Судовые гидравлические машины (стр. 5 из 5)

где

м

где

= 2

-постоянная спирального канала

Q_i – текущее значение расхода среды

Расчет Q_iбыл закончен на точке № 11 т.к. она стала превышать Q_р

2.3. Расчет таблицы значений расходов через контрольные сечения

Определим расход жидкости в сечениях, соответствующих определенному углу θ пользуясь зависимостью. Выполним расчет в табличной форме.

Таблица 3 Расход жидкости в сечениях спирального канала

Обозначение	№ сечения
	0	1	2	3	4	5	6	7	8
θ град	0	45	90	135	180	225	270	315	360
Qθм3\с	0	0,00375	0,0075	0,01125	0,015	0,01875	0,0225	0,02625	0,03

Примечание Сечение спирального канала расположим относительно друг друга через 45⁰

2.4. Построение действительных сечений спирального канала

Новые значения высоты контрольных сечений h_c и радиуса r_cбыли сняты с чертежа и занесены в таблицу

Таблица 4 Размеры контрольных сечений спирального канала

обозначение	№ сечение
	0	1	2	3	4	5	6	7	8
hc	0,0000	0,0104	0,0174	0,0234	0,0294	0,0344	0,0399	0,0449	0,0514
rc	0,1235	0,1339	0,1409	0,1469	0,1529	0,1579	0,1634	0,1684	0,1749

Рисунок 3 К расчету спирального отвода

2.5. Определение размеров диффузора

Площадь входного сечения диффузора, снятая с чертежа, равна

f₈ = 0,00186 м²

Расчетаем скорость потока во входном сени диффузора

С₈=Q_p/f₈ = 0,03/0,00186 = 16,164 м/с²

Пусть скорость в выходном сечении равна С₉ =3 м/с² . тогда степень расширения будет равна

K_g= С₈ / С₉ = 16,164/ 5 = 3,23

Расчетаем площадь выходного сечения диффузора

f₉ = Q_p/ С₉ = 0,03/5 = 0,006 м²

Теперь Расчетаем диаметр эквивалентного круга входного и выходного сечения

Задавая угол раскрытия ε_g = 10⁰ находим его длину

3. Объемные потери

3.1. Протечки через переднее уплотнение

Выполним расчет утечек жидкости q₁ в центробежном насосе. Принимаем однощелевое уплотнение с длиной l_у =30 мм, диаметром D_y = D₀+ 5 - 116+5 - 121 мм, с радиальным зазором b_y =0,2+ (D₀-100)-0,001= 0,2+ (116-100)-0,001 = 0,216 мм (принимаем в =0,3 мм); коэффициент трения выбираем в первом приближении λ’= 0,04.

Расчетаем коэффициент расхода μ’ в первом приближении

Расчетаем статический напор колеса

Расчетаем напор, теряемый в уплотнении

Расчетаем осевую скорость с_у жидкости в зазоре

Расчетаем окружную скорость колеса на диаметре

Коэффициент кинематической вязкости ν выбираем для воды при t= 20°С из таблица приложения равным 1,006*10^-6м²/с. Расчетаем число Рейнольдса

Расчетаем толщину ламинарного подслоя

Примечание: постоянная, имеющая структуру числа Рейнольца и определяющее место перехода ламинарного течения у стенки в турбулентное в основном потоке, для воды N = 11,5

Примем абсолютную шероховатость стенок

равной 0,02 мм. Т.к. , коэффициент трения можно расчесать по формуле

0,0597

Расчетаем коэффициент расхода во втором приближении

Расчетаем расход жидкости через уплотнение во втором приближении

Если учесть протечки q1 через переднее уплотнение, которые приводят к течению жидкости в осевом зазоре между передним диском колеса и корпусом, то напор, теряемый в уплотнении, определяется по формуле.

Примечание: коэффициенты Ку=0,132,

=1,83 , =-1,7найдены по графику, приняв расходный параметр и окружную составляющую скорости на выходе равными

Расчетаем расход жидкости через уплотнение

Расчетаем относительную величину протечки

Относительная величина протечки не превышает 5% от подачи колеса насоса что соответствует норме величины протечки. Заднее уплотнение сделаем аналогично, по этому расход жидкости через заднее уплотнение будет таким же.

4. Силы в центробежном насосе

4.1. Осевые силы

Осевая сила F_z давление жидкости на рабочее колесо складывается из осевого давления на внутреннюю F_zвн и наружную F_zн поверхности колеса. Расчетаем давления на внутреннюю поверхность колеса F_zвн.

Примечание: При расчете были использованы ниже приведенные формулы

= =0,121/2=0,0605 м

= =0,0507/2=0,0253 м

– радиус втулки колеса

Расчетаем давления на наружную поверхность колеса F_zн

Примечание: где статический напор рабочего колеса bP₂ были найдены по формулам

Расчетаем суммарную осевую силу

При износе уплотнения рабочего колеса закон распределения давления изменяется и появляется дополнительная осевая сила

, действующая на наружную поверхность рабочего колеса в пределах от R₂ до R_y

Дополнительная осевая сила

возникает постепенно по мере увеличения зазора в уплотнение.