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 д вт где, D вт - диаметр втулки, мм D в - диаметр вала насоса, мм двт 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 D2max 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 vD2вн.ст 1 D2max 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 D2max 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. V2окр.max 3.10 60v2gH где, V2окр окружная скорость на диаметре D2max рабочего колеса Кv2окр. рD2ср. n 60v2gH 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 в1 и в2 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 2двт. dвт 17 2 2 5 dвт 22 мм г D1max D2max 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 vD2 вн.ст 1 D2max 2 Fприв. 0,785 90 D2min v76,52 - 1 72,5 2 1600 0,785 90 D2min 67,3 мм ж D1min D2max 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 рDср. 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 в1 27 в2 53 3.1.2. Расчет направляющего аппарата.
Осевой направляющий аппарат ступени погружного центробежного насоса рассчитывают следующим образом а Определяем приведенную подачу и по ней определим приведенную, а затем действительную высоту рассчитываемой ступени lприв 22 l lприв.
D2max 3.12 90 б Определяем высоту междулопаточных каналов b3пр. 90 b3 3.13 D2max где, b3пр приведенная высота от приведенной подачи, 3.3 b3пр. b3прив. D2max 90 в Находим диаметр диафрагмы D направляющего аппарата F прив. 0,7859 D2вн.ст D2 90 2 3.14 D2max где, F прив-приведенная площадь кольца внутренней стенкой корпуса ступени и диаметром ступени, 800 D3 vD2 вн.ст Fприв. D2max 2 0,785 90 Расчет направляющего аппарата а l l прив. D2max 90 l 22 72,5 90 l 17,7 мм б b3 b3прив. D2max 90 b3 3,3 72,5 90 b3 2,66 мм в D3 vD2 вн.ст F D2max 2 0,785 90 D3 v76,52 - 800 72,5 2 0,785 90 D3 72,04 мм КПД ступени 0,38 3.2.