Курсач насос 34 мвт

1. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ
Мощность главной турбины - NE =34 МВт = 34 ꞏ106 Вт.
КПД ЯЭУ –ηЯЭУ =0,2539.
Число петель системы циркуляции первичного водного теплоносителя – nП=4.
Потребный напор ГЦНПК – Н=50 м.
Давление и температура воды на входе в насос – P=18 МПа, T=310 0С.
Разность температур теплоносителя на входе и выходе из реактора – ΔT=150С.
Величина действующих перегрузок –3,0g,
Угловая скорость вращения вала насоса – n=1500 об/мин.
Конструктивная схема насоса – центробежный, герметичный, с
подшипниками, смазываемыми водой.
Лист
`
Изм Лист
№ докум.
Подп.
Дата
КП-ЦФУЭ-НГТУ-ИЯЭиТФ-16ЯР-ПЗ
2. КОЭФФИЦИЕНТ БЫСТРОХОДНОСТИ НАСОСА
2.1. Подача ГЦНПК при теплоемкости СР  6184
Q
кг
Дж
и плотности   674 3 :
м
кг С
NE
34  106
м3

 0,5354
.
с
ЭУ  nП    CP   0, 2539  4  15  6184  674
2.2. Коэффициент быстроходности:
nS  3, 65  n
Q1 2
0,53541 2
3,
65
1500


 213, 056 .
H3 4
503 4
.
Лист
`
Изм Лист
№ докум.
Подп.
Дата
КП-ЦФУЭ-НГТУ-ИЯЭиТФ-16ЯР-ПЗ
3. РАЗМЕРЫ ВХОДА В РАБОЧЕЕ КОЛЕСО.
3.1. Объемный КПД:
ОБ 
1
1

 0,9813
0, 68
0, 68
1 2 3 1
nS
213, 0562 3
3.2.Расчетный расход через РК:
Q1 
Q

ОБ1
0,5354
м3
 0,5456
0,9813
с
3.3. Приведенный диаметр входа в рабочее колесо:
13
D0 ПР
Q1 
 5, 0 

 n 
13
 0,5456 
 5, 0 

 1500 
 0,357 м .
3.4. Крутящий момент при    Г ОБ   МЕХ  0,85  0,9813  0,9  0, 7507 :
NH 
Q  H  g   0,8031  50  9,81  674

 253, 712 Н  м
1000 
1000  0, 7525
М КР  9600
NH
253, 712
 9600
 1508, 555 Н  м .
1500
n
3.5. Диаметр вала и втулки при  ДОП  15,0 МПа :
13
 М КР
dВ  
 0, 2  
ДОП




13
 1508,555 

6 
 0, 2  15  10 
 0, 079 м ;
d ВТ  1,3d В  1,3  0, 079  0,1034 м .
3.6. Расчетное значение входного диаметра:
2
D0   D02ПР  d ВТ

12
3.7.
  0,357 2  0,1032 
12
 0,372 м .
Абсолютная скорость на входе в РК:
4Q 1
4  0,5456
м
м
C0 

 5, 4533 <10
2
2
с
с
  D0 ПР 3,14  0,357
позволяет иметь колесо с односторонним входом.
Лист
`
Изм Лист
№ докум.
Подп.
Дата
КП-ЦФУЭ-НГТУ-ИЯЭиТФ-16ЯР-ПЗ
3.8.
Скорость воды на входе в межлопаточные каналы принимаем равной
Cm 0  C0  5, 4533
3.9.
м
с
Меридиональная составляющая скорости потока после входа в
межлопаточные каналы при коэффициенте затеснения К1=1,15:
Сm1  K1  Cm 0  1,15  5, 4533  6, 2713
3.9.
Окружная
D1  0,9  D0  0,9  0,372  0,3344 м :
U1 
скорость
м
.
с
колеса
на
диаметре
D1    n 0, 334  3,14  1500
м
.

 26, 2658
60
60
с
3.10. Угол входа потока на лопасти при принятом угле атаки i = 3,5720:
tg 1БУ 
Cm1
6, 271

 0, 239 ; 1БУ  13, 428
U1 26, 266
3.11. Угол наклона лопатки на входе
1  1Л  1БУ  i  13, 4280  3,5720  17 0 .
3.12. Теоретический напор насоса
Hт 
H
г

50
 58,824 м .
0,85
3.13. Коэффициент окружной скорости на выходе из колеса в первом
приближении
K u 2  0,3 .
3.14. Окружная скорость колеса на выходе
Лист
`
Изм Лист
№ докум.
Подп.
Дата
КП-ЦФУЭ-НГТУ-ИЯЭиТФ-16ЯР-ПЗ
U2 
g  Hт
9,81 58,824
м

 43,851
.
Ku 2
с
0,3
3.15. Первое приближение величины D2
D2 
60 U 2 60  43,851

 0,5583 м .
 n
3,14 1500
3.16. Принимаем меридиональную составляющую абсолютной скорости на
м
с
выходе из рабочего колеса Сm 3  1  Cm 0  5, 4533 .
3.17. Принимаем коэффициент затеснения на выходе K 2  1, 05
и вычисляем:
Сm 2  K 2  Cm 3  1, 05  5, 4533  5, 7259
м
.
с
3.18. Принимаем в первом приближении отношение
W1
 1.
W2
3.19. Вычисляем величину угла наклона лопаток на выходе из колеса
 W1 Cm3  K 2

 5, 4533  1, 05


 sin 1 л   arcsin  1 
 sin17   15, 483 .
 5, 4533  1,15

 W2 Cm 0  K1

 2 л  arcsin 
3.20. Число лопаток колеса
Z  13 
D2  D1
   2 л
 sin  1 л
2   D2  D1 
2

0,5583  0,3344

 17  15, 483 
  7, 249
  13  2  0,5583  0,3344  sin 
2

 


.
Округляем число лопаток рабочего колеса до целого значения,
принимаем Z=8.
3.21. Теоретический напор при Z=∞
H т








1, 2 1  sin  2 л  
1, 2 1  sin15, 483  


 Hт  1 
 58,824  1 
 76, 257 м .



 0,33442  
D12  
10 1 

Z 1  2  

2  
0,5583
D




 

2  

Лист
`
Изм Лист
№ докум.
Подп.
Дата
КП-ЦФУЭ-НГТУ-ИЯЭиТФ-16ЯР-ПЗ
3.22. Окружная скорость колеса на H т
2
2
 C

Cm 2
 5, 7259 
5, 726
м
  m 2   9,81H т 
 
U2 
  9,81  76, 257  39,57
с
2tg  2 л
2tg15, 483
 2tg15, 483 
 2tg  2 л 
3.23. Второе приближение величины D2
D2 
60  U 2
60  39,57

 0,5038 м .
 n
3,14  1500
3.24. Ширина каналов на входе
Q1
0,5456
b1 

 0, 0952 м .
  D1  Cm 0 3,14  0,3344  5, 4533
3.25. Ширина каналов на выходе
b2  b1 
D1
0,3344
 0,0952 
 0,0632 м
0,5038
D2
3.26. Принимаем толщину лопаток t=0,003 м
3.27. Коэффициент затеснения потока на входе
K1 
1
1

 1, 0846 .
10  0, 003
Zt
1
1
3,14  0,3344  sin17
 D1  sin 1 л
3.28. Коэффициент затеснения потока на выходе
K2 
1
1

 1, 0602 .
10  0, 003
Zt
1
1
3,14  0,5038  sin15, 483
 D2  sin  2 л
3.29. Меридиональная скорость на входе во втором приближении
Сm1  K1  Cm 0  1, 0846  5, 4533  5,9154
м
.
с
3.30. Меридиональная скорость на выходе во втором приближении
Сm 2  K 2  Cm 3  1, 0602  5, 4533  5, 7817
Лист
`
Изм Лист
м
.
с
№ докум.
Подп.
Дата
КП-ЦФУЭ-НГТУ-ИЯЭиТФ-16ЯР-ПЗ
3.31. Относительная скорость потока на входе в межлопаточные каналы
W1 
Cm1
м
5,9154

 20,2319 .
с
sin 1л sin17
3.32. Относительная скорость потока на выходе из межлопаточных каналов
W2 
Cm2
м
5,7817

 21,6576 .
с
sin 2 л sin15,483
3.33. Отношение
W1 20, 2319

 0,9342 .
W2 21, 6576
3.34. Угол входа потока на лопатки
1  arctg
Cm1
5,9154
 arctg
 12, 6921 .
U1
26, 2658
3.35. Угол наклона лопатки на входе
1л  1    12, 692  3,572  16, 264 .
3.36. Угол наклона лопаток на выходе из колеса
 W1 Cm 2

5, 7817



 sin 1 л   arcsin  0,9342 
 sin16, 264   14,816 .
5,9154


 W2 Cm1

 2 л  arcsin 
3.37. Число лопаток колеса
Z  13 
D2  D1
   2 л
 sin  1л
2   D2  D1 
2

0,5038  0,3344

 16, 264  4,816 
  8, 6174
  13  2  0,5038  0,3344  sin 
2

 


Округляем число лопаток рабочего колеса до целого значения, принимаем
Z=9.
3.38. Теоретический напор при Z=∞
H т








1, 2 1  sin  2 л  
1, 2 1  sin14,815  


 Hт  1 
 58,8235  1 
 76, 4295 м .



 0,33442  
D12  
111 

Z 1  2  

2  

 0,5038  
 D2  

Лист
`
Изм Лист
№ докум.
Подп.
Дата
КП-ЦФУЭ-НГТУ-ИЯЭиТФ-16ЯР-ПЗ
3.39. Окружная скорость колеса по H т
2
2
 C

C
 5, 7817 
м
5, 7817
U 2  m 2   m 2   gH т 
 
  9,81  76, 4295  40, 4079
с
2tg 2 л
2tg14,816
 2tg14,816 
 2tg 2 л 
3.40. Третье приближение величины D2
D2 
60  U 2 60  40, 4079

 0,5144 м .
 n
3,14  1500
Расхождение значения наружного диаметра колеса со вторым расчётом
меньше 5%. Расчёт наружного диаметра колеса
окончен..
3.41. Ширина каналов на выходе
b2  b1 
D1
0,3344
 0,0952 
 0,0619 м .
D2
40,4079
3.42. Окончательно принимаем:
D0=0,3716 м
D1=0,3343 м
D2=0,5144 м
b1=0,00852 м
b2=0,0619 м
dвт=0,1034 м
Лист
`
Изм Лист
№ докум.
Подп.
Дата
КП-ЦФУЭ-НГТУ-ИЯЭиТФ-16ЯР-ПЗ
4. ПРОФИЛЬ И ПЛАН РК
5.1. На рис. 1 представлены параллелограммы скоростей в масштабе
М 1: 2 . 10-3, а на рис. 2 сечения РК в масштабе 1:10.
b2 =0,0619
b1 =0,0952
D2=0,514
D1=0,3344
dВТ=0,103
D2
D1
dВТ=0,103
Рис. 2.
5.2. Величина абсолютной скорости потока на диаметре D2 определится из
параллелограмма скоростей на выходе и согласно определению напора Н:
12
C2   C m  C u 
2
2
2
2
12
2

 gH  
2
 C2 m  
 

 U 2  
 13, 4419
м
.
с
Лист
`
Изм Лист
12
2

 9,81  50  
2
 5, 7817  
 
 40, 4079  

№ докум.
Подп.
Дата
КП-ЦФУЭ-НГТУ-ИЯЭиТФ-16ЯР-ПЗ
6. РАСЧЕТ ОТВОДЯЩИХ УСТРОЙСТВ НАСОСА
6.1 Средняя скорость течения в отводе:
С АСР  0, 7  С2  0, 7  13, 4419  9, 4094
м
.
с
6.2. Площадь выходного сечения спирали:
FВЫХ 
Q
0,5354

 0, 0569 м 2 .
C АСР 9, 4094
6.3. Выходной радиус для круглого сечения спирали:
12
F

rВЫХ   ВЫХ 
  
12
 0, 0569 


 3,14 
 0,1346 м .
6.4. Радиус средней линии спирали в выходном сечении:
RСП  0,5  D2  rВЫХ  0,5  0,5145  0,1346  0,3918 м .
7. ГАБАРИТЫ АСИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ
7.2. Мощность насоса при коэффициенте потерь на вращение ротора:
 РОТ  0,85
N ДВ 
 Q  g  H
674  0,5354  9,81  50

 277,3079 КВт .
 Г  ОБ   МЕХ   РОТ 0,85  0,9813  0,9  0,85
7.3. По графикам рис.1, [2] находим:
длина пакета железа статора
LЖ =0,545 м,
наружный диаметр железа статора
DСТ=0,535 м,
диаметр ротора
DР=0,325 м,
длина лобовых частей обмоток статора LЛЧ=0,405 м.
Лист
`
Изм Лист
№ докум.
Подп.
Дата
КП-ЦФУЭ-НГТУ-ИЯЭиТФ-16ЯР-ПЗ
8. РАЗМЕРЫ ПОДШИПНИКОВЫХ ОПОР
8.1. Масса ротора:
М Р  1, 2   Ж  LЖ 
где  Ж
  DР2
3,14  0,3252
 1, 2  7800  0,545 
 423,1837 кг ;
4
4
кг
 7800 3 - плотность железа.
м
8.2. Расчетная кратковременная нагрузка G:
G  3  g  М Р  3  9,81  423,1837  12450, 4883 Н .
8.3. Расчетная длина каждого из подшипников:
lП 
  n G
120 10
6

3,14 1500 12450, 4883
 0, 4889 м .
120 106
Диаметр подшипника:
d П  0,5  lП  0,5  0, 4889  0, 2445 м .
8.4. Наружный диаметр вкладыша подпятника dН:
d Н  1,5  d П 
n G
1500 12450, 4883
 1,5  0, 2445 
 0,9892 м .
6
30 10
30 106
9. ТОЛЩИНА СТЕНКИ КОРПУСА ГЦНПК
9.1. Расчетное давление:
Р РАСЧ  1,25  Р  1,25  18  22,5МПа .
9.2. Толщина стенки корпуса, если коэффициент прочности сварных швов
  1,0 и величина допускаемого напряжения стали ОХ18Н10Т при
температуре Т=320 0С  ДОП  118 МПа :
 СТ 
PРАСЧ  DСТ
22,5  106  0,535

 0, 0598 м .
2, 0     ДОП  РРАСЧ 2  1  118  106  22,5  106
Лист
`
Изм Лист
№ докум.
Подп.
Дата
КП-ЦФУЭ-НГТУ-ИЯЭиТФ-16ЯР-ПЗ