
Ширина канала в меридианном сечении на входе колеса:
Меридианная составляющая скорости с учетом стеснения:
Переносная скорость средней точки входной кромки лопасти:
Угол соответствующий безударному поступлению потока на лопасть:
Принимая имеем угол наклона лопасти на входе:
Определение размеров выхода из колеса.
Теоретический напор:
Полагая имеем в 1-м приближении значение переносной скорости на выходе:
И радиус наружной окружности колеса:
Ширина канала на выходе:
Меридианная составляющая абсолютной скорости без учета стеснения:
Меридианная составляющая с учетом стеснения:
Выходной угол лопасти берут в пределах 2=20-30.
Коэффициент снижения напора из-за конечного числа лопастей:
Теоретический напор при бесконечном числе лопастей:
Относительные скорости:
Получив таким образом элементы входа и выхода колеса строим соответствующие планы скоростей при входе в колесо (рис. 1а) и выходе из колеса с учетом конечного числа лопастей (рис. 1б).
Профилирование канала колеса в меридианном сечении
Исходным положением профилирования канала в меридианном сечении для получения высоких энергетических и кавитационных качеств колеса является обеспечение плавности изменения скоростей от входного отверстия колеса и до выхода из него. С этой целью задаются графиком изменения скоростей в функции от радиуса r или длины средней линии канала s.
Рабочие колёса с имеют цилиндрические лопасти расположенные в радиальной части канала. Профилирование канала колеса в меридианном сечении производят в следующей последовательности. На ось вращения OZ (рис. 2) наносим перпендикулярно к ней линию. На расстоянии R2 откладываем отрезок равный b2.
Затем наносим линии параллельные оси OZ отстоящие от последней на расстоянии R1 и R0. Справа строят эпюру скоростей изменяющейся по радиусу прямолинейно от до . При этом в соответствии с указанным выше принимаем =. Имея для любой точки произвольного радиуса r величину из графика по уравнению неразрывности получают значение ширины канала
Результаты приведены в таблице 1.
Получив таким образом для различных точек ширину канала проводим окружности с радиусом b2 касательно к линии АБ. Проводим огибающую к этим окружностям не доводя до линии R0 . Затем проводим окружность с радиусом R плавно сопрягающуюся с линией R0. В дальнейшем окружности с радиусами b2 проводим касательно к дуге окружности радиуса R.
Таким же образом проводим справа (по контуру соответствующему ведущему диску) огибающую до сопряжения с линией OZ. В случае необходимости контуры канала корректируют по конструктивно-технологическим соображениям и определяют окончательное положение средней линии тока.
Профилирование поверхности лопасти.
Рабочие колёса с имеющие обычные кавитационные качества выполняют с цилиндрическими лопастями поскольку у таких колес направление средней линии тока в меридианном сечении совпадает с направлением радиуса. Дифференциальное уравнение средней линии контура лопасти в плане имеет вид
а полный угол охвата лопасти определяется интегралом
Движение жидкости в колесе с наименьшими гидравлическими потерями обеспечивается условием безотрывного обтекания лопастей потоком. Так как установить аналитическую связь между риг отвечающую этому условию практически не представляется возможным приведенный выше интеграл решается методом численного интегрирования. Для этого среднюю геометрическую линию тока меридианного сечения канала колеса разбиваем на ряд 12—14 равных элементарных отрезков. Обозначая подынтегральную функцию
приращение центрального угла определяем с помощью формулы
где - приращение радиуса определяемое как разность между радиусами в начале и конце рассматриваемого элементарного отрезка; Bi и Bi+1 - значения подынтегральной функции в начале и конце отрезка
полный угол охвата лопасти находим следующим образом:
Для определения величины подынтегральной функции задаёмся плавным максимумов и минимумов изменением относительной скорости W и толщины лопасти (рис. 2) в пределах от R1 до R2 . При наличии меридианного сечения канала колеса полученного предыдущим расчетом величина относительной скорости
Отсюда величина угла наклона лопасти
где значения W и снимают из графика (рис. 3) а значения шага и меридианной составляющей скорости определяют из соотношений
При определении v'm величину b снимают из чертежа меридианного сечения колеса составленного предыдущим расчетом. Весь расчет по профилированию поверхности лопасти сводят в табличную форму (табл. 2).
Получив таким образом значения как функцию r наносят соответствующие точки в плане и строят среднюю линию лопасти по точкам. Затем в каждой точке средней линии откладывают соответствующую величину толщины лопасти строят ее контур (рис. 4)
Расчет проточной части отвода
Спиральный отвод (рис. 5) состоит из спирального канала и диффузора. Спиральным канал служит для сохранения осесимметричности потока за рабочим колесом необходимой для обеспечения в последнем установившегося относительного движения. Процесс преобразования скорости потока в энергию давления имеет место уже в спиральном канале. Однако скорости потока в сечении устья спирали все еще остаются значительной величиной большей чем значения их в трубопроводе. Дальнейшее уменьшение скорости а следовательно преобразование ее в энергию давлении осуществляется в диффузоре отвода. -
Расчет спирального канала производят из условия постоянства в сечениях момента скорости или средней скорости.
Расчет спирального канала из условия постоянства момента скорости потока. Условие постоянства момента скорости потока во всех сечениях спирального канала принимаемое в основу его расчета вытекает из условия сохранения осесимметричности потока за рабочим колесом. Условие постоянства момента скорости определяется выражением
где Гс- постоянная спирального отвода
Расход жидкости через сечения спирального канала растет пропорционально центральному углу и равен
Величина расхода через любое сечение может быть получена интегрированием
Зависимость ширины сечения спирального канала b от радиуса r выражается графически поэтому интегрирование проводится в численном виде. Обозначая подынтегральную функцию br=B расход через сечение может быть выражен
где B i- число участков в границах от r=R3 до r=Ri.
Размеры спирального канала рассчитываем в следующей последовательности. Задаёмся боковыми очертаниями меридианного сечения канала (рис. 5) по подобию с конструкциями насосов показавших высокие значения к. п. д. имеющих близкую с проектируемым насосом быстроходность. Начальную ширину канала принимают
Соответственно радиус начальной окружности
Приняв некоторое конечное приращение радиуса r строим кривую пропуcкной способности сечений ограниченных снаружи цилиндрическими поверхностями ri по приведенному ниже уравнению для Q.
Расчет проводится в табличной форме (табл. 3). В последней графе таблицы все приращения ΔQ суммируем нарастающим итогом до значения полного расхода Q360. Обычно строят восемь равноотстоящих друг от друга сечений. Если принять их боковые очертания теми же то отрезок Q360 отложенный на графике по оси абсцисс делим на восемь частей и определяем значения R1 соответствующие расходам Q45 Q90 Q135 и т. д.. Учитывая что последнее сечение начинается отступив от поверхности R3 на величину толщины зуба спирального канала с радиуса R4 откладываем полный Q360 отступая от начала координат от точки кривой Q=f(r) соответствующей r=R4. В точке пересечения прямой Q=Q360 с кривой Q=f(r) получают значение внешнего радиуса спирали R360.
Если боковые очертания остальных сечений спирального канала приняты отличными друг от друга можно приближенно принять
т.е. выбрать площадь сечения расположенного под углом пропорционально углу от исходного сечения f360.
Полученный этим способом контур сечения ограниченный с внешней стороны цилиндрической поверхностью не конструктивен как с гидравлической точки зрения так и по условиям прочности и технологичности. В связи с этим контур заменяют плавными линиями не изменяя пропускной способности сечения для чего разность окончательного сечения от расчетного должна быть одинакова т. е. или заменяя значения и через постоянную спирали получим (5.8)
где rx и ry – радиусы положения центров тяжести соответственных площадок.
Башта Т.М. Гидравлика гидромашины и гидроприводы – М.: изд. Машиностроение 1982. – 423с.
Леликов О.П. Дунаев П.Ф. Конструирование узлов и деталей машин – М.: изд. Высш. шк. 2001. – 447с.
Анурьев Справочник конструктора машиностроителя 2 том – М.: изд. Машиностроение 1980. -452с.

Корпус.cdw

профилирование.cdw

КП-2068998-150802-19-06-09
Расчет проточной части РК
отвода и лопастного колеса
Отвод спирального типа
Канал колеса в меридианном сечении

План скоростей.cdw