123007 (Гидравлический расчет проточной части центробежного насоса НЦВС 40/30)

Содержание

1. ОПИСАНИЕ ЦЕНТРОБЕЖНОГО НАСОСА

2. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ПРОТОЧНОЙ ЧАСТИ ЦЕНТРОБЕЖНОГО НАСОСА НЦВС40/30

2.1 Расчет основных параметров насоса

2.2 Определение основных размеров рабочего колеса

2.3 Профилирование канала рабочего колеса в меридиальном сечении

2.4 Профилирование лопаток рабочего колеса

2.5 Расчет спиральной камеры кругового сечения

2.6 Подвод жидкости к рабочему колесу

2.7 План скоростей потока жидкостей на входе и выходе рабочего колеса

2.8 Определение осевых сил и выбор устройства для уравнения осевых сил

2.9 Расчет объемных потерь

2.10 Расчет мощности электродвигателя

2.11 Построение напорных характеристик

2.12 Выбор материалов для основных частей насоса

3. РАСЧЕТ ДЕТАЛЕЙ НАСОСА НА ПРОЧНОСТЬ

3.1 Расчет на прочность вала насоса

3.2 Пример расчета на прочность вала насоса типа НЦВ 40/30

3.3 Проверка прочности шпоночного соединения

3.4 Расчет колеса насоса на прочность

3.5 Расчет лопатки рабочего колеса на прочность

3.6 Расчет прочности корпуса насоса

4. ЭКСПЛУАТАЦИЯ И ОБСЛУЖИВАНИЕ ЦЕНТРОБЕЖНОГО НАСОСА НЦВ 40130

5. НАЗНАЧЕНИЕ И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ БАЛЛАСТНОЙ СИСТЕМЫ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Описание центробежного насоса НЦВС 40/30

Подача насоса	М3/ч	40
Напор	М	30±3%
Давление на входе в насос	МПа	0,15
Тип эдектродвигателя	В	П32М
Мощность электродвигателя	кВт	11
Напряжение	V	220
Частота вращения	Мин-1	3000
Исполнение электродвигателя		В3
Внешняя утечка через уплотнения	Л/2	3
Кпд насоса	% не менее	50
Масса сухого насоса	кг	210
Кавитационный запас	М	4
Коэффициент быстроходности		121
Перекачиваемая среда пресная: морская вода
Размеры -Высота длина агрегата -Диаметр входного патрубка -Диаметр выходного патрубка
	мм	750
	мм	80
	мм	80

Конструкция и принцип работы насоса

Электронасос представляет собой моноблок, состоящий из одноступенчатого центробежного насоса и электродвигателя.

Центробежный насос состоит из корпуса, крышки, колеса, фонаря, узла уплотнения.

Корпус насоса прикреплен к фонарю, который прикреплен на фланец электродвигателя.

Рабочее колесо насажено на удлиненный конец электродвигателя и укреплено по средствам шпонки, шайбы и гайки рабочего колеса.

Вал электродвигателя защищен от подноса сальниковой набивкой, защитной втулкой.

Подвод перекачиваемой жидкости осевой. С помощью колена его можно сделать радиальным.

В крышке корпуса установлено мягкое или торцовое уплотнение, к которому из напорной полости подводится жидкость для образования гидравлического затвора и охлаждения.

Крепление электронасоса к судовому фундаменту. Осуществляется одним из трех видов фундамента: нижнем, среднем, боковом.

На электронасос закреплена стрелка, указывающая вращение вала. Принцип работы насоса заключается в следующем:

- Жидкость получает движение от непрерывного вращения рабочего колеса, под действием центробежной силы, развивающейся в колесе, при его вращении, отбрасываются от центра колеса к периферии, перемещать вдоль лопаток, поступает в спиральный отвод, а из него в напорный патрубок.

Электронасос работает при снижении подачи до 10% от номинальной и увеличении подачи до максимальной. С учетом допускаемой нагрузки электродвигателя и без кавитационной работы.

2. Гидравлический расчет проточной части центробежного насоса НЦВС 40/30

2.1.1Расчет основных параметров насоса

Выбор системы насоса определяется коэффициентом быстроходности по формуле

- угловая скорость С^-1

h = частота вращения, мин^-1

Q_S – подача, м³/с

H – напор, дм/кг

η_S =

Практика показывает, что коэффициент быстроходности (η_S) судового насоса с удовлетворительным КПД должен быть в пределах:

η_S = 80-150; .

В нашем случае принимаем:

(Рис. 2.1.)

2.1.2 Критический кавитационный запас энергии определяется по формуле:

дм/кг, где

g – ускорение сил тяжести, м³/с

ρ – плотность перекачиваемой жидкости, кг/м³

Р_а – давление на выходе, Па

Р_n – давление парообразование при заданной температуре, Па

А – коэффициент запаса

H_Bc-геометрическая высота всасывания, м

h_Tn- гидравлические потери в прямом трубопроводе, Дм/кг

А = 2; Н = 4 м; Р_а = 9,8 · 10⁴ Па;

Принимаем

h_Тn= 15 дм/кг

дм/кг

1. Максимально допустимая частота вращения определяется по формуле

мин^-1, где

С_кр – кавитационный коэффициент быстроходности, выбирается в зависимости от n_S: для циркулярного насоса С_кр = 1000÷Q₁ – принимаем равным Q_Tk имеет колесо с односторонним всасыванием.

мин^-1

Рабочая частота меньше максимальной.

1. Приведенный диаметр входа в колесо определяется по формуле:

мм

D₁прав – mm

n= мин^-1

D₁прав = 4 · 10³ · = 61,9 мм

1. Гидравлический КПД насоса определяется по формуле Ламакина А. А.

, где

D₁прав – мм

1. Объемный КПД насоса определяется по формуле

1. Максимальный КПД насоса

Механический КПД насоса принимается:

Принимаем η_мех=0,95

1. Полный КПД насоса

1. Мощность, потребляемая насосом (колесом)

кВт

вт

1. Мощность на валу электродвигателя с учетом 10% запаса

N_ДВ=1,1·N кВт

N_ДВ=1,1·4425,69=4868,26 вт

2.2 Определение основных размеров рабочего колеса

2.2.1 Крутящий момент на валу насоса.

Н,М, где (2.10)

η– обороты вала насоса, Мин^-1

кгс · м = 26,13 Н.М

2.2.2 Диаметр вала насоса

М., где

Z_кр – допускаемое значение напряжения на кручение для стальных валов, Z_кр= 130 кг/см²

см

2.2.3 Диаметр вала с учетом шпонки, определяется d_в

d_в= 3,2 см = 0,032 м

2.2.4 Концевой диаметр втулки колеса

d_вт=(1,25 – 1,45) · d_в мм

d_вт=(1,35 ·0,032) = 0,0432 м

2.2.5 Расчетная производительность колеса с учетом потерь

2.2.6 Скорость жидкости во входе сечений рабочего колеса в первом приближении определяется по формуле Руднева С. С.

м/с, где

Q´ - м³/с

η – мин^-1

м/с

2.2.7 Диаметр выхода в колесо

(м)

D₀=0,619² + 0,0432² = 0,0755 м

2.2.8 Окончательная скорость выхода:

м/с

м/с

2.2.9 Радиус средней точки входной кромки лопатки:

м

м

2.2.10 Меридиальная составляющая абсолютной скорости потока до стечения сечения лопасти принимается равной скорости на выходе:

С´_м= с₀=3,82 м/с

2.2.11 Ширина водного сечения канала в меридиальном сечении определяется из уравнения неразрывности:

м

2.1.12 Коэффициент смещения сечения телом лопаток:

К₁= 1,1 – 1,15

Принимаем К = 1,15

2.2.13 Меридиальная составляющая абсолютной скорости с учетом стеснения сечения телом лопаток:

С_m1 = K₁ · C´m м/с

С_m1 = 1,15 · 3,82 = 4,39 м/с

2.2.14 Переносная скорость при входе в кольцо:

м/с

U₁ = 3,14 · 0,0,3 = 9,42 м/с

2.2.15 Входной угол без ударного поступления потока на лопатку определяется по формуле:

Β_1.0 = 27°

2.2.16 Угол атаки (угол между направляющим β_1.0 лопатки и относительной скоростью W₁).

Для уменьшения гидравлических сил, потерь в области рабочего колеса и увеличении его кавитационных свойств при проектировании насосов принимают угол атаки, равный:

δ = 3 : 8^°

Принимаем: δ = 7°

2.2.17 δ и β_1.0 определяем входной угол наклона лопатки.

β₁ = β_1.0 + δ

β₁ = 27+7=34°

2.2.18 Геометрический напор колеса

дж/кг

дж/кг

2.2.19 окружная скорость в первом приближении

м/с, где

К_u2 – коэффициент отношения окружной составляющей абсолютной скорости при выходе потока из колеса U₂. Принимаем К_u2 = 0,5

м/с

2.2.20 Наружный радиус колеса в первом приближении

м

м

2.2.21 Меридиальная составляющая абсолютной скорости потока на выходе из колеса без учета стеснения: