Потери в коленах различной конфигурации

Продолжение таблицы 5.2

Во втором и третьем случаях лопатки размещают по закону арифметической прогрессии

где — расстояние между хордой первой лопатки и хордой дуги внутреннего закругления колена; i — порядковый номер лопатки; d — разность прогрессии; — расстояние между i -ой и ( )-ой лопатками.

Количество лопаток, рассчитанное по формуле (5.2), и их равномерное распределение в колене применялось в первых трубах. По результатам последних опытов формула (5.2) не имеет преимущества по сравнению с формулой (5.3).

На рисунке 5.14 приведены кривые изменения коэффициента по­терь в зависимости от для колена без лопаток и для колен с нормальным оптимальным и минимальным числами лопаток по опытам ЦАГИ.

Рисунок 5.14. Потери в зависимости от при различном числе лопаток

Рисунок 5.15. Поля скоростей за коленом с пятью и восемью лопатками и без лопаток: а – без лопаток, , ; б – восемь лопаток, , ; в – пять лопаток, ,

Из рассмотрения кривых следует, что:

а) для нормального и опти­мального числа лопаток ­выгоднейшим радиусом за­кругления является = 0,25;

б) при радиусе закругления 0,5 потери в колене с нормаль­ным и оптимальным числом лопаток имеют одинаковое значение с потерями в колене без лопаток;

в) при больших радиусах закругления > 0,25 выгод­нейшим числом лопаток является минимальное, т. е. определен­ное по формуле (5.3);

г) минимальное значение коэффициента потерь равно 0,2.

В аэродинамических трубах существенным требованием к ко­лену является получение однородного поля скоростей за коленом. На рисунке 5.15 показаны поля скоростей за коленами аэродинамиче­ской трубы на расстоянии от 200 до 1000 мм. Видно, что без лопаток поле за коленом является наиболее неоднородным, при нали­чии лопаток поле скоростей уже на расстоянии 1000 мм становится вполне однородным. Наличие отрывных явлений в колене вызывает довольно большие пульсации в потоке за коленом. Величину пульсаций можно характеризовать отношением зна­чений средних пульсаций давления за коленом к напору перед коленом . Как видно из приведенных значений , лопатки весьма благоприятно влияют на пульсации давлений, снижая последние почти в четыре раза по сравнению с пульсациями в колене без лопаток.

Выгоднейшими углами между хордой лопаток и осью трубы перед коленом являются углы, изменяющиеся в пределах от 45° до 51°. Увеличение и особенно уменьшение угла приводит к ухудшению потока.

Вопросы для контроля

1. Какие типы поворотных колен существуют? Поясните каждый из них. Какие (конфузорные или диффузорные) участки образуются у стенок криволинейного колена?

2. Что наблюдается в диффузорных областях криволинейного колена?

3. Что называется вторичными токами? Использовать рисунок 5.2.

4. Чем определяется структура потока в криволинейном колене? Использовать рисунок 5.2.

5. Из каких составляющих складываются потери в поворотном колене? Какова доля каждой из них? Что необходимо снижать или устранять для уменьшения потерь в колене? От чего еще зависят потери в колене?

6. Расскажите про два способа уменьшения потерь в поворотных коленах.

7. Какое колено называется нормальным? Поясните графики на рисунке 5.4. Какие выводы из них можно сделать?

8. Поясните графики на рисунке 5.5. Какой вывод из них можно сделать?

9. Поясните графики на рисунке 5.6. Какой вывод из них можно сделать?

10. Поясните графики на рисунке 5.7. Какой вывод из них можно сделать? Объясните сделанный вывод с физической точки зрения.

11. Поясните графики на рисунке 5.8. Какие выводы из них можно сделать?

12. Как влияет на потери в колене наличие трубопровода перед ним? Можно использовать рисунок 5.8.

13. Поясните графики на рисунке 5.10. Какие выводы из них можно сделать? К коленам с какими (длинными или короткими) участками труб на выходе относятся графики на рисунке 5.10? Что будет с графиками в противоположном случае?

14. Расскажите про явление кризиса потерь. Как искусственно можно ускорить его наступление?

15. Как влияет число Маха на входе в колено и внутренний радиус поворота колена на потери? Продемонстрировать на примере рисунка 5.11.

16. Как влияет соотношение площадей поперечных сечений перед и за коленом на потери? Можно использовать таблицу 5.1.

17. Сделайте вывод: какое колено будет иметь наименьшие потери в зависимости от геометрических характеристик колена (можно использовать рисунке 5.4-5.11 и таблицу 5.1).

18. Поясните графики на рисунке 5.13. Какие выводы из них можно сделать?

19. Поясните таблицу 5.2. Какие выводы из нее можно сделать?

20. Когда установка направляющих лопаток целесообразна? Можно использовать рисунок 5.4.

21. Поясните графики на рисунке 5.14. Какие выводы из них можно сделать? Поясните, используя формулы (5.1), (5.2.), (5.3), когда число лопаток называется минимальным, нормальным и оптимальным.

22. Поясните графики на рисунке 5.15. Какие выводы из них можно сделать?