Движение жидкой среды в рабочем колесе насоса. Параллелограммы и треугольники скоростей.

Жидкая среда к рабочему колесу насоса подводится в осевом направлении и каждая частичка движется поступательно с абсолютной скоростью С₁. Попав в межлопаточное пространство колеса, каждая частичка совершает сложное движение. Частица жидкости движется вместе с вращающимся колесом и характеризуется вектором окружной (переносной) скорости U, направленным перпендикулярно к радиусу вращения (или по касательной к окружности вращения). Кроме того, эта частица перемещается относительно колеса и характеризуется вектором относительной скорости W, направленным по касательной к линии тока в относительном потоке (поскольку линия тока в относительном потоке совпадает с поверхностью лопатки, то вектор относительной скорости будет направлен по касательной к поверхности лопатки). Абсолютное движение частицы будет характеризоваться вектором абсолютной скорости, равным геометрической сумме векторов окружной и относительной скоростей, т.е.

. (11)

Таким образом, в любой точке межлопаточного канала колеса можно построить параллелограмм или треугольник скоростей.

Для рассмотрения кинематики потока при движении жидкой среды в рабочем колесе принято строить треугольники скоростей на входной и выходной кромках лопатки, предполагая при этом, что во всех точках сечения соответственно на входе в рабочее колесо и на выходе из него треугольники скоростей будут такими же.

На рис 5 приведены основные величины, характеризующие геометрические размеры рабочего колеса и треугольники скоростей на входной и выходной кромках лопатки:

Р ис. 5. Планы и треугольники скоростей на входе и выходе из колеса центробежного насоса.

D₀ - диаметр входного отверстия колеса, м;

D₁ и D₂ - диаметры на входе в каналы и на выходе из них, м;

b₁ и b₂ - ширина лопатки (каналов) на входе и выходе, м;

U₁ и U₂ - окружные (переносные) скорости на входе и выходе, м/с,

т.е. это скорости движения отдельной точки рабочего колеса;

W₁ и W₂ - относительные скорости на входе и выходе, м/с, т.е., это

скорости по отношению к наблюдателю, вращающемуся

вместе с рабочим колесом;

С₁ и С₂ - абсолютные скорости на входе и выходе, м/с, т.е., это

скорости по отношению к неподвижному наблюдателю;

a₁ и a₂ - углы между абсолютными и окружными скоростями на

входе и выходе;

b₁ и b₂ - углы между относительными и продолжениями окружных

скоростей на входе и выходе;

С_1И и С_2И - проекция абсолютных скоростей на направление окружной

скорости на входе и выходе, м/с;

С_1R и С_2R - проекция абсолютных скоростей на направление радиуса

(расходные скорости), м/с.

Треугольники скоростей могут быть построены независимо от рабочего колеса, но при этом следует соблюдать следующую условность. За направление радиуса принимается вертикаль, а за направление окружной скорости - горизонталь.

Окружная скорость определяется по формуле:

, м/с, (12)

где Д - диаметр окружности, на которой определяется скорость, м;

n - частота вращения рабочего колеса в минуту.