Загрузил 9981809

Практическая работа № 4 рев 2

реклама
Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего образования
«Омский государственный технический университет»
Кафедра «Холодильная и компрессорная техника и технология»
Дисциплина: «Машины и аппараты химических производств (специальные
главы)»
Практическая работа №4
Тема: «Определение основных размеров на выходе из рабочего колеса»
Вариант №2
Выполнил: ст-т группы
ТМОм-212
Беликов Д.С.
Проверил: к.т.н, доцент
кафедры ХКТТ
Райковский Н.А.
Омск 2021
Цель: Определить основные размеры на выходе из рабочего колеса.
Дано:
H = 87
𝜂г = 0,93
dв = 0,124 м
Q = 0,55 м3/с
n = 665 об/мин
z=8
βл1 = 21 град
Решение
Коэффициент быстроходности колеса:
𝑛𝑠𝑘 =
3,65 ∙ 𝑛 ∙ √𝑄к
3
𝐻𝑘4
=
3,65 ∙ 665 ∙ √0,55
3
874
= 63,2,
где Qк – подача колеса, м3/сек; Нк – напор колеса, м; n – частота
вращения рабочего колеса об/мин.
Выходной диаметр рабочего колеса 𝑑2 определяется из условия
обеспечения заданного напора
𝐻 = 𝐻т∞ ∙ 𝜇 ∙ 𝜂г ,
где 𝐻т∞ – напор насоса при бесконечно большом числе лопаток,
перекачивающего идеальную жидкость; 𝜂г – гидравлический КПД; µ –
коэффициент, учитывающий влияние конечного числа лопастей на напор.
Величина коэффициента µ всегда меньше единицы, и зависит от
конструкции насоса.
Наружный диаметр рабочего колеса:
3 𝑄
к
𝑑2 = 𝑘 2 ∙ √ ,
𝑛
100 0,5
где 𝑘2 = 9,35 ∙ (
𝑛𝑠𝑘
)
100 0,5
𝑘2 = 9,35 ∙ (
) = 11,8,
63,2
0,55
𝑑2 = 11,8 ∙ √
= 1,1 м.
665
3
Диаметр втулки колеса насоса:
𝑑вт = 𝑘𝑥 ∙ 𝑑в = 1,1 ∙ 0,124 = 0,136 м,
где 𝑘𝑥 = 1,10 ÷ 1,25, принимаем 𝑘𝑥 = 1,1. Большее значение
коэффициента принимают для меньших значений диаметра вала, при этом
необходимо учесть высоту шпонки.
Примем dвт = 0,14 м.
Находим диаметр входа в колесо:
2 + 𝑑2 ,
𝑑0 = √𝑑пр
вт
3 0,55
3 𝑄
к
𝑑пр = 𝑘вх ∙ √ = 4 ∙ √
= 0,38 м,
𝑛
665
где 𝑘вх = 4 ÷ 4,5 для колес центробежных насосов, 𝑄𝑘 – подача колеса
насоса, м3 /с; 𝑛 – частота вращения рабочего колеса, об/мин.
𝑑0 = √0,382 + 0,142 = 0,40 м
Примем 𝑑0 = 0,40 м. Определяем диаметр средней точки входа кромки
лопасти 𝑑1:
𝑑1 = (0,9 ÷ 1,1) ∙ 𝑑0 = 0,9 ∙ 0,40 = 0,36 м.
Формула Проскуры:
1
𝜇=
1+
1
=
1,2 1 + 𝑠𝑖𝑛𝛽2л
∙
)
𝑧 (
𝐷1 2
1−( )
𝐷2
1+
= 0,79.
1,2
1 + 𝑠𝑖𝑛32
∙(
)
8
0,36 2
1−(
1,1 )
Выбор угла лопатки на выходе βл2, определяется коэффициентом
быстроходности и требуемой формой напорной характеристики насоса
(таблица 1).
Таблица 1 – Угол лопатки на выходе
nS
Βл2, град
40
30-36
100
25-30
200
20-22
300
15-20
Примем βл2 = 32°
Окружная составляющая абсолютной скорости на выходе при
бесконечном числе лопастей находится из уравнения Эйлера для напора
идеального колеса (содержащего бесконечно большое число лопаток и
лишенного трения):
𝐻т∞
𝑈2 ∙ 𝑉𝑈∞2
=
.
𝑔
𝑉𝑈∞2
𝐻т∞ ∙ 𝑔
=
,
𝑈2
𝐻т∞ =
𝐻т∞ =
𝐻
,
𝜇 ∙ 𝜂г
87
= 118 м,
0,79 ∙ 0,93
где 𝐻т∞ − теоретический напор рабочего колеса при бесконечном числе
лопаток, м.
Окружная скорость на наружном диаметре колеса равна:
𝑈2 =
𝜋 ∙ 𝑑2 ∙ 𝑛 3,14 ∙ 1,1 ∙ 665
=
= 38,4 м/с
60
60
𝑉𝑈∞2 =
118 ∙ 9,81
м
= 30,1 .
38,4
с
Выполним проверку выбранного угла 𝛽2л :
𝑐𝑡𝑔𝛽2л
𝑈2 − 𝑉𝑈∞2
=
,
𝑉м2
Величина меридиональной составляющей абсолютной скорости
одинакова при конечном и бесконечном числе лопастей и определяется из
уравнения неразрывности:
𝑉м2 =
𝑄
𝜓2 ∙ 𝜋 ∙ 𝑑2 ∙ 𝑏2
где 𝜓2 – коэффициент стеснения потока лопастями на выходе из РК. У
наиболее распространенных насосов величина 𝜓2 колеблется от 0,9 (малые
насосы) до 0,95 (крупные насосы).
Ширина канала меридионального сечения рабочего колеса на диаметре
𝑑2:
3 𝑄
𝑘
𝑏2 = 𝑘𝑏 ∙ √ ,
𝑛
5
где 𝑘𝑏 = 0,64 ∙
𝑛𝑠𝑘 6
(100
)
5
63,2 6
𝑘𝑏 = 0,64 ∙ (
) = 0,44.
100
3 0,55
𝑏2 = 0,44 ∙ √
= 0,041 м.
665
𝑉м2 =
0,55
= 4,3.
0,9 ∙ 3,14 ∙ 1,1 ∙ 0,041
𝑐𝑡𝑔𝛽л2 =
38,4 ∙ 30,1
= 1,93.
4,3
𝛽л2 = 27°
Уточнение значения окружной скорости РК при отсутствии закрутки
потока при входе на лопатки (Сu1 = 0), м/с:
𝑉м2 ∙ 𝑐𝑡𝑔𝛽2л
𝑉м2 ∙ 𝑐𝑡𝑔𝛽2л 2
√
𝑈2 =
+ (
) + 𝐻т∞ ∙ 𝑔
2
2
4,3 ∙ 1,93
4,3 ∙ 1,93 2
𝑈2 =
+ √(
) + 118 ∙ 9,81 = 38,4 м/с
2
2
Коэффициент загромождения потока лопатками на выходе из рабочего
колеса:
𝜓2 = 1 −
𝛿2 ∙ 𝑧л
,
𝜋 ∙ 𝑑2 ∙ 𝑠𝑖𝑛𝛽2л
где 2 – толщина лопаток рабочего колеса: для литых рабочих колес 2
= (0,015-0,018)d2; для рабочих колес со штампованными лопатками 2 =
(0,003- 0,004)d2.
Толщина лопатки на выходе из рабочего колеса равна:
𝛿2 = 0,015 ∙ 𝑑2 = 0,0165 м
Примем 𝛿2 = 17 мм
𝜓2 = 1 −
0,017 ∙ 8
= 0,96.
3,14 ∙ 1,1 ∙ 𝑠𝑖𝑛27
Уточненный коэффициент, учитывающий влияние конечного числа
лопаток рассчитывается по формуле:
1
𝜇=
1+
= 0,75.
1,2 1 + 𝑠𝑖𝑛27
)
8 (
0,36 2
1−(
1,10)
Проверка числа лопаток рабочего колеса:
𝑧л = К ∙
𝑑2 + 𝑑1
𝛽2л + 𝛽1л
∙ 𝑠𝑖𝑛 (
),
𝑑2 − 𝑑1
2
где К = 6,5 – для литых рабочих колес; К ≥ 8 – для рабочих колес со
штампованными лопатками.
𝑧л = 6,5 ∙
1,1 + 0,36
27 + 21
∙ 𝑠𝑖𝑛 (
) = 5,2.
1,1 − 0,36
2
Уточнение диаметра и ширины межлопастного канала на выходе из
рабочего колеса:
𝑑2 =
где 𝜔 =
𝜋∙𝑛
30
=
3,14∙665
30
= 69,6 1/с
𝑑2 =
𝑏2 =
2 ∙ 𝑈2
,
𝜔
2 ∙ 38,4
= 1,10 м,
69,6
𝑄
0,55
=
= 0,038 м.
𝜓2 ∙ 𝜋 ∙ 𝑑2 ∙ 𝑉м2 0,96 ∙ 3,14 ∙ 1,10 ∙ 4,30
Вывод: Определили основные размеры на выходе из рабочего колеса.
Скачать