Расчет рабочего колеса.

 

При расчете ступени погружного центробежного насоса всегда известны подача и напор насоса, скорость вращения вала и диаметр обсадной колонны скважины для работы в которой предназначен насос. (1)

Подача, Q – 30 м\сут.

Напор, H – 1300 м.

Частота вращения вала, n – 3000 об\мин.

Внутренний диаметр корпуса насоса, d – 82 мм.

Внутренний диаметр корпуса ступени, d – 76,5 мм.

После того, как установлен внутренний диаметр ступени, можно приступать непосредственно к расчету проточной части рабочего колеса и других размеров.

Для этого необходимо выполнить следующее:

а) Определить наибольший внешний диаметр рабочего колеса D max

                                    D2max=Dвн.–25,                                                 (3.1.)

где, S – радиальный зазор между внутренней стеной корпуса ступени

   D вн. и наибольшим диаметром рабочего колеса D max.

Этот зазор выбираем в пределах S=2-3 мм

б) Определим приведенную подачу рассчитываемой ступени:

                              Qприв.=2800( 90 )³ Q,                                             (3.2)

                                             n D2max

где, 2800 – приведенная скорость вращения единичного насоса в об\мин.

  90 – наибольший внешний диаметр рабочего колеса единичного    

          насоса в мм.

   n – число оборотов вала, об\мин.

   Q – рассчитываемая подача, л\с.

в) Определяем диаметр втулки при входе в рабочее колесо:

                                  Dвт.=Кdвт*D2max,                                                (3.3)

где, K d вт – коэффициент, соответствующий полученному значению

  Q прив, 0,31.

После определения диаметра втулки необходимо проверить возможность размещения вала насоса.

 

При этом должно быть соблюдено условие:

D = d + 2 δ вт.,

где, D вт – диаметр втулки, мм;

  D в – диаметр вала насоса, мм;

δвт. – толщина ступени втулки (для погружных центробежных насосов с диаметром корпуса 92-150, можно принять Sвт=2-4 мм);

г) Определяем наибольший диаметр входных кромок лопастей D1 max по уравнению:

D1max=D 2max

                                                                                  KD1max                                          (3.4)              

где, КD1 max – коэффициент, определенный для Q прив, 2,3;

в) Определяем диаметр входа D в рабочее колесо:

                                          D0=КD0*D1max,                                            (3.5)

К – коэффициент диаметра входа в рабочее колесо для данного

Qприв, 0,96;

е) Определяем наименьший диаметр входных кромок лопастей рабочего колеса D2 min:

          D2min=√D²вн.ст.–1*(D 2max)²*Fприв

                                                           0,78590                                                           (3.6)

где, Fприв – приведенная площадь без лопаточного кольца между стенкой     

   корпуса ступени Dвн.ст. и ободом верхнего диска рабочего колеса

   D2 min. Находят для Q Fприв = 1600 мм.

ж) Определяем наименьший диаметр входных кромок лопастей D1min:

D1min=  D 2max

                                                            KD1min                                             (3.7.)

    где, KDmin – коэффициент определяемый для Qприв.

з) Определяем высоту канала b на выходе из рабочего колеса.

                                         в=Кb2*D2max,                                                  (3.8)           

где, Кb2 – коэффициент, определяемый для Q, 0,016;

и) Определяем высоту канала b1 на входе в рабочее колесо.

                                           b1=Kb1*D2max,                                              (3.9)

Кb1 – коэффициент, определяемый для Q, 0,036;

к) Напор ступени определяют по коэффициенту окружной скорости

Кv2окр., пользуясь уравнением:

                                        Kv2окр.=V 2 окр. max                                           (3.10)  

60√2gH

где, V2окр. – окружная скорость на диаметре D2max рабочего колеса;

Кv2окр.= π D 2ср.* n

                                                           60√2gH                                       (3.11) 

где, K v2окр. – коэффициент окружной скорости, Кv2окр. = 1,33;

   D2ср. – внешний диаметр рабочего колеса, мм;

   п – число оборотов вала, об/мин;

   g – ускорение свободного падения, м/с;

л) Определяем коэффициент быстроходности ступени;

м) Определяем конструктивные углы β1 и β2 от быстроходности ступени.

 

Расчет колеса:

а) D2max=Dвн.ст. – 2S

В2max=76,5-2*2

D=72,5 мм;

б)Qприв = 2800 (90  )³ *Q;

              n D2max

 

Qприв = 2800   ( 90 )³ * 0,347;

           3000 72,5

Qприв=0,6196 л\с;

в) d вт.=Кdвт*D2max

dвт=0,31*72,5

dвт=22,475 мм;

dвт=dв + 2δвт.

dвт=17+2*2/5

dвт= 22 мм;

г)D1max= D 2max

           KD1max

D1max=72,5

          2,3

D=31,52 мм;

д) D0=К0*D1max;

D0=0,96*31,52;

D0=30,26 мм;

е) D2min=√D² вн.ст. -  1   (D 2max )² *Fприв.

                         0,785 90        

D2min=√76,5² – 1   (72,5)² *1600

                      0,785 90

D2min=67,3 мм;

ж) D1min= D 2max

            KD1min

D1min= 72,5

            2,2 

D1min=32,95 мм;

з) b2=Кb2 * D2max;

b2=0,016*72,5

b2=1,16 мм;

и) b1=Кb1*D2max

b1=0,036*7,25=2,61 мм;

к) Н=(π D ср.* Н)² * 1

       60*КН2     2g

 

Н=(3,14*0,0725*3000) * 1

      60*1,33           2*9,81

Н=3,73 м;

л) Hs=60;

м) β1=27;

β2=53;