Судовые гидравлические машины

 

  График 1 Напорные характеристики насоса 

 

  Точка пересечения  этих характеристик определяет режим  совместной работы насос-сеть. В данном случае такими параметрами являются:

H=620 Дж/кг и Q=0,0305 . 

 

2. Расход  спирального отвода

 

1. . Определение размеров входного сечения спирального канала

 

  Входное сечение спирального канала представляет собой цилиндрическую поверхность  шириной b₃ и радиусом R₃. Определим ширину сечения спирального канала b₃ (м) и радиус R₃ 

b₃ = b₂+0,03*D₂ = 0,015+0,03*0,233 = 0,022 м 

R₃ = 1,07* R₂ = 1,07*0,115 =0,123546 м

  Примечание. Значение “ 1,07 “ ,было выбрано для обеспечения более низкого шума и вибрации. 

2.2. Расчет и построение кривой пропускной способности 

Выполним расчет кривой пропускной способности в  табличной форме. 

Таблица 2 Расчет кривой пропускной способности 

 

  Примечание : При расчете были использованы ниже приведенные формулы, а также толкование обозначений, значение примем равное 40⁰ а приращение радиуса равное 0,005м. 
 
 
 

 где

м

  где 

= 2 

-постоянная спирального канала

Q_i – текущее значение расхода среды

Расчет Q_i был 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

 

  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_c были сняты с чертежа и занесены в таблицу

  Таблица 4 Размеры контрольных сечений  спирального канала

 

  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 , =-1,7 найдены 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 b P₂ 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.