3. Методика расчета спиральных отводов центробежных насосов
Спиральный отвод (улитка) предназначен для сбора жидкости, выходящей из колеса и направления ее в нагнетательный патрубок. В спиральном отводе, кроме того, происходит частичное преобразование кинетической энергии жидкости в потенциальную.
Спиральный отвод состоит из спиральной камеры и диффузорного патрубка.
Наиболее часто в конструкциях насосов применяют спиральные отводы с трапециевидным поперечным сечением.
Расчет
улитки трапециевидного поперечного
сечения с постоянным внутренним диаметром
и увеличивающимся наружным диаметром
ведется по закону постоянной циркуляции
(рис. 3.1).
3.1.
Внутренний диаметр улитки
при расположении ее за рабочим колесом
обычно принимают
.
(3.1)
Для улучшения виброакустических показателей насоса зазор между рабочим колесом и «языком» улитки еще более увеличивают
-
для
;
однако, увеличение зазора приводит к дополнительным потерям вследствие циркуляции присоединенной массы жидкости.
3.2. Ширина улитки на внутреннем диаметре
. (3.2)
3.3.
Угол раскрытия боковых стенок улитки
на основании конструктивных соображений
= 15-50. (3.3)
= 35
Следует иметь в виду, что малые углы раскрытия улитки увеличивают радиальные габариты компрессора.
3.4. Отношение наружного радиуса улитки (Rн=Dн/2) к внутреннему радиусу (Rвн=Dвн/2) вычисляется на основе закона изменения ширины трапециевидного сечения улитки без учета закругления углов наружной стенки:
, (3.4)
где - угол разворота поперечного сечения улитки, град; А и В – промежуточные величины.
, (3.5)
. (3.6)
Расчет
отношения Rн/Rвн
по формуле (3.4) для различных углов
разворота поперечного сечения улитки
ведется численными методами, либо
строится график
.
В объеме курсовой работы для выполнения эскиза продольного разреза насоса достаточно рассчитать отношение Rн/Rвн для углов разворота = 22,5; 90; 180; 270; 360.
3.5. Наружный радиус улитки
. (3.7)
|
22,5° |
90° |
180° |
270° |
360° |
Rн/Rвн |
1,044 |
1,137 |
1,22 |
1,285 |
1,352 |
Rн |
0,073 |
0,079 |
0,085 |
0,089 |
0,094 |
3.6. Радиус закругления углов наружной стенки улитки рассчитывается по формуле
, (3.8)
При
= 22,5
3.7. Площадь выходного сечения улитки, м2:
, (3.9)
где коэффициентом 0,98 учтено уменьшение площади сечения из-за наличия радиусов закругления r0 ; Rн в формуле (3.9) для = 360.
3.8. Скорость жидкости в конечном сечении (на выходе из спирального отвода), м/с
. (3.10)
Если скорость на выходе из спирального отвода превышает максимально допустимую (обычно для жидкостей не более 2 м/с), тогда выполняют расчет длины и диаметра выходного сечения диффузорного нагнетательного патрубка, задавшись скоростью в конечном сечении Ск.
3.9. Диаметр нагнетательного патрубка, м
. (3.11)
3
.10.
Площадь сечения нагнетательного патрубка
в выходном сечении, м2
.
3.11. Угол раскрытия эквивалентного диффузора задается на основании опытных рекомендаций
н.п = 6 – 12° .
н.п = 9°
3.12. Длина нагнетательного патрубка, м
3.13. Построение эскиза спирального отвода (улитки).
По выполненным расчетам основных размеров спирального отвода построить его эскиз (рис. 3.2) в масштабе в соответствие с рис. 3.1.
Рис. 3.1. Улитка с трапециевидным поперечным сечением