Синярев Г.Б., Добровольский М.В. Жидкостные ракетные двигатели. Теория и проектирование, 1957 г. (1240838), страница 91
Текст из файла (страница 91)
й ас РАсчет нАсОсОВ, пРименяемых В жРд Порядок расчета центробежного насоса Инженерный расчет центробежного насоса должен дать его основ ные размеры, если заданы напор насоса О в м и производительность я в маусек. При этом число оборотов может быть задано. Тогда из расчета на кавитацию нада найти давление на входе, обеспечивающее бескавитационную работу насоса. Если же число оборотов подлежит определению, то его надо найти из расчета на кавитацию, предварительно оценив условия работы насосов на ракете и выбрав рациональное значение давления в баках.
Требуется определить следующие размеры насоса: с1.т; Ро', Рп Ь|,' йт', 1)е, Ее, Ь;, Рн., форму колеса в меридиональном сечении, профиль лопаток, размеры улитки, а также мощность и к. п. д. насоса. Расчет насоса проводится в следующем порядке '. 1. Находится коэффициент быстроходности и, по формуле (1Х. 77).
2. Задается величина объемного к. п. д. А. А. Ломакин рекомендует следующую формулу для определе- ниЯ 91е.' (1Х. 123) 1+ О,абп Однако эта формула не пригодна для насосов малых размеров (авиационные ЖРД), которые в виду большой относительной величины зазоров имеют значительно ббльшие перетекания. Так, для насосов авиационных ЖРД значение объемного к. п.
д. составляет т1,=0,4 — 0,6. Поэтому при выборе объемного к. п. д. необходимо или использовать данные близкого по конструкции и размерам насоса или производить специальные расчеты утечек через уплотнения. 3. Находится приведенный диаметр с)т, по формуле (1Х. 84) и опРеделЯетсЯ Расчетный гидРавлический к. п. д, насоса Р1е по фоРмУ- ле (1Х. 102).
4. Принимается значение механического к. п. д. ть,. 6. Определяется полный к. п. д. насоса по формуле (1Х. 105). 6. Подсчитывается мощность, затрачиваемая на привод насоса, по формуле (1Х. 106). 7. Определяется крутящий момент на валу насоса и диаметр вала М„р — — 71 620 — кгсм, (1Х.124) где У выражается в л. с. и п в об/мии. А. А. Лом а к ни, 1~ентробежные н пропеллерные насосы, ГОНТИ, 1950 47З По величине крутящего момента и допускаемого напряжения с находится диаметр вала насоса а а'4 ар — см.
вала (1Х.125)а 10. Определяются размеры входа ~в насос Рв, входа на колесо Р, и ширины колеса Ьь При определении этих размеров следует иметь в виду, что во входной части колеса скорость движения жидкости должна оставаться постоянной или несколько увеличиваться при входе на лопатки, а канал, поворачивающий поток на лопатки, делается плавным. Поэтому размеры Рв, Р, и Ьа тесно связаны между собой и находятся в определенном соответствии.
Они уточняются при вычерчивании колеса насоса. Величина диаметра входа на колесо определяется в соответствии с формулой (1Х. 83) Р ~/ ра ),(а Скорость движения жидкости на входе составит са е. — м/сел, 0в (Ра Е2 ) Ра 4 ьв ва 4 ьв где величины Рь„Ра и а7 подставляются ~в метрах.
Затем по принятой форме колеса определяется величина Р„котоРая или равна Ра в (для лопаток с прямыми кромками), или несколько меньше Рьв (для лопаток с наклонными кромками). Выбрав значение Р„определяют ширину входа на колесо Ьа по формуле Яв (1Х.1277 Ра(ава ' Так как коэффициент ~~, не может быть определен по формуле (1Х 87), потому что еще не известен угол 5а, то расчет ведется приближенно при условии, что Фаса=со. 479 Допускаемое напряжение на кручение а „ зависит от качества материала вала и может быть принято для стальных валов в пределах а„,=350 — 450 кгусма. 8, Йз обычных конструктивных соображений выбирается диаметр втулки.
Можно считать, что д„= (1,25 —:1,30)И„„,. (1Х. 126) 9, Действительный объемный расход жидкости через колесо определяется по формуле (1Х. 73) = — ма!сея. чо 11. Рассчитывают углы расположения лопаток на входе в колесо рь принимая приближенно значение скорости см равной см Окружная скорость и, определяется по формуле лР~и Ц,1 ~ бо Находится угол наклона вектора относительной скорости без учета стеснения лопатками входа 8,' (1Х. 128) Для назначения угла наклона лопатки определяется величина дополнительного угла атаки Ь 3'=0,30 —:0,353,', Этот угол П 3' должен учесть н увеличение скорости с1 по сравнению с си за счет стеснения лопатками входа и необходимое пРевышение 3ы над действительным углом входа йь После определения Ьр' находится 3„: 1 .=К+ М'. (1Х.
129) Затем проверяется выполнение условий проектирования входа. Дла этого по УглУ 3ы и толшине лопатки З~ (она Равна 3 — 5 мм) находится коэффициент стеснения ф, [при этом число лопаток должно быть предварительно выбрано исходя из конструкции аналогичных насосов; правильность выбора в дальнейшем проверяется по формуле (1Х. 132)). По формуле сг с,=— (ч иаходится действительная скорость с, при определенной ранее ширине лопатки Оь Эта скорость должна быть несколько больше (на 10 — 15Ч>) скорости с,; затем нз соотношения (1Х.
81) находится действительный угол 3ь Прн этом надо иметь в виду, что с, =с, (радиальный вход) и определяется действительная разность ь 8 Ь 3=3~ — йь Если она укладывается в обычную для выполненных насосов величину 4 —:6', то расчет основных размеров входа на этом заканчивается. Если это условие не выполняется, то задается новый угол 3„и производится повторение проверки угла Л 3.
12. Рассчитываются основные размеры выхода из колеса. Этот расчет ведется в два приема. Сначала проводится грубое определение размеров выхода, а затем уточнение полученных размеров. 4ВО Для грубого определения диаметра Р, пользуются соотношением Н=И (ц')в Ю (1Х.130) где и,' †приближенн значение окружной скорости на выходе из колеса им необходимой для получения заданного напора. При этом значение й можно практически для всех случаев расчета насосов выбирать равным 0,5, По найденному значению и,' и заданному числу оборотов п находится приближенное значение диаметра выхода, которое обозначим Рз' 88" г В~ = — — м.
вл (1Х. 131) Далее задаемся величиной угла выхода потока с колеса, т. е. углом лопатки 8, Угол лопатки на выходе для обычных насосов меняется в малых пределах и составляет 5э=18 —:35'. При этом меньшее значение угла 5~ имеют насосы с ббльшей удельной быстроходностью и, и наоборот. Найденный предварительно диаметр Рт и принятое значение 5, используются также для проверки ~выбранного ранее чйсла лопаток г. Для этого служит формула я=13 ' ' 81п ' 2(1З,— В,) 2 (1Х.132) О 2~и я Фз Величина фе определяется предварительно по формуле (1Х.
89). Величина Ь, должна быть такой, чтобы колесо могло быть действительно выполнено. для литых колес, наиболее часто употребляемых и насосах, величина Ь, должна быть больше 4 — 5 мм. Если полученная при расчете ширина колеса на выходе меньше этой предельно допустимой величины, то необходимо уменьшить расчетнУю скОРость с, . ПРи этом допУскаетсЯ Уменьшение са„до величины сь4=0,5с~ . 31 г г.
к синярев и м, в, добровольский 481 Эта формула получена исходя из требования обеспечить перекрытие каждой следующей лопаткой половины длины предыдущей. Это требование не является очевидным. Поэтому иногда число лопаток выбирается по величине и, насоса. Для определения ширины лопатки на выходе Ь| используется то практически установленное правило, что меридиональная скорость движения жидкости по колесу с,„должна оставаться примерно постоянной. Поэтому меридиона.чьная скорость на выходе се„должна быть примерно равна известной уже скорости с4 .
Для вычисления меридиональной скорости служит формула (1Х. 90) Имея все предварительные размеры выхода, можно приступить к их уточнению. Для этого находится теоретический напор насоса при конечном числе лопаток по определенному выше коэффициенту ть (формула (1Х.
! 01) 1 Н =— и т ~г затем определяется напор Н~, который должно иметь колесо при бесконечном числе лопаток. Для этого по формуле (1Х.96) опреде- ляется величина р, а затем по формуле (1Х. 95) находится Н,„=Н,(1+р). Воспользуемся дальше уравнением (1Х. 93) и преобразуем его следующим образом (см. фиг. 174): 7~т = = — п2 ~пз — — — /, яра 1 ( с, А" к МРа (1Х. 133) откуда 2 фри э' 121КЬр) Найдя по этой уточненной формуле и,, можно определить уточненный диаметр Рм Если расхождение в величинах Р, и Р,' невелико, то на этом расчет можно закончить, не производя дальнейшего уточнения величины,Ря.
При большом расхождении ~величин Р2 и Р,' надо вычислить новое значение сэ„и фз и снова, воспользовавшись формулами (1Х. 134) и (1Х. 131), произвести определение выходного диаметра колеса Рм 13. Производится профилирование колеса в меридиональном сечении. Исходя из полученных в расчете размеров насоса: Р„Ьь Ы,, Рэ и Ье вычерчивают меридиональное сечение колеса (желательно аналогичное меридиональному сечению насоса образца), а затем проверяют закон изменения меридиональных скоростей, который будет иметь место 'в спроектированном колесе. Для этого в меридиональное сечение колеса вписывают ряд окружностей, касающихся передней н задней его стенок (фиг. 183). Соединяя точки касания прямой, определяют величину Ь, которая принимается равной ширине колеса на радиусе )т.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
