2.4 Расчёт и профилирование проточных каналов корпуса насоса.

Проточные каналы корпуса насоса состоят из каналов, подводящих и отводящих жидкость из рабочего колеса. На расчётном режиме работы насоса движение жидкости считается установившимся, а обеспечение такого движения возможно только при асимметричном потоке до и за колесом.

В курсовом проекте расчёт и проектирование подводящего канала не производится. Необходимое равномерное поле скоростей на входе в колесо, в первом приближении может обеспечить подвод жидкости по оси колеса. Его и следует принять как заданный.

Каналы, отводящие жидкость от рабочего колеса, делят на спиральные отводы и лопаточные. Последние используются в многоступенчатых насосах. Спиральный отвод состоит из спирального канала и диффузора. Спиральный канал собирает жидкость, выходящую из рабочего колеса и подводит её к диффузору. При этом должна быть обеспечена осевая симметрия потока за рабочим колесом насоса. В диффузоре происходит снижение скорости потока и преобразование кинетической энергии жидкости в потенциальную энергию давления. Поперечное сечение спирального канала может иметь различную форму. Оно может быть круглым, очерченным по дуге круга и двумя прямыми, касательным к дуге и образующим в пересечении угол 35  45^о , и в виде трапеции со скруглёнными краями (угол раскрытия также 35  45^о).

Опыт показывает, что гидравлические потери в спиральных отводах с круглым сечением, больше, чем в двух других. Ширина сечения В₃ (рис. 14) на входе в спиральную камеру зависит от ширины колеса на выходе В₂ и в первом приближении может быть определена по формуле: В₃  В₂ + 0,05D₂ .

Цилиндрическую часть спиральной камеры продолжают от диаметра D₂ до D₃, величина которого принимается из условия, что пульсация потока, вызванная конечным числом лопастей, на D₃ успевает снизиться до приемлемого уровня перед поступлением в спиральный канал. В противном случае в насосе возникает шум и вибрация. С другой стороны, большая величина D₃ приводит к бесполезно вращающейся жидкости и дополнительным потерям. Оптимальный диаметр D₃ зависит от n_s :

D₃ = D₂ ·k_g

Таблица 8

n3	60	80	100	140	160	200	250
kg	1,02	1,05	1,08	1,13	1,18	1,24	1,35
kc	0,48	0,43	0,40	0,37	0,33	0,31	0,29

Для определения площади отдельных сечений спирали необходимо знать скорости потока в этих сечениях. Для упрощения проектирования каналов можно принять допущение о том, что средняя скорость движения жидкости одинакова во всех сечениях. Эту скорость можно определить следующим образом:

V_сп = k_c ,

где: k_c - коэффициент, значение которого принимают в зависимости от n_s (табл. 8).

Профилирование спиральной камеры сводится к определению площади восьми сечений:

где:  - угол расположения сечения, ^о;

Q - подача насоса, м³/с.

Целесообразно определить площади восьми сечений для  = 5^о ,90^о, 135^о, 180^о ,225^о, 270^о, 315^о, 360^о.

Если сечение принимают круглым, то радиус каждого сечения подсчитывают по формуле:

где i - порядковый номер сечений, i = 1  8.

Если сечение принимают в виде трапеции со скруглёнными краями (помня о КПД), то F_ для каждого сечения определяет высоту трапеции h_^тр :

где:  - угол раскрытия стенок спирального канала,  = 35  45^о (рис. 14).

Начертив трапеции, их углы округляют так, чтобы отсечённая площадь f₁ равнялась добавленной площади f₂, что позволяет получить искомую высоту сечения h_. Откладывая эти высоты на соответствующих углах, получают точки контурной линии, делающей очертания спирально - отливного канала до конечного восьмого сечения, к которому добавляют диффузор (рис. 15).

С целью исключения отрыва жидкости от стенок диффузора, угол его раскрытия _д ограничивают 6 12^о. Диаметр напорного патрубка D_н определяют из расчёта получения принятой скорости движения жидкости в напорном трубопроводе (см. расчёт системы):

D_н =

где: V_н - принятая в расчёте системы скорость движения жидкости в магистрали, V_н = 2  4 м/с;

Q - подача насоса, м³/с.

Этот диаметр должен быть равен диаметру напорной магистрали системы, полученной расчётом и округлённой до ближайшего стандартного значения D (табл. 9).

Далее определяется диаметр круга D, площадь которого равна площади восьмого наибольшего сечения спиральной камеры F₈, а затем определяется длина диффузора:

Таблица 9

D, мм

6, 10, 15, 20, 25, 32, 40, 50, 70, 80, 100, 125, 150, 200, 250, 300, 350, 400

Если длина диффузора оказывается слишком большой, увеличивают скорость V_н до 5м/с.

На этом расчёт проточной части насоса закончен.