Расчет выполняется на основе закона . Поток после выхода из рабочего колеса движется по траектории, соответствующей логарифмической спирали. Следовательно, для минимизации гидравлических потерь стенка спирального канала должна бытьпо форме такой же, как и траектория движения жидкости. Входное сечение канала представляет цилиндрическую поверхность радиуса , соосную с осью рабочего колеса (это позволяет выровнять до поступления потока в спиральный канал неравномерное поле скоростей вследствие конечного числа лопастей при проектировании насосов на меньшие уровни шума возврата энергии дискового трения основному потоку, а также для удобства сборки).
Далее задаемся формой сечения спирального канала, в виде трапеции. Ширина для наклона боковых стенок может быть с постоянным углом , либо возрастающая с увеличением угла установки сечения. Величины при расчете сводим в таблицу 6.
Таблица 6.
Расчетные данные для построения спирального отвода.
№ точки | ri, м | bi, м | Bi=bi/ri | Δri, м | (Bi+Bi+1)/2 | ΔQi=Cu2R2(Bi+Bi+1)Δri/2, м³/с | Qi=ΣΔQi, м³/с | |
ri=R3 | bi=b3 | Δri=Δя | ||||||
ri=R3+Δя | bi=b3 | |||||||
n | Qi>Qp | |||||||
Рассмотрим непосредственно построение. Сечение канала, начиная от входа, делят на ряд элементарных площадок шириной и высотой . Первая площадка имеет ширину , и высоту, равную толщине языка . Последующие площадки выбираются равной толщины 5-10 мм. Выполняются расчеты подачи в зависимости от радиуса до тех пор, пока . Затем строят графическую зависимость . Расчет и построение спирального отвода обычно выполняются по 8 сечениям (через 450). Определив расход жидкости в выбранных сечениях , откладывают значения на полученный график от начала координат для всех сечений, кроме последнего (его откладывают с учетом толщины языка ). Получают соответствующие точки на оси абсцисс, далее, проектируя их на кривую полученного расхода и через точки пересечения проведя горизонтальные линии до пересечения со стенками канала, находят теоретические сечения спирального отвода. Острые углы для уменьшения гидравлических потерь скругляются. Скругление выполняется с учетом равенства расходов через отбрасываемые и добавляемые сечения:
или где
, - центры тяжести площадок и соответственно.
Пример построения приведен на рисунке 15. (Расчет и построение спирального отвода круглого сечения можно найти в учебнике Чиняева И. А. «Судовые вспомогательные механизмы», М. Транспорт, 1989.)
Рис. 15
Для согласования параметров потока в сечении 360° спирального отвода и трубопровода дополнительно устанавливается выходной диффузор. Задаваясь углом раскрытия , вычисляют эквивалентную длину:
;
; ;