1.13.3. Спиральный сборник.
При умеренных давлениях и скоростях потока на выходе из колеса насосы выполняются только со спиральными отводами, так как кольцевой лопаточный направляющий аппарат усложняет конструкцию насоса.
Спиральный сборник (рис.
37) является важным рабочим элементом
насоса, так как его геометрические
параметры определяют расчетный режим
насоса по расходу
(режим максимального гидравлического
КПД). Внешний вид спирального сборника
представлен на рис. 38.
Он представляет собой гидравлический
канал с переменным расходом. По всей
входной окружности сборника жидкость
поступает из каналов ЛНА, а если его
нет, то непосредственно из колеса.
Рис. 37. Спиральный сборник
Рис. 38. Внешний вид отвода насоса со спиральным сборником
В спиральном сборнике может происходить некоторое увеличение давления по радиусу за счет уменьшения окружной и меридиональной составляющих абсолютной скорости потока. Однако дополнительного увеличения сечения для преобразования кинетической энергии в потенциальную обычно не предусматривают, так как это увеличивает потери в сборнике.
В практике получил широкое распространение
метод расчета спирального сборника,
основанный на допущении постоянства
скорости
во всех радиальных сечениях спирали.
Это допущение предполагает пропорциональность
проходного радиального сечения расходу,
который, в свою очередь, меняется
пропорционально углу охвата.
Основным размером сборника является
площадь выхода из сборника (площадь
входа в конический диффузор) – площадь
горла спирали. Эта площадь выбирается
из условия совмещения заданного расхода
с расчетным. Рассчитаем величину
выходного сечения (горла) спирали
,
задаваясь величиной скорости в нем в
зависимости от окружной составляющей
скорости на выходе из колеса: при
отсутствии ЛНА
; (1.82)
при наличии ЛНА
. (1.83)
Тогда
. (1.84)
Площадь сечения спирали в любом произвольном сечении находят по формуле
, (1.85)
где
— угол, под которым расположено искомое
сечение.
Зная площадь радиального сечения, легко определить все линейные размеры спирального сборника, задаваясь формой поперечного сечения.
Форма поперечного сечения спирали большого значения не имеет и зависит от способа изготовления корпуса насоса. При изготовлении его путем фрезерования применяют прямоугольное сечение. Ширина спирали определяется соотношением
, (1.86)
где
– ширина колеса с дисками на выходе.
При изготовлении литьем, что чаще всего бывает при наличии ЛНА, сечение может быть круглым или округло-трапециевидным.
Для прямоугольного сечения радиус внешней стенки спирали может быть рассчитан по формуле
, (1.87)
где радиус
определяется по формуле (1.69) или
принимается равным радиусу выходного
сечения ЛНА
;
высота горла спирали
определяется по формуле:
. (1.88)
Для круглого сечения радиус внешней стенки спирали рассчитывается по формуле
, (1.89)
где диаметр горла спирали
определяется по формуле
. (1.90)
Для приближенного построения контура
стенки спирали прямоугольного сечения
можно воспользоваться методом
«конструкторского квадрата». Построение
ведется с помощью четырех дуг окружностей
с радиусами
(см. рис. 1). Центрами
окружностей являются угловые точки
квадрата со стороной
– коэффициент, учитывающий отличие
действительной площади горла от
теоретической (при нулевой толщине
языка).
После построения теоретического контура
стенки спирали, соответствующего нулевой
толщине языка, начало спирали (сечение
на рис. 37) смещают на
угол
,
не изменяя формы сечения.