Зміст
ОПИС ВІДЦЕНТРОВОГО НАСОСА
ГІДРАВЛІЧНИЙ РОЗРАХУНОК ПРОТОЧНІЙ ЧАСТИНИ ВІДЦЕНТРОВОГО НАСОСА НЦВС40/30
2.1 Розрахунок основних параметрів насоса
2.2 Визначення основних розмірів робочого колеса
2.3 Профілювання каналу робочого колеса в меридіальному перерізі
2.4 Профілювання лопаток робочого колеса
2.5 Розрахунок спіральної камери кругового перерізу
2.6 Підведення рідини до робочого колеса
2.7 План швидкостей потоку рідин на вході і виході робочого колеса
2.8 Визначення осьових сил і вибір пристрою для рівняння осьових сил
2.9 Розрахунок об'ємних втрат
2.10 Розрахунок потужності електродвигуна
2.11 Побудова напірних характеристик
2.12 Вибір матеріалів для основних частин насоса
3. РОЗРАХУНОК ДЕТАЛЕЙ НАСОСА НА МІЦНІСТЬ
3.1 Розрахунок на міцність валу насоса
3.2 Приклад розрахунку на міцність валу насоса типу НЦВ 40/30
3.3 Перевірка міцності шпоночно з'єднання
3.4 Розрахунок колеса насоса на міцність
3.5 Розрахунок лопатки робочого колеса на міцність
3.6 Розрахунок міцності корпусу насоса
4. ЕКСПЛУАТАЦІЯ ТА ОБСЛУГОВУВАННЯ ВІДЦЕНТРОВОГО НАСОСА НЦВ 40130
5. ПРИЗНАЧЕННЯ І ПРИНЦИП ДІЇ баластної системи
СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ
1. Опис відцентрового насоса НЦВС 40/30
Подача насоса | М 3 / год | 40 |
Напір | М | 30 ± 3% |
Тиск на вході в насос | МПа | 0,15 |
Тип едектродвігателя | У | П32М |
Потужність електродвигуна | кВт | 11 |
Напруга | V | 220 |
Частота обертання | Хв -1 | 3000 |
Виконання електродвигуна | В3 | |
Зовнішня витік через ущільнення | Л / 2 | 3 |
Ккд насосу | % Не менше | 50 |
Маса сухого насоса | кг | 210 |
Кавітаційний запас | М | 4 |
Коефіцієнт швидкохідності | 121 | |
Перекачувана середу прісна: морська вода | ||
Розміри -Висота довжина агрегату -Діаметр вхідного патрубка -Діаметр вихідного патрубка | ||
мм | 750 | |
мм | 80 | |
мм | 80 | |
Конструкція і принцип роботи насоса
Електронасос представляє собою моноблок, що складається з одноступінчастого відцентрового насоса та електродвигуна.
Відцентровий насос складається з корпусу, кришки, колеса, ліхтаря, вузла ущільнення.
Корпус насоса прикріплений до ліхтаря, який прикріплений на фланець електродвигуна.
Робоче колесо насаджено на подовжений кінець електродвигуна й зміцнена за коштами шпонки, шайби і гайки робочого колеса.
Вал електродвигуна захищений від підноса сальникової набиванням, захисної втулкою.
Підведення перекачується рідини осьової. За допомогою коліна його можна зробити радіальним.
У кришці корпусу встановлено м'яке або торцеве ущільнення, до якого з напірної порожнини підводиться рідина для утворення гідравлічного затвора та охолодження.
Кріплення електронасоса до суднового фундаменту. Здійснюється одним з трьох видів фундаменту: нижньому, середньому, бічному.
На електронасос закріплена стрілка, яка вказує обертання валу. Принцип роботи насоса полягає в наступному:
- Рідина отримує рух від безперервного обертання робочого колеса, під дією відцентрової сили, що розвивається в колесі, при його обертанні, відкидаються від центру колеса до периферії, переміщати вздовж лопаток, надходить в спіральний відвід, а з нього в напірний патрубок.
Електронасос працює при зниженні подачі до 10% від номінальної і збільшенні подачі до максимальної. З урахуванням допустимої навантаження електродвигуна і без кавітаційної роботи.
2. Гідравлічний розрахунок проточної частини відцентрового насоса НЦВС 40/30
2.1.1Расчет основних параметрів насоса
Вибір системи насоса визначається коефіцієнтом швидкохідності за формулою
- Кутова швидкість С -1
h = частота обертання, хв -1
Q S - подача, м 3 / с
H - напір, дм / кг
η S =
Практика показує, що коефіцієнт швидкохідності (η S) суднового насоса з задовільним ККД повинен бути в межах:
η S = 80-150; .
У нашому випадку приймаємо:
(Мал. 2.1.)
2.1.2 Критичний кавітаційний запас енергії визначається за формулою:
дм / кг, де
g - прискорення сил тяжіння, м 3 / с
ρ - щільність рідини, що перекачується, кг / м 3
Р а - тиск на виході, Па
Р n - тиск пароутворення при заданій температурі, Па
А - коефіцієнт запасу
H Bc-геометрична висота всмоктування, м
h Tn - гідравлічні втрати в прямому трубопроводі, Дм / кг
А = 2; Н = 4 м; Р а = 9,8 · 10 4 Па;
Приймаються
h Т n = 15 дм / кг
дм / кг
Максимально допустима частота обертання визначається за формулою
хв -1, де
З кр - кавітаційний коефіцієнт швидкохідності, вибирається в залежності від n S: для циркулярного насоса З кр = 1000 ÷ Q 1 - приймаємо рівним Q Tk має колесо з одностороннім всмоктуванням.
хв -1
Робоча частота менша від максимальної.
Наведений діаметр входу в колесо визначається за формулою:
мм
D 1 прав - mm
n = хв -1
D 1 прав = 4 · 10 3 · = 61,9 мм
Гідравлічний ККД насоса визначається за формулою Ламакіна А. А.
, Де
D 1 прав - мм
Об'ємний ККД насоса визначається за формулою
Максимальний ККД насоса
Механічний ККД насоса приймається:
Приймаються η хутро = 0,95
Повний ККД насоса
Потужність, споживана насосом (колесом)
кВт
вт
Потужність на валу електродвигуна з урахуванням 10% запасу
N ДВ = 1,1 · N кВт
N ДВ = 1,1 · 4425,69 = 4868,26 вт
2.2 Визначення основних розмірів робочого колеса
2.2.1 Крутний момент на валу насоса.
Н, М, де (2.10)
η-оберти вала насоса, Мін -1
кгс · м = 26,13 Н.М
2.2.2 Діаметр валу насоса
М., де
Z кр - допустиме значення напруги на кручення для сталевих валів, Z кр = 130 кг / см 2
см
2.2.3 Діаметр валу з урахуванням шпонки, визначається d в
d в = 3,2 см = 0,032 м
2.2.4 Кінцевий діаметр втулки колеса
d вт = (1,25 - 1,45) · d в мм
d вт = (1,35 · 0,032) = 0,0432 м
2.2.5 Розрахункова продуктивність колеса з урахуванням втрат
2.2.6 Швидкість рідини у вході перерізів робочого колеса в першому наближенні визначається за формулою Руднєва С. С.
м / с, де
Q '- м 3 / с
η - хв -1
м / с
2.2.7 Діаметр виходу в колесо
(М)
D 0 = 0,619 2 + 0,0432 2 = 0,0755 м
2.2.8 Остаточна швидкість виходу:
м / с
м / с
2.2.9 Радіус середньої точки вхідної крайки лопатки:
м
м
2.2.10 меридіальному складова абсолютної швидкості потоку до збігу перерізу лопаті приймається рівною швидкості на виході:
З 'м = з 0 = 3,82 м / с
2.2.11 Ширина водного перерізу каналу в меридіальному перерізі визначається з рівняння нерозривності:
м
2.1.12 Коефіцієнт зміщення перерізу тілом лопаток:
До 1 = 1,1 - 1,15
Приймаються До = 1,15
2.2.13 меридіальному складова абсолютної швидкості з урахуванням сорому перетину тілом лопаток:
З m 1 = K 1 · C 'm м / с
З m 1 = 1,15 · 3,82 = 4,39 м / с
2.2.14 Переносна швидкість при вході в кільце:
м / с
U 1 = 3,14 · 0,0,3 = 9,42 м / с
2.2.15 Вхідний кут без ударного надходження потоку на лопатку визначається за формулою:
Β 1.0 = 27 °
2.2.16 Кут атаки (кут між направляючим β 1.0 лопатки і відносною швидкістю W 1).
Для зменшення гідравлічних сил, втрат в області робочого колеса і збільшенні його кавітаційних властивостей при проектуванні насосів приймають кут атаки, що дорівнює:
δ = 3: 8 °
Приймаємо: δ = 7 °
2.2.17 δ і β 1.0 визначаємо вхідний кут нахилу лопатки.
β 1 = β 1.0 + δ
β 1 = 27 +7 = 34 °
2.2.18 Геометричний натиск колеса
дж / кг
дж / кг
2.2.19 окружна швидкість у першому наближенні
м / с, де
До u 2 - коефіцієнт відношення окружної складової абсолютної швидкості при виході потоку з колеса U 2. Приймаються До u 2 = 0,5
м / с
2.2.20 Зовнішній радіус колеса в першому наближенні
м
м
2.2.21 меридіальному складова абсолютної швидкості потоку на виході з колеса без урахування сорому:
м / с
м / с
2.2.22 Коефіцієнт стиснення потоку перетину лопатки на виході з колеса:
К 2 = (1,05 - 1,1) = 1,1
2.2.23 Ставлення відносних швидкостей входу і виходу приймаються рівними.
W 1 / W 2 = 1,15
2.24 Кут виходу лопатки визначається за обраним до: ,
щодо швидкостей за формулою:
Для сучасних насосів β 2 = 17 - 30 °
2.2.25 Найбільш вигідне число лопаток
Z = 6 лопаток
2.2.26 Коефіцієнт ψ визначається за формулою:
Ψ = (0,55 - 0,65) + 0,6 · sinβ 2
Коефіцієнт в дужках залежить від шорсткості проточної частини робочого колеса.
Ψ = (0,55 - 0,65) + 0,6 · sin 26 ° = 0,808
2.2.27 Поправочний коефіцієнт, що враховує кінцеве число лопаток, визначається за формулою:
2.2.28 Розрахунковий напір
Н ∞ (1 + Р) · Н Т Дж / кг
Н ∞ (1 +0,41) · 357,1 = 528,89 Дж / кг
2.2.29 меридіальному складова швидкості потоку c урахуванням сорому тілом лопатки на виході:
м / с
м / с
2.2.30 зовнішній радіус робочого колеса
м
2.2.31 Зовнішній діаметр робочого колеса
D 2 = 2 · R 2 м
D 2 = 2 · 0,077 = 0,154 м
2.2.32 Ширина каналу робочого колеса на виході
м
2.2.33 Товщина лопатки робочого колеса вибирається в інтервалі δ = 2 - 9. Вибираємо δ = 5 mm.
2.2.34 Перевірка попередньо обраних коефіцієнтів сорому перетину тілом лопаток
2.2.35 Відносна швидкість на вході
м / с
2.2.36 Відносна швидкість на виході
м / с
2.3 Профілювання каналу робочого колеса в меридіальному перерізі
Застосовується лінійний закон зміни С 'm 1 до значення С' m 2 в функції від радіуса R.
R вх = 0,03 м = R 1
R вих = 0,077 м = R 6
C m вх = 3,82 м / с
C m вих = 3,06 м / с
Закон зміни ширини каналу Bi залежно від З mi має вигляд:
Зміна C mi від R i і B i від З mi і R i як С mi = f (R 1) та B i = f (C mi; R 1)
Можна змінити в табличній формі. (Табл. 2.3.1.)
Таблиця 2.3.1. Профілювання каналу робочого колеса
№ | R i (м) | З mi (М / с) | У i (м) |
1 | 0,03 | 3,799 | 0,016 |
2 | 0,0394 | 3,611 | 0,0128 |
3 | 0,0448 | 3,435 | 0,0109 |
4 | 0,0582 | 3,259 | 0,0096 |
5 | 0,0676 | 3,083 | 0,0087 |
6 | 0,077 | 2,906 | 0,0081 |
2.4 Профілювання лопаток робочого колеса
Для створення більш сприятливих умов для безвідривного протікання контуру лопатки потоком беруть лінійний закон зміни відносної швидкості W в залежності від радіуса колеса R 1
W = f (R)
W вх = W 1 = 10,5 (м / с)
W вих = W c = 9,1 (м / с)
Закон зміни W від К має вигляд
W = 9,9 - 3,23 · R 1
Маючи функцію лопатки W = f (R) і C mi = f (R) і значення рідини лопатки δ 1, можна визначити кут нахилу лопатки:
,
де .
Залежність кута нахилу лопатки від меридіальному складової абсолютної швидкості і радіуса буде мати вигляд:
Приріст центрального кута
,
де d · R i - приріст радіуса
β i і β i + 1 - значення підінтегральної функції на початку і кінці ділянки
Δφ i - приріст центрального кута.
Значення центрального кута визначається інтегруванням:
Сумарне значення центрального кута визначається за формулою
Розрахунок профілю лопатки зводимо в таблиці 2.4.1.
Таблиця 2.4.1. Розрахунок профілю лопатки
№
1
2
3
4
5
6
R i
0,03
0,039
0,048
0,058
0,0676
0,077
B
0,016
0,0128
0,1092
0,0096
0,0087
0,0081
C'm
3,799
3,611
3,495
3,959
3,083
2,906
W
10,5
10,22
9,94
9,66
9,38
9,1
C'm / W
0,362
0,553
0,346
0,337
0,329
0,319
T
0,031
0,0412
0,0511
0,0609
0,0707
0,0806
δ