Разработка системы водотушения судна

                           Vсп = kc =0,4 ∙ 31,16 = 12,5 м/с

 где: kc – коэффициент, значение которого принимают в зависимости от ns.

Профилирование спиральной камеры сводится к определению площади восьми сечений:

                           = = 0,0026 · φ/360º

 

№	φ	Fφ	φ
1	45	0,00033	0,01
2	90	0,00065	0,019
3	135	0,00098	0,026
4	180	0,0013	0,033
5	225	0,0016	0,039
6	270	0,002	0,044
7	315	0,0023	0,05
8	360	0,0026	0,054

 

      Где: φ – угол расположения сечения,º;

        Q – подача насоса, м³/с.

       = = ( )/0,728

      Где: θ - угол раскрытия стенок спирального канала, Ө = 40º

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

  С целью исключения отрыва жидкости от стенок диффузора, угол его раскрытия θд ограничивают 6÷12º. Диаметр напорного патрубка Dн определяют из расчета получения принятой скорости движения жидкости в напорном трубопроводе (см.расчет системы):

                          Dн = = = 0,125м

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

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

 

ТАБЛИЦА

 

D, мм

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

                    L = = (0,125-0,058) / 2·tg6 = 0,32

На этом расчет проточной части насоса закончен.

 

         Расчет осевой силы и выбор способа ее уравновешивания.

  Во время работы центробежного насоса с односторонним входом на колесо действует осевая сила, значение которой в основном определяется разностью давлений на правую и левую стороны внешней поверхности рабочего колеса, вызываемых жидкостью, попадающей в зазор между колесом и корпусом насоса из спиральной камеры. Если давление на внешние поверхности дисков рабочих колес, заключенных между радиусами R2 и Ro справа и слева одинаково, то площадь между радиусами Ro и rст подвергается давлению жидкости только со стороны вала колеса. Как результат этого давления возникает осевая сила, действующая в сторону всасывания. Определение этой силы необходимо для правильного выбора подшипников насоса и способа борьбы с осевой силой. Точное определение сил, действующих на боковые поверхности, с учетом потерь давлений в зазорах между вращающимися поверхностями весьма затруднительно, но ориентировочно величину осевой силы, действующую в сторону всасывания, можно определить:

 

=ρ·g·π·( )· =1000·9,81·3,14·0,048²· (49,5-(30,4²·0,048²/1000·9,81·2·0,1²)) = 3512 H

              

  Где: ρ - плотность жидкости, р = 1000 кг/м³;

     Ro - диаметр рабочего колеса на входе, м;

     rст  - диаметр ступицы колеса, м;

     Р2/ρg = Н – напор насоса, м;

     u2 - переносная скорость на выходе из колеса, м/с;

     R2 - внешний радиус рабочего колеса, м.

В противоположную сторону на колесо действует сила, создаваемая давлением жидкости на входе в колесо и реактивная сила, вызванная поворотом потока с осевым направлением движения на радиальное.

 

Сумма этих сил равна:

Ро″ =Р1π ∙

+ρ ∙ Q ∙ Vо =

109872∙3,14∙0,048+1000∙0,0325∙4,59=941 Н

Где: Q – подача насоса, м³/с;

 

Vо – скорость жидкости на входе в колесо, м/с (определена выше);

Р1 – Н1ρg =11,2∙1000∙9,81=109872

Где: Н1 – напор на входе в рабочее колесо, м;

 

                                =   = 10+1,2 = 11,2 м

Где: Но = 10 м – атмосферное давление;

 

  - максимальная допустимая вакуумметрическая высота всасывания. Для насоса пожарных систем эта величина равна разности расстояния от оси насоса до уровня жидкости за бортом судна. Она является подпором и должна суммироваться с Но.

 

        Искомая осевая сила Рос представляет собой разность:

Рос = Рос′ - Рос″ = 3512 – 941 = 2571 Н

 

   Величина осевой силы может достигать больших значений. Для уравновешивания этой силы в одноступечатых судовых насосах одностороннего входа обычно используют уплотнения на заднем и переднем диске рабочего колеса одинакового диаметра и разгрузочные отверстия в заднем диске. Диаметр и число разгрузочных отверстий можно определить из условия, что суммарная площадь разгрузочных отверстий должна быть в 4 раза больше площади зазора в уплотнении

                            Fупл = π Dо δ 10־³ = 3,14∙0,096∙0,005 = 0,00015 м²

Где: δ – зазор в уплотнении, δ = 0.5 мм

 

     Диаметр разгрузочных отверстий:

                         = 0,11мм

Где: Z – число отверстий,  Z = 6.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список литературы:

1. Методические указания для выполнения курсового проекта по дисциплине «СВЭО». (Жилго В.Н., Кирпиченков С.В.)
2. Судовые системы (Чиняев И.А.)
3. Судовые системы и трубопроводы (Овчинников И.Н.)
4. Судовые вспомогательные механизмы и системы (Аристов Ю.К.)