Выбор насоса
Насос выбираем по коэффициенту быстроходности. Определяем число ступеней и потоков в насосе.
Для геометрически подобных насосов, работающих на подобных режимах, критерием подобия является коэффициент быстроходности насоса
где n – частота вращения рабочего колеса, мин -1;
Принимаем n = 3000об/мин
Q – подача насоса, м3/с
Q = 100м3/час = 0,028м3/с
Н – напор насоса
Н = 32м
Чтобы насос был экономичным, коэффициент быстроходности его лопастных колес ns должен быть в пределах
40…50 < ns < 250…300
У нас ns = 136 < 250, поэтому принимаем одноступенчатый насос
Принимаем коэффициент быстроходности рабочего колеса насоса
ns = 136
Выбор числа лопаток
Особых требований к насосу нет, поэтому выбираем число лопаток в зависимости от коэффициента быстроходности
По [1, табл.1] принимаем z = 8 при ns = 60 – 180
Предварительная оценка КПД насоса
Для определения внутреннего механического КПД применяем формулу:
Определяем гидравлический КПД
где D1пр – приведенный диаметр входа в рабочее колесо
Принимаем D1пр = 85,0мм
Определяем объемный КПД
Определяем ожидаемый КПД насоса
η = ηг · ηоб. · ηмех. (1.6)
η = 0,864· 0,975 · 0,944 = 0,795
1.4 
Мощность насоса
Потребляемая мощность на валу насоса
где Q – подача насоса, м3/с,
Q = 100м3/час = 0,028м3/с;
Н – напор насоса,
Н = 100м;
γ – удельный вес жидкости,
γ = 9580 Н/м2;
η = 0,696 – общий КПД
Максимальная расчетная мощность на валу насоса
Nmax = K· N, (1.8)
где К – коэффициент запаса
По [1, табл.4] принимаем К = 1,15 при N 5 – 50кВт
Nmax = 1,15· 10797 = 12417 Вт
Максимальный крутящий момент, приложенный к валу насоса (рабочего колеса)
где Nmax – максимальная мощность на валу насоса, Вт;
n – частота вращения вала насоса, об/мин
Определение диаметра вала и втулки колеса
Диаметр вала колеса в первом приближении определяем из расчета на прочность при кручении
где Мкр – максимальный крутящий момент, Н·м;
[τ] = 2000 ·104 Н/м2 – допускаемое напряжение на кручение для одноступенчатых насосов
Принимаем dв = 22мм
Диаметр втулки (ступицы) рабочего колеса
dвт = (1,2 – 1,25) · dв (1.11)
dвт = 1,22 · 22 = 26,84мм
Принимаем dвт = 28мм
Длина втулки
lвт = (1,0 – 1,5) · dвт (1.12)
lвт = 1,2 · 28 = 33,6мм
Принимаем lвт = 34мм
Определение основных размеров на входе в лопастное колесо
Диаметр во входном сечении определяем по средней скорости потока жидкости, м
где Q1T – расход жидкости сквозь колесо, м3/с
v0 – средняя скорость на входе в насос, обеспечивающая высокие кавитационные и гидравлические качества определяем по формуле:
где α – коэффициент, принимаемый для ступеней со спиральным отводом в пределах 0,06 – 0,08.
Принимаем α = 0,07
Расположение входных кромок зависит от требуемых кавитационных свойств насоса, от наличия подпора, от коэффициента быстроходности. Для насосов, работающих в благоприятных условиях в отношении кавитации, при пs = 90…300, т.е. при малой разнице диаметров D2 и D0, входную кромку следует располагать на диаметрах D1 < D0. В этом случае
D1 = (0,7…0,9) ·D0 (1.16)
D1 = 0,8 · 0,094 = 0,076м
Ширина b1 канала колеса в меридианном сечении на входе на лопасть определяем из уравнения сплошности потока по значению скорости vʹ m1 (до стеснения сечения лопастями), которую выбираем
Меридианная составляющая скорости с учетом стеснения
где К1 = 1,1 – 1,15 – коэффициент стеснения потока лопастями
Принимаем К1 = 1,15
Окружная скорость в точке пересечения средней линии тока с входной кромкой лопасти
где R1 = 38мм при D1 = 76мм
Тангенс угла безударного поступления потока на лопасть
β1,0 = 230
Угол наклона лопасти на входе
β1 = β1,0 + Δβ, (1.21)
где Δβ = 3 – 8 градусов – угол атаки
Принимаем Δβ = 60
β1 = 23 + 5 = 280