VŠB-TU OTRAVA 0607 KONTRUKČNÍ CVIČENÍ Teplovodí čerpadlo Tomáš Blejhař
.Zadáí: Navrhěte a propočtěte jedostupňové odstředivé radiálí čerpadlo.tehiká data: Průtok Q = 600 dm 3 mi - = 0.0 m 3 s - Výtlačá výška H = 3 m Otáčky = 400 ot mi - = 3.3 ot s - 3. Výpočet základíh parametrů : 3.peifiké otáčky 3.. Měrá eergie Y g H 9,83 9.430J kg d 3.. peifiké otáčky QV 0,0 3,65 3,65400 3,48mi 0,75 0,75 H 3 d 3..3 Typové číslo 3.48 q 6,36 mi 3,65 3,65 3..4 oučiitele ryhloěžosti QV 0,0 3.333 0, 85s 0,75 0,75 Y 9,430 VŠB Tehiká Uiverzita OTRAVA 4-5-0 Teplovodí čerpadlo straa 8
3..5 Grafiké ověřeí typu oěžého kola 3. Návrh průměru hřídele Hřídel je dimezováa a krut M K K WK dovoleé amáháí v krutu ( smykové apětí v krutu) Kdov Pro ávrh hřídele => Modul průřezu v krutu 3 d h WK 6 Kdov 0 MPa 3.. Kroutíí momet 3 PMax,5 QV Y,5 000 0,0 9,430,5 M K Kdov 0, d h 3, 35N m 0,8 3,333 Výko P Max je vyásoeý hodotou,5 a z důvodů možého používáí čerpadla i za provozím odem. Účiost volím z Erhartova diagramu =0,8 Neo vypočtu ze vzore 0,083 Q V 3 0,7 Log 0,9 00% 0,048 VŠB Tehiká Uiverzita OTRAVA 4-5-0 Teplovodí čerpadlo straa 38
3.. Průměr hřídele M K 3,35 d h 3 3 0,00993m 9, 93mm 6 0, 0, 0 0 Kdov Volím d h = mm 3..3 Průměr áoje d, d, 4. mm h 4 Volím d = 5 mm 4. Návrh vstupu oěžého kola 4.. Základí parametry oěžého kola Návrh provádíme a Q Vt,03, 05Q V z důvodu avýšeí průtoku vzhledem k ojemovým ztrátám. Oěžé kolo (rotujíí kaál) musí ve všeh svýh průřezeh vyhovět rovií kotiuity => QVt m. tředí ryhlost mo ve vstupí válové části oěžého kola se předpokládá stejá jako meridiálí ryhlost a vstupu a lopatku m. 4.. Návrhový průtok 3 Q,03Q,03 0,0 0,005m s Vt 4.. měrý parametr kde k m je empiriký součiitel (směrý parametr) a pro součiitel ryhloěžosti = 0,85s - 0,8 k 0, 0,567( 0,04 k m ) 0, 0,567( 0,04) 0, 0,567(0,85 0,04) 0,8 0,8 m 4..3 tředí ryhlost mo m km Y 0,39 9.430, 833m s 4. Určeí vstupího průměru hrdla oěžého kola Vyhází se z rovie kotiuity 0 Q Vt mo D 0 4 d 4.. Vstupí průměr hrdla oěžého kola 0,5 0,39 4QVt 40,005 3 Do d (50 ) 0,086709m 86. 709mm mo,833 0,5 VŠB Tehiká Uiverzita OTRAVA 4-5-0 Teplovodí čerpadlo straa 48
4.3 Určeí středí průměru hrdla oěžého kola středí proudie rozděluje kaál a dvě části, kterými protéká stejý průtok 0 D0 d D0 d 8 8 4.3. tředí průměru hrdla oěžého kola 0,5 D0 d 0,086709 0,05 Dos 0,0673m 6, 73mm 4.4 Určeí vstupího průměru oěžého kola 4.4. Empiriký koefiiet Pro součiitel ryhloěžosti 0,85s K 0,59 0,47 os 55 K 0,59 0,47 os 55 0,59 0,47 os0,8555 0, 30 4.4. Vstupí průměr oěžého kola D Do K D D 6.73 0,30 86,709 6,73 69, 00 mm o o 0,5 4.5 Vola vstupího úhlu β 4.5. Výpočtový orázek 4.5. Uhlová ryhlost 400 46,607rad s 60 60 4.5.3 Vstupí ovodová ryhlost D 0,06900 u 46.706 5, 059m s VŠB Tehiká Uiverzita OTRAVA 4-5-0 Teplovodí čerpadlo straa 58
4.5.4 Vstupí úhel m,833 artg artg 956 u 5,059 Podmíkou vstupího úhlu β, je ay ležel v itervalu 5 < β < 5. 4.5.6 Návrh vstupí šířky Vyhází z defiie průtoku. součiitel zúžeí vstupu v důsledků tloušťky lopatek leží v itervalu 0,8 < < 0.85 Volím =0.83 Q 0,005 0,0389m 0,06900,833 0,83 Vt D m Volím = 3mm. 5 Návrh výstupu oěžého kola 5.Určeí výstupího průměru oěžého kola 5..Hydrauliká účiost 0,03 0,8 0,03 0,864 h 5.. Empiriký koefiiet K 0,875 0,89, 0,88, 0,85, U 084 5..3 Výstupí ovodová ryhlost 0,84 0,84 u Ku Y,084 9,430 8, 0m s 0,864 h 5..4Určeí výstupího průměru oěžého kola u 8,0 D 0,36m, 36mm 3,333 5. Určeí meridiálí ryhlosti a výstupu 5.. měrý parametr k 0,077,4 0,04 3.89mm,, 0,077,4 0,85 0,04 0, 4 m 5.. Meridialí ryhlost a výstupu m km Y 0,4 9,430, 64m s VŠB Tehiká Uiverzita OTRAVA 4-5-0 Teplovodí čerpadlo straa 68
5.3Návrh výstupí šířky Vyhází z defiie průtoku φ součiitel kotrake a výstupu. Volí se předěžě 0,85;0.95 Volím φ = 0.9 QVt D 0,005 0,0090m 0,36,64 0,9 m 0,90mm 5.4Vola výstupího úhlu β lopatky parametr p leží v itervalu p (0.5;0.35) Volím p=0,5 m,64 artg artg 837 pys 0,5 9,430 u 30,44 0,864 8,0 h u Výstupí úhel β y měl ležet v itervalu (5;35 ), ož vyhovuje 6. Parametry lopatky oěžého kola 6.Určeí počtu lopatek parametr k leží v itervalu 5,;6.5 D z k D D D volím 0 lopatek 6. Určeí šířky lopatky s D 0,05 0,05 s 0,36 k volím k = 6 0,36 0,06900 837 si 6 si 0,36 0,06900 0,05 0,05.68mm,803mm V případě kostatí tloušťky lopatky s =s Volím s =s =mm 956 0.36 7. Upřesěí vstupí a výstupí šířky a 7. Upřesěí součiitele kotrake z s 0 0,00 D si 0,06900 si956 0,79 VŠB Tehiká Uiverzita OTRAVA 4-5-0 Teplovodí čerpadlo straa 78
7. Upřesěí součiitele kotrake z s 0,00 0 D si 0,36 si 837 0,88 7.3Upřesěí vstupí šířky Q 0,005 0,0369m 0,06900,833 0,79 Vt D m 36.9mm 7.4Upřesěí vstupí šířky Q 0,005 0,036m 0,36,64 0,88 Vt D m 0,66mm 8. Kotrola měré eergie Y 8. oučiitel 0,55 0,68 0,6 si 0,55 0,6 si 837 0, 887 8. Přepočet parametru p p 0,887 D 0,06900 z 0 0,36 D 8.3 Výpočet ryhlosti U Pro z ryhlostího trojúhelíku platí: U 0,8 u 8,0,64 5, m U 04 tg tg 837 m s 8.4 Kotrola měré eergie Y Yt u h p C U p 8,0 5,04 h 0,864 3.765J kg 0,8 Podmíka měré eergie vyhovuje Y > Y žádaá 3,765 > 9,430 VŠB Tehiká Uiverzita OTRAVA 4-5-0 Teplovodí čerpadlo straa 88
8.5 Přepočet úhlu β artg artg,64 8 m 33 py 0,83,765 u 8,0 0,864 8,0 h u 9. Pomoý výpočet pro graf. sestrojeí lopatky 9.Průěh středí proudie Z D D,, 0,7 si 364 0,36 0,7 si 364 0,85 0,06483m 6.483mm 9.Úhel tětivy lopatky:, 956 833 3, 5 9.3 Tvar krajíh proudi vymezujííh meridiáový řez lopatky: 0,0090, l [m] D s [m] l ds [m] m [m s - ] ds [m] [-] Vstupí průměr 0.036669 0.06900 0.000000.833 0.03480 0.697 7 0.036669 0.074409 0.008836.787 0.03835 0.766 6 0.036669 0.079798 0.05790.750 0.030 0.794 5 0.036669 0.08586 0.0098.73 0.07908 0.86 4 0.036669 0.090575 0.04893.703 0.0604 0.83 3 0.036669 0.095964 0.0884.685 0.0443 0.846 0.036669 0.0353 0.039.670 0.0304 0.858 0.036669 0.0674 0.03394.655 0.075 0.870 Výstupí průměr 0.036669 0.30 0.036669.64 0.0067 0.88 Příklad výpočtu: * l l 0,88 0,79 0,79 *0,0884 0,036669 3 s 0,846,833,64 0,036669 m m m 3 m * ls,833 *0,0884, 685 l m s QVt 0,005 3 0,0443m D * * * 0,095964*,684* 0,846 * 3 m3 3 4,43mm VŠB Tehiká Uiverzita OTRAVA 4-5-0 Teplovodí čerpadlo straa 98
0. Návrh spirály Protože je čerpadlo jedostupňové, eí zapotřeí lopatkový rozvaděč. Pro trasformai kietiké eergie a tlakovou zde postačí spirálový kaál. 0.Výpočet hlavíh rozměrů spirály 0.. měrový parametr K 0,45,05 ( 0,049) 0,45,05 (0,85 0,049) 0,74 s 0.. Asolutí ryhlosti v kaále Asolutí ryhlost v kaále se předpokládá kostatí K Y 0,74 3.765 5.860m s s s s 0..3 Koefiiet spirály 9 80,85 ( 0,049) 9 80,85 (0,85 0,049) 9,995 0..4 Malý průměr spirály D,36 D D,36 9,995 00 00 3 0..5 Šířka spirály 3 (,5,8),65 0,66 34, 06mm Volím 3 = 34 mm 0.Vola úhlů určujííh tvar spirály 34,557 50;70 60;90 60 75 0.3 Výpočet základího průřezu (výstup ze spirály) 8 8 Q V s 0,005.890 5.860 3 m 89mm VŠB Tehiká Uiverzita OTRAVA 4-5-0 Teplovodí čerpadlo straa 08
0.4 Určeí plohy řezů spirály 0.4. Pomoé řezy určeí závislosti výšky řezu h a ploše 0.4.Taulka pomoýh ploh a výšek odečteýh z orázku Pomoé řezy p (mm ) h p (mm) 0p 0 0 p 9064.875 0.535 p 968.357 60.505 3p 95.56 4.9404 4p 964.945 4.0093 5p 53.85 3.9 0.4.3Křivka a rovie závislosti výšky řezu h a ploše Z předhozí taulky jsme určili regresí fuki závislosti výšky h a ploše. Kostata je rova 0 0.4.3. Regresí fuke h = -E-06 + 0.044 0.4.3.Korelačí koefiiet R = 0.999 VŠB Tehiká Uiverzita OTRAVA 4-5-0 Teplovodí čerpadlo straa 8
0.4.3.3 Grafiká závislost regrese Viz samostatý list 0.4.4Rozměry spirály Výšku jedotlivýh řezů pootočeýh o 45 jsme určili výpočtem. Vypočítaé řezy [mm ] h [mm] 36.486 5.743 47.977.36 3 709.459 6.807 4 945.945.86 5 8.43 7.453 6 48.98 3.608 7 655.405 37.65 8 89.89 4.58 Příklad výpočtu Ploha 4 8 89,89 945. 945mm 4 4 Výška průřezu h -E-06 0. 044 E06945.945 0.044945.945. 86mm 4 4 4 6 3 7 4 8 5 VŠB Tehiká Uiverzita OTRAVA 4-5-0 Teplovodí čerpadlo traa 8