методичка. Методика расчета насоса

№ пп	Наименование определяемой величины	Обозна-чение	Пояснения к расчету и расчетная формула	Размер-ность в системе	Пример расчета
					Насос «Г»	Насос «О»
1	2	3	4	5	6	7
1	Рабочая жидкость		I.Исходные данные		НДМГ	АТ
2	Массовый расход		Определяется при расчете камеры сгорания	кг/с	11,95	28,84
3	Полное давление на выходе насоса		+	Па	23220000	20460000
4	Минимальное полное давление на входе в насос		Задается	Па	124000	360000
5	Максимальная температура компонента на входе		Задается	К	298	298
6	Плотность компонента		Справочные данные		796	1442
7	Давление паров при		Справочные данные	Па	21200	13200
8	Кинематическая вязкость		Справочные данные			5*

9.	Объемный расход	Q			0,015	0,02
10.	Потребный напор насоса	H			29015	13950
			Определение частоты вращения и расчет шнека
11.	Кавитационный запас по давлению на входе в насос		Введением кавитационного запаса по давлению учитывается несовершенство способов определения необходимого превышения давления и отличие кавитационных свойств различных экземпляров одного и того же насоса. Обычно	МПа	0,168	0,28
12.	Допустимое кавитационное падение полного давления			МПа	0,86	2
13.	Мощность консольного насоса		Существует два типа расположения турбины: консольное и неконсольное (см. рис. 6). При консольном расположении турбины расположение насосов зависит от того, на каком газе работает турбина. Для увеличения надежности работы ТНА и пожаробезопасности к турбине, работающей на окислительном газе, ближе располагают насос окислителя, при работе на восстановительном газе – насос горючего. Для того, чтобы определить диаметры втулки шнека - , шнека - и частоту вращения необходимо знать конструктивный параметр .

				Определяется различно для консольного насоса и не консольного. Для не консольного насоса, диаметр втулки шнека которого определяется диаметром вала, передающего крутящий момент на консольный насос, dвт определяется по Nконс насос. Где: выбирается по опытным данным: для насоса окислителя =0.70.8 для насоса горючего =0.60.7	Вт
14				а) для неконсольного насоса Где - допустимое напряжение на кручение для марок сталей типа 2Х13. б. Для консольного насоса задаваясь соотношением по графику на рис. 7 находим		3,4	3,15
15	Максимально достижимая величина кавитационного Коэффициента быстроходности	Cср max		Находится по графику на рис. 7 в зависимости от	с^-1	3950	3775
16	Частота вращения насоса	ω		Определяется по уравнению Руднева С. С. Принимаем ωо= ωг=3670 се-1	с^-1	3670	3675
17.	Коэффициент быстроходности.	nS		. Обычно для насосов горючего nS = 30 ÷ 80, для насосов окислителя nS = 80 ÷ 300.	—	41,4	78,5
18.	Коэффициент эквивалентного диаметра шнека.			Определяется по графику на рис. 7 в зависимости от .	—	7,3	7,56
19.	Диаметр втулки шнека.	dвт		Определяется по уравнению, связывающему dвт, , Q, ⍵ .	м	0,026	0,03
20.	Эквивалентный диаметр шнека.	Dэ		Определяется по уравнению .	м	0,055	0,064
21.	Наружный диаметр шнека.	Dш (Dn)		Находится из условия равенства площадей эквивалентной окружности и площади кольцевого сечения между втулкой и наружным диаметром шнека. .	м	0,06	0,068
22.	Диаметр вала.	dв		а. Для не консольного насоса диаметр вала по шнек определяется по мощности консольного насоса б. Для консольного насоса .	м	0,022	0,025
23.	Средний диаметр шнека.	Dср			м	0,043	0,049
24.	Расходный к. п. д.	ηр	Выбирается по графику на рис. 3 в зависимости от коэффициента быстроходности.		—	0,965	0,97
25.	Теоретический расход.	Q′	.			0,0156	0,0206
26.	Скорость на входе в шнек.	C1z	Определяется по теоретическому расходу и площади проходного сечения. Скорость C1z не должна быть более 10 во избежание больших гидропотерь. .			6,5	6,33
27.	Окружная скорость на периферии шнека.	Uп				110	125
28.	Отношение скоростей.		.		—	0,059	0,051
29.	Диаметр входа в центробежное колесо.	D0	D0 = (0,8÷1,0)·Dш Выносной шнек в некоторых случаях увеличивает к. п. д. насоса. Выбираем D0 = Dш (вставной шнек) D0 ˂ Dш то шнек выносной D0 = Dш то шнек вставной.		м	0,06	0,068
30.	Средний диаметр входных кромок лопаток колеса.	D1	Выбирается конструктивно D1 = (0,8÷1,0)·D0 Задаемся для насоса «Г» = 0,9 D0 Задаемся для насоса «О» = 0,85 D0.		м	0,054	0,058
31.	Диаметр D1′	D1′	Выбираем конструктивно из соотношения Принимаем D1′ = Dш.		м	0,06	0,068
32.	Скорость на входе в насос.	Cвх	Для уменьшения гидравлических потерь входной патрубок делают сужающимся на (20÷30)%, поэтому			5	4,87

33	Потери в подгонном патрубке		. где - коэффициент сопротивления выходного патрубка. . для лсевого конического патрубка. ,для коленообразного патрубка. ,для кольцевого и полуспирального патрубка.		11.2	41,6
34	Допустимое кавитационное падение полного давления на входных кромках шнека на срывных режимах.		.где m -коэффициет неравности абсолютной скорости на входе в шнек. В первом приближении принимаем m=1 Из этого уравнения находим	МПа	0,75	2,1
35	Отношение скоростей на выходе из шнека на периферии.		Отношение находится из уравнения равенства полного давления на выходе из шнека на срывном режиме полному давлению срыва центробежного колеса: Где определяется по формуле	-	0.135	0.13

В этих двух уравнениях: для обычных насосов ЖРД δ – толщина входной кромки лопатки центробежного колеса, δ0 – толщина лопатки на расстоянии 26 мм от входной кромки, ηг.ш.п. – гидравлический к.п.д. шнека на периферии, его приравнивают гидр. к.п.д. шнека, ηг.ш.п.= ηг.ш=0,4÷0,5 для шнеков насосов ЖРД. (берется из пункта 31) Так как отношение входит и в левую и в правую часть уравнения, то уравнение решается графически (см. рис. 9). Задаются рядом значений и т.д. и для каждого уравнения находят ерц, левую и правую части уравнения отдельно. Графики двух частей пересекаются в двух точках А и Б, выбирается меньшее значение , так как ему соответствует меньший напор шнека.

- -

0,7 0,615

0,75 0,615

36	Угол лопаток на периферии шнека		По относительной закрутке можно определить угол лопатки шнека на периферии Для шнека постоянного шага	град	355	321
37	Угол входа потока на периферии			град	323	254
38	Угол атаки		Задаемся, т.к. по расчету мал. Угол атаки не должен превышать (3÷5) при большом . следует переходить к шнеку с переменным шагом.	град	2	2
39	Угол установки лопатки шнека (уточненный)			град	523	454
40	Шаг шнека	S	Шаг шнека определяется по уравнению	м	0,02	0,018
41	Коэффициент кавитации шнека на срывном режиме		Определяется по рис.10 в зависимости от отношения	-	0,0125	0,012
42	Полученная величина кавитационого падения давления на входе в шнек	∆	∆ где определяется из треугольника скоростей на входе в шнек	Мпа	0,66	1,28
43	Полученная величина кавитационного падения полного давления на срывном режиме		где – полученная величина кавитационого падения давления на входе в шнек (пункт 42), коэф, m можно принять равным единице . Полученная величина не должна быть больше допустимой (по n.)	Мпа	0.863 Меньше n.12	1,945
44	Угол конусности на входе		Выбирается конструктивно в пределах 90÷120	град		120
45	Угол конусности шнека на выходе		Выбирается конструктивно в пределах 140÷160	град	160	160
46	Густота решетки шнека		Густота решетки выбирается в пределах 22,5	-	2,5	2,5
47	Число лопаток шнека	Z	Для больших насосов Z=3, для малых Z=2	-	2	2
48	Осевая длина шнека		Находится по уравнению	м	0,035	0,026
49	Длина лопатки шнека на среднем диаметре		Определяется по уравнению	м	0,169	0,193
50	Угол лопаток на среднем диаметре			град		6
51	Заострение входной части профиля шнека		Длина заострения выходной кромки должна составлять (40÷50)от длины лопатки	-	0.4	0.4
52	Заострение выходной части профиля шнека		Длина заострения выходной кромки должна составлять (20÷30)от длины лопатки	-	0.2	0.2
53	Максимальная относительная толщина профиля на среднем диаметре		Выбирается: =(0,01÷0,015)	-	0,015	0,015
54	Закрутка жидкости		Пользуясь из пункта 35 и пункта 27 Входной патрубок	м/с	14,82	16,25
55	Площадь входа в патрубок				3,12*	4,23*
56	Диаметр входа			м	0,063	0,073
57	Диаметр входа из патрубка	D	Выбирается конструктивно Центробежное колесо	м	0,061	0,069
58	Ширина лопаток на входе		Используя соотношение из пункта 35 получаем	м	0,019	0,024
59	Меридиональная скорость на входе в колесо			м/с	4,65	4,57
60	Закрутка жидкости перед центробежным колесом		Предполагая, что жидкость между шнеком и центробежным колесом двигается по закону свободного вихря запишем: , тогда получаем расчетную формулу	м/с	16,5	19,1
61	Угол потока на входе в колесо		Определяется из треугольника скоростей перед центробежным колесом , где	грвд	313	323