Проектирование насоса для циркуляции масла (стр. 9 из 18)

Потери мощности на трение дисков о жидкость для центробежных насосов и маловязких жидкостей можно определить как

где

- коэффициент трения дисков о жидкость.

По опытным данным для маловязких жидкостей

.

При этом относительная величина дискового трения

где

- полезная мощность насоса.

Относительная величина дискового трения по данным Ломакина:

.

Для спроектированного лопастного колеса должно выполняться условие:

,

5,39<14,97 - условие выполняется.

Гидравлические потери энергии в лопастном насосе.

Возникают при движении жидкости в каналах подвода, лопастного колеса и отвода:

Движение жидкости в лопастном насосе сложное, и точно определить расчетом

весьма трудно (особенно на вихреобразование). На практике поступают так:

а) На стадии проектирования насоса его гидравлический к.п.д. принимают равным гидравлическому к.п.д. подобного насоса или определяют по эмпирической формуле (см. п. 2.2):

Уточнение КПД насоса.

1. Уточнение объемного КПД насоса.

Для того чтобы уточнить объемный к.п.д. насоса, определим объемные потери энергии в насосе. В нашем случае имеем:

,

где

- утечка в переднем уплотнении колеса; ;

- утечка в концевых уплотнениях вала, в исправном состоянии утечка в сальниковом концевом уплотнении вала .

Определим объемный кпд насоса:

2. Определение гидравлической мощности насоса.

Гидравлическая мощность насоса:

, где:

3. Уточнение механического КПД насоса.

Механические потери определяются по следующей формуле:

,

где

— потери мощности на трение подшипников;

— потери мощности на трение в уплотнениях вала;

— потери мощности на трение дисков колеса о жидкость.

Определим мощность насоса без учета потерь на трение в подшипниках и уплотнениях вала

:

.

По опытным данным для одноступенчатых насосов:

.

Уточненное значение механического к.п.д.:

.

Таким образом, уточненное значение общего КПД насоса:

Уточненное значение КПД

несколько больше значения КПД, полученного при предварительном расчете

3. Профилирование лопастей рабочего колеса

3.1 Построение меридианного сечения рабочего колеса

Меридианное сечение рабочего колеса было построено ранее – см. п. 2.3. Профилирование меридианного сечения центробежного колеса.

3.2 Подготовка меридианного сечения для профилирования лопастей

Подготовка меридианного сечения колеса заключается в построении расчетных линий тока и графиков изменения скоростей жидкости вдоль линий тока. Для построения расчетных линий тока (струек), необходимо на меридианном сечении колеса сначала построить нормали и принять распределение меридианной скорости жидкости по сечениям колеса вдоль нормалей.

1. Построение нормалей.

Нормалями называются линии, перпендикулярные линиям тока. Для того, чтобы построить нормали на меридианном сечении колеса, в меридианное сечение вписываются равномерно от входа до выхода 8-10 окружностей. Так как окружности вписываются таким же образом, как и при построении графика

, можем использовать ранее построенные окружности (см. рис.1).

Отмечаем точки касания вписанных окружностей (т. А и т. С) с контуром меридианного сечения колеса, отмечаем центр вписанной окружности (т. О). Проводим отрезки прямых, соединяющие центр данной окружности и точки касания (АО, ОС); проводим линию ОD перпендикулярно линии АС. Далее, из точек А и С необходимо провести перпендикуляры к отрезкам АО и СО; после пересечения перпендикуляров, получаем точку К, из которой радиусом R=КА=КС проводим дугу АС, которая и является нормалью для данной окружности. Подобным способом строятся и другие нормали, которые нумеруются от входа к выходу. Первая нормаль - прямая линия, перпендикулярная оси колеса, а последняя совпадает с линией меридианного сечения, определяемой диаметром

(см. рис. 5)

Рис. 5. Построение нормалей к линиям тока.

Площадь поверхности, образованной вращением нормали вокруг оси колеса, представляет собой площадь

нормального сечения междискового пространства колеса. Величина этой площади определяется по формуле Гюльдена:

, где:

- длина нормали АС определяется по чертежу, ;

- расстояние от оси колеса до центра тяжести нормали. Центр тяжести находится из условия:

Для всех построенных нормалей определяются величины

, и , которые сводятся в таблицу 4 .

2. Распределение меридианной скорости

жидкости вдоль нормалей.

По ширине меридианного сечения колеса меридианная скорость

жидкости распределяется неравномерно, причем неравномерность тем больше, чем шире канал и меньше радиус поворота канала. Точное распределение скоростей вдоль нормалей неизвестно, С учетом этого при проектировании лопастных колес насосов получила распространение так называемая схема равноскоростного потока, по которой меридианная скорость принимается постоянной вдоль нормали .

Практика показала, что расчет лопастных колес центробежных насосов по принятой упрощенной схеме (

вдоль нормали) достаточно хорошо обеспечивает заданные параметры насоса.

Построение линий тока.

Линии тока образуются пересечением поверхностей тока меридианной плоскостью. Расчетные линии тока удобно проводить таким образом, чтобы они делили меридианное сечение колеса на участки, по которым протекал бы одинаковый расход жидкости.

Линии тока строят, исходя из принятого условия

вдоль нормалей. Две крайние линии тока определяются контуром меридианного сечения колеса.

Для центробежных колес быстроходностью

достаточно построить дополнительно одну среднюю линию тока.

Среднюю линию тока необходимо проводить таким образом, чтобы междисковое пространство колеса было разделено на две части, в которых был бы одинаковый расход жидкости

.