1.53. Окружная скорость рабочего колеса на диаметре .

Дата: 2025-05-01; Просмотры: 3

Оценка:

0.00 из 5.00 — оценок

Скачиваний: 0

Скачать

1.54.

Меридиональная составляющая абсолютной скорости потока на выходе колеса (из уравнения неразрывности) с учетом стеснения потока лопатками:

1.55. Окружная составляющая абсолютной скорости потока на выходе колеса для бесконечного числа лопастей (из треугольника скоростей) [1]:

1.56. Окружная составляющая абсолютной скорости потока на выходе колеса для конечного числа лопастей при отсутствии закрутки на входе в рабочее колесо (из основного уравнения лопастных насосов) [1]:

1.57. Угловой шаг лопатки [1]:

1.58. Угол охвата лопатки (угол между точками струек на входной и выходной кромках лопатки) [5]:

Конструктивно принимаем

1.59. Ширина канала колеса в меридиональном сечении на диаметре D₁ [1]:

,

Из конструктивных соображений .

ПОСТРОЕНИЕ МЕРИДИОНАЛЬНОГО СЕЧЕНИЯ РАБОЧЕГО КОЛЕСА И ГРАФИКА ПЛОЩАДЕЙ

Вычерчиваем меридиональное сечение так, чтобы боковые очертания состояли из отрезков прямых и дуг круга. Строим нормальные сечения меридионального потока, изображаемые на чертеже нормальной линией (рис.1,а).

а	б

Рис.1. Построение меридионального сечения

Для этого вписываем окружности (рис.1,а) и из их центров в точки касания проводим радиусы. За нормальную линию может быть приближенно принята дуга АЕВ (рис.1,б), касающаяся радиусов ОА и ОВ в точках А и В. График F(l) строится так: от входа к выходу, вдоль линии центров l вписанных окружностей через шаг, равный, например, 1 см (точки намечаются измерителем на этой линии и на оси абсцисс графика F(l)), подсчитывается длина дуги нормальной линии lп. Поверхность вращения, образованная этой нормальной линией, дает площадь сечения F канала колеса. Приближенно длина дуги равна

,(61)

где ; .

Площадь сечения канала равна

,(62)

где – радиус центра тяжести дуги l_п.

Центр тяжести дуги расположен на прямой ОС, перпендикулярной хорде АВ, в точке D, отстоящей от точки С на расстоянии CD=ОС/3. На участке поворота потока площадь F следует увеличить на 20-40% по сравнению с площадью сечения горловины колеса для компенсации стеснения проходной площади лопатками, которые начинаются в этой области. Кроме того, на повороте возникает неравномерное распределение скоростей по сечению из-за кривизны канала. Возрастание площади сечения канала на участке поворота приводит к увеличению радиуса кривизны внешнего очертания канала и, следовательно, к более равномерному распределению скоростей по сечению. Это уменьшает гидравлические потери.

Результаты расчетов сведем в табл.1, в которой значения s, t, R_ц , l_п и l(длина вдоль линии центров от входа) снимаются с чертежа (см. прил.1).

Таблица 1. Результаты расчета для построения меридионального сечения.

По результатам расчетов строим график зависимости F(l) (см. прил.2).

1.

РАЗБИЕНИЕ ПОВЕРХНОСТЯМИ ТОКА

В основе приближенного построения поверхностей тока лежат предположения:

· поверхности тока являются поверхностями вращения, независимо от воздействия лопаток на поток;

· в качестве нормальных линий к искомым поверхностям тока условно принимаем нормальные линии, полученные ранее;

· принимаем равномерное распределение меридиональной слагающей абсолютной скорости вдоль нормальной линии.

Все это достаточно справедливо для радиальных рабочих колес. Отклонение от строгого решения будет тем больше, чем больше n_s.

Для линии 0-0 на входе (горловина колеса) имеем:

Далее двигаясь от входа к выходу, разбиваем нормальные линии на участки, образующие равные площади вращения.

Площади определяются:

,

где r_i, - см. рис.2.

Рис. 2. Построение промежуточных поверхностей тока

Результаты расчета сведем в табл.2.

Таблица 2.

Разбиение поверхностями тока представлено в приложении 3.

2. РАЗБИЕНИЕ НА ПАРАЛЛЕЛИ

При проведении меридианов выбирают Δφ =5⁰-10⁰. Радиус R удобно выбирать так, чтобы ΔS выражалось круглым числом миллиметров. Независимо от размеров проектируемого колеса радиус R следует выбирать в диапазоне от 150 до 200 мм. Выражая Δφ в градуса, получим:

где ΔS=34мм; Δφ=10⁰; ΔL=20мм.

Результаты расчетов сведем в таблицу 3.

Таблица 3.

Графическое изображение разбиения на параллели приведено в приложении 4.

3.

ПОСТРОЕНИЕ ПЛАНОВ СКОРОСТЕЙ

5.1. Построение планов скоростей на входе в рабочее колесо.

Строим три плана скоростей, т.к. на входе имеем три поверхности тока c, a и е, и определяем относительную скорость W₁ и угол β₁. Предварительная закрутка потока отсутствует. Построение ведем в соответствии с методикой, описанной в [5] (см.прил.5). Результаты вычислений сведем в таблицу 4.

Таблица 4.

Здесь:

· U₁ – окружная скорость на входе в рабочее колесо;

· υ_м1 – меридиональная составляющая абсолютной скорости на входе в рабочее колесо;

· W₁ – относительная скорость на входе в рабочее колесо.

5.2. Построение плана скоростей на выходе рабочего колеса.

Построим план скоростей на выходе рабочего колеса в соответствии с методикой, описанной в [5] (см.прил.6) по известным величинам: β_2л, U₂, υ_м2, υ_м2∞, υ_u2, υ_u2∞. Из плана скоростей найдем значения неизвестных углов и скоростей. Результаты сведем в таблицу 5.

Таблица 5.

Здесь:

· U₂ – окружная скорость на выходе из рабочего колеса;

· υ₂ – абсолютная скорость жидкости на выходе из рабочего колеса;

·

υ_м2 – меридиональная составляющая абсолютной скорости на выходе из рабочего колеса;

· υ_u2 – окружная составляющая абсолютной скорости на выходе из рабочего колеса;

· W₁ – относительная скорость на входе в рабочее колесо.

4.

ПОСТРОЕНИЕ КОНФОРМНОЙ ДИАГРАММЫ

Поверхность тока представляет собой поверхность вращения, которая в общем случае не развертывается на плоскость. Это затрудняет профилирование лопатки, т.е. построение линии пересечения поверхности лопатки с поверхностями тока. Поэтому широкое распространение получило конформное отображение поверхности тока на поверхность вращения, которую можно развернуть на плоскость. Такой поверхностью будет коническая поверхность и в пределе – плоскость перпендикулярная оси, а так же круглый цилиндр. Под конформным отображением одной поверхности на другую понимается такое соответствие точек поверхностей, при котором величина угла между любыми пересекающимися линиями сохраняется.

У лопатки имеются две поверхности, называемые лицевой и тыльной. Вследствие конечной толщины лопатки форма этих поверхностей различна. Задача профилирования – найти обе поверхности лопатки. В качестве расчетной следует принять среднюю поверхность между лицевой и тыльной сторонами. После расчета этой поверхности производим необходимые построения на чертеже, позволяющие изготовить обе стороны лопатки.

Струйка должна иметь монотонно изменяющийся угол от β_1л до β_2л.

Участок лопатки вблизи выхода должен иметь постоянный угол β_2л на длине примерно , где - угловой шаг лопатки.

Угол охвата лопатки Θ должен быть больше шагового угла лопаток. Описание построения конформной диаграммы приведено в [6].

Для построения принимаем

ΔS=30мм;

Δφ=10⁰;

ΔL=20мм.

Конформная диаграмма приведена в приложении 6.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате выполнения курсовой работы выбран тип насоса и рабочего колеса, проведен расчет основных конструктивных параметров насоса, построено меридиональное сечение рабочего колеса, построены планы скоростей на входе и выходе рабочего колеса. Также построена конформная диаграмма по результатам разбиения меридионального сечения на струйки тока и параллели.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Михайлов А.К., Малюшенко В.В. Конструкция и расчет центробежных насосов высокого давления. М.: Машиностроение, 1971, 304с.

2. Башта Т. М., Руднев С. С., Некрасов Б. Б. и др. Гидравлика, гидромашины и гидроприводы. М.: Машиностроение, 1982, 423с.

3. Ломакин Н.А. Центробежные и осевые насосы. М.: Машиностроение, 1966, 364с.

4. Байбаков О.В. и др. Лабораторный курс гидравлики, насосов и гидропередач. М.: Машиностроение, 1974, 416с.

5. Руднев С.С, Матвеев И.В. Методическое пособие по курсовому проектированию лопастных насосов. М.: изд. МВТУ им. Н.Э. Баумана, 1974, 71с.

6. Воронов С.А., Микипорис Ю.А. Расчет и проектирование рабочего колеса лопастного насоса. Владимир, изд. ВПИ, 1989, 35с.