Материал: Характеристика центробежного насоса НЦВ 40/40

Характеристика центробежного насоса НЦВ 40/40

1. ОПИСАНИЕ ЦЕНТРОБЕЖНОГО НАСОСА НЦВ 40/40 /1,3/

насос гидравлический вал

1.1 Назначение насоса

Насос центробежный предназначен для перекачки морской и пресной воды. Электронасосный аппарат обеспечивает безотказную работу при:

а) качке с кремом до 450 и деференте 100

б) длительном креме до 250 и деференте 50

Электронасос должен эксплуатироваться в интервале рабочей характеристики насоса.

1.2 Технические характеристики насоса

Подача насоса - 40 м3/ч

Напор насоса - 40 м. вод.ст.

Высота всасывания насоса - 6м. вод. ст.

Перекачиваемая жидкость - морская вода.

Электродвигатель:

Частота вращения электродвигателя - 3000 мин -1

Масса насоса - 255кг

Тип насоса - одноступенчатый несамовсасывающий радиально-разъемный вертикальный центробежный насос.

Кавитационный запас - 3м. вод. ст.;

Основные размеры - 684х480, мм

Патрубки всасывающие напорные, мм 50/40

Максимально допустимая вакуумметрическая высота всасывания - 7м вод.ст.; КПД - 0,78

1.3 Конструкция и принцип работы

Насос состоит из следующих деталей: корпус 1, в котором находится

рабочее колесо 5, зафиксированного на общем валу электронасоса шпонкой 51 и закреплено гайкой рабочего колеса 3. Гайка рабочего колеса зафиксирована против отворачивания стопорной шайбой 12.

Для предотвращения утечек, в корпусе находится уплотнительное кольцо 6, закрепленное винтом. К корпусу насоса присоединена крышка насоса, закрепленная при помощи шпильки 13, пружинной шайбы 14 и гайки 15.

В крышке насоса находится уплотнительное кольцо 2. На валу электронасоса находится защитная втулка 18, для предотвращения утечек жидкости, защитной втулке 18 установлена уплотнительная прокладка 45. Для предотвращения утечек жидкости предназначена набивка 9, находящаяся в крышке насоса 10. К крышке насоса при помощи откидного болта 10 и гайки 11, зафиксированной против отворачивания пружинной шайбой 12 присоединены две половины крышки сальника, соединённые накладкой 19. На крышке насоса для удобства разборки и установлен отжимной болт 16. На валу насоса находится отбивное кольцо 8. Насос соединен с электродвигателем при помощи муфты 34 и промежуточного вала, соединённых вместе при помощи конического болта 37, пружинной шайбы 38, и гайки, шпилькой 41, пружинной шайбы 42 и гайки 40. В корпусе насоса находится штуцер. К корпусу насоса присоединены всасывающий патрубок I и при помощи шпильки 48, пружинной шайбы 49 и гайки 50. Для предотвращения проникновения воздуха во всасывающий патрубок, установлена прокладка. К всасывающему патрубку присоединено кольцо и установлено, при помощи болта 16, пружинной шайбы 17 и гайки. Всасывающий I и напорный патрубки выполнены за одно целое с нижней частью корпуса 1 и расположена горизонтально под углом 1800 один к другому в плоскости перпендикулярной к оси вала насоса 30. Это позволяет разбирать и осматривать насос без демонтажа. Корпус 1 насоса и крышка изготовлены из латуни, а рабочее колесо 5 - из бронзы, вал 30 - из стали. Ротор насоса вращается в сферических роликовых подшипниках 31, смазываемых консистентной смазкой. Для предотвращения утечек из рабочей полости имеются торцевые уплотнительные кольца 6. Вал насоса 30 соединен с промежуточным валом электродвигателя 36 с помощью муфты 34 посредствам промежуточного сцепления 35. Для разборки насоса необходимо отдать болты 10 крепления верхней крышки корпуса насоса и затем поднять ротор вместе с крышкой отвести его в сторону. Для уплотнения вала в крышке имеется торцевое уплотнение 8. Его охлаждение и смазка осуществляется перекачиваемой жидкостью отбираемой из напорной полости III насоса. Осевые усилия в насосе воспринимаются роликовыми коническим подшипником 28, установленных во втулке промежуточного фланца 27. Для предотвращения уплотнения консистентных смазок с торца подшипников установлены мазеудерживающие кольца 29. С другой стороны подшипник крепится крышкой 32 с помощью шпильки 40, пружинной шайбой 43 и гайки 41. Для предотвращения протеканий смазки через крышку подшипника 32 устанавливаются лабиринтные уплотнения 33. Промежуточный фланец крепится к корпусу 1 верхней части насоса с помощью болта 43 и пружинной шайбы 44. Муфта 34 крепится к валу насоса 30 с помощью шпонки 39, а к промежуточному сцеплению 35 с помощью болтов 37 и пружинной шайбы 38. Нагнетательный трубопровод крепится к нагнетательному фланцу. Для предотвращения утечек жидкости через крышку сальника 19 устанавливается уплотнение, выполнения резины 45. К верхней части насоса крепится электродвигатель при помощи болтов 46, гайки 48 и пружинной шайбы 47.

Принцип действия насоса:

Подвод перекачиваемой жидкости осевой. Жидкость через всасывающий патрубок в рабочее колесо, которое, создавая давление, перемещает жидкость спиральный отвод и далее в напорную магистраль.

. РАСЧЕТ ЦЕНТРОБЕЖНОГО НАСОСА НЦВ 40/40

.1Предварительный расчет центробежного насоса

Коэффициент быстроходности рабочего колеса

  (2.1)

где:n - частота вращения рабочего колеса, n=3000 мин-1;- секундная производительность насоса, Q1=0.011 м3/с

Н - напор, Н = 40 м вод. ст.

Приведенный диаметр входа в колесо

 мм (2.2 )

Гидравлический КПД на расчетном режиме

 (2.3)

Объемный КПД

 (2.4)

Механический КПД насоса принимаем предварительно ƞм= 0.96

Полный КПД насоса

 = (2.5)

Мощность, потребляемая насосом

   (2.6)

где р - плотность пресной воды, р = 1000 кг/ м3- ускорение свободного падения, g = 9,81 м/с2;

Максимальная мощность насоса при 10% -й перегрузке

 (2.7)

Согласно технической документации, на данном насосе установлен электродвигатель П - 51М мощностью 12,4 кВт.

.2 Определение геометрических параметров рабочего колеса

Угловая скорость рабочего колеса

ω=π·n/30=314,2   (2.8)

Крутящий момент на валу колеса

M = Nм / ω = 39,47Н·м  (2.9)

Диаметр вала насоса

 (2.10)

где: τ - допустимое напряжение, τ= 15·106 Па

По значению d0 выбираем ближайший больший диаметр dв из стандартный рядов нормальных линейных размеров (см. табл. 6.1); dв=0,024

Концевой диаметр втулки рабочего колеса

 (2.11)

Расчетная производительность колеса насоса

0,012 м3/с  (2.12)

Первое приближение.

Скорость входа потока в колесо

 (2.13)

Диаметр входа в колесо

 (2.14)

Полученное значение  округляем до ближайшего значения, кратного 5;

Уточненная скорость входа

   (2.15)

   (2.16)

Расчетную величину R1 приводим к СТ СЭВ 514-77 (табл.6.1) /1/; R1=0.034 Меридиональную составляющую абсолютной скорости потока  до стеснения сечения лопатками принимаем равной скорости выхода =

Ширина входного канала в меридиональном сечении

 (2.17)

Коэффициент стеснения сечения лопатки на входе в колесо принимаем в первом приближении равным К1 =1,15

Меридиональная составляющая абсолютной скорости при поступлении на лопатку с учетом стеснения сечения

 (2.18)

Окружная скорость при входе в колесо

 (2.19)

Угол безударного выхода потока на лопасти при   

 (2.20)

Примечания , имеем

Теоретический напор колеса

 (2.21)

Окружная скорость при выходе из колеса в первом приближении, пологая Ku2=0.5

 м/с    (2.22)

Наружный радиус колеса

 (2.23)

Меридиональная составляющая скорости потока при выходе из колеса без учета стеснения сечения (принимая K0= 0.8)

 (2.24)

Коэффициент стеснения сечения лопатками на выходе колес (в первом приближении) К2=1,10

Коэффициент отношения относительных скоростей на входе и выходе из рабочего колеса Кw=1,1

Угол выхода лопатки

=20,84 град (2.25)

Оптимальное число лопаток

 (2.26)

где:

Поправочный коэффициент на влияние конечного числа лопаток

=0,371 (2.27)

где: -коэффициент, зависящий от шероховатости проточной части рабочего колеса, =(0,55…0,65)+0,6

Расчетный напор, создаваемый при бесконечно большом числе лопаток

 (2.28)

Меридиональная составляющая скорости потока с учетом стеснения сечения телом лопаток

 (2.29)

Второе приближение

Окружная скорость на выходе из колеса

 (2.30)

Наружный радиус и диаметр колеса

  (2.31)

Ширена канала колеса на выходе

 (2.32)

Проверяем коэффициенты стеснения сечения телом лопаток на входе и выходе из рабочего колеса

 (2.33)

Так как U2, K1, K2, вычисленные во втором приближении, совпадают с их значениями в первом приближении, с погрешностью менее 5% (соответственно 4,4%, 2,2%, 4,7%), то эти величины принимаются за окончательные.

Относительные скорости на входе и выходе из колеса

 (2.34)

На основании полученных данных строятся входной и выходной треугольники скоростей.

.3 Профилирование меридионального сечения рабочего колеса

Профилирование канала рабочего колеса в меридиональном сечении ведется так, чтобы получить плавный переход меридиональной составляющей скорости при входе в колесо  к ее величине  при выходе. Для этого задаются плавным законом изменения  в функции от радиуса R (, где i = 1…n - число разбиений, не менее 8-10). Примем линейный закон изменения .

Закон изменения  от R имеет вид

Имея для каждого значения  величину , по уравнению неразрывности определяем значение ширины канала

 (2.35)

Толщина лопатки δ выбирается постоянной или тоньше по концам.

Профилирование проведем в табличной форме, смотрите таблицу 2.1

Таблица 2.1

Расчет ширины канала по радиусу колеса