Рассчитать рабочее колесо насоса для подачи Q = 280 м3/ч воды с температурой Т = 296 К под избыточным давлением р2 = 250 кПа при давлении на входе р1 = 10 кПа

1) Определяем напор насоса
Н=р2-р1ρ⋅g=250000-100001000*9,81=24,46 м
где р1, р2 – давление на входе и выходе насоса, соответственно, Па;
ρ – плотность воды, ρ = 1000 кг/м3.
2) Определяем коэффициент быстроходности по формуле
ns=3,65n⋅QH34=3,65*1435*280360024,4634=132,79
где Q – объемная подача, м3/с.
3) Определим объёмный КПД
ηo=11+a⋅ns-23=11+0,68*132,79-23=0,97
где а – безразмерный коэффициент для центробежных насосов, а=0,68.
4) Приведённый диаметр определяем по формуле
D1п≈4,253Qn=4,25*328036001435=0,166 м
5) Гидравлический КПД
ηГ=1-0,42(lgD1п-0,172)2=1-0,42lg0,166-0,1722=0,90
Принимаем механический КПД ηм = 0,93.
6) Полный КПД насоса
η=ηо⋅ηГ⋅ηм=0,97*0,90*0,93=0,79
7) Мощность на валу
N=ρ⋅Q⋅g⋅H1000*η=1000*0,078*9,81*24,461000*0,79=23,69 кВт
8) Крутящий момент определяем по формуле
M=9550Nn=9550*23,691435=157,32 Н*м
где N – мощность на валу насоса, кВт;
n – частота вращения вала насоса, об/мин.
Переводим единицу измерения крутящего момента Н∙м в Н∙см
157,32 Н*м=15732 Н*см
8) Диаметр вала по формуле
dВ=30,102М0,2⋅150=30,102*157320,2*150=3,72 см
Принимаем диаметр ступицы колеса
dст=1,4dВ=1,4*3,72=5,21 см
9) Диаметр входа в колесо Do определяют по приведённому диаметру
Do=D1п2+dст2=16,62+5,212=17,42 см
10) Диаметр входа на рабочие лопасти
D1=Do+20=17,42+2,0=19,42 см
В последней формуле увеличение диаметра на 20 мм производится с целью вынесения входной кромки рабочей лопасти из зоны поворота потока в область плоского течения.
Длина ступицы конструктивно
lст=1,2...1,4⋅dст=1,4*0,0521=0,073 м
11) Окружная скорость на входе в каналы рабочего колеса
u1=π⋅D1⋅n60=3,14*0,1942*143560=14,58 м/с
12) Скорость входа в рабочее колесо
co=4Qηo⋅π⋅Do2-dст2=4*0,0780,97*3,14*(0,17422-0,05212)=3,08 м/с
13) Из входного параллелограмма, полагая c1 = c1r = co, получаем входной угол
tgβ1=c1u1=0,2110
arctgβ1=11,9 гр
14) Приняв угол атаки i = 4, получим угол лопасти на входе
β1л=β1+i=11,9+4=15,9
β2=β1л+20=15,9+2=17,9
15) Ширина b1 лопасти на входе определяется из уравнения расхода
b1=QНπ⋅D1⋅c1⋅μ1=0,0783,14*0.1962*3,08*0,9=0,046 м
где μ1 – коэффициент стеснения входного сечения кромками лопастей,
μ1 ≈ 0,9.
16) Далее выполняется расчёт выходных элементов рабочего колеса