2065

- 29 -

Для заданного значения коэффициента nst легко находится значения па-

раметров xн2 , ЭВ2 , н2 .

После определения осевой длины колеса

остается решить вопрос о нахождении образующей втулочной поверхности. Приближенно еѐ можно графически изобразить с помощью лекальных кривых по указанным выше характерным точкам Aв1 , Aк , Ag , Aв2 .

3. Проектирование отводящих устройств.

Динамическая составляющая напора оседиагонального колеса имеет значительную величину. Поэтому проектирование высокоэкономичных лопаточных отводов важно для обеспечения высоких значений КПД оседиагональных насосов в целом.

При проектировании лопаточных отводов выполняется ряд мероприятий, которые способствуют:

1)уменьшению влияния нестационарности обтекания решѐтки лопаток

отвода;

2)уменьшению антикавитационности виброакустического взаимодействия между решѐтками лопастей рабочего колеса и отвода;

3)безотрывности течения жидкости в решѐтке лопаток отвода. Необходимость учѐта нестационарности обтекания решѐтки лопастей от-

вода связано с тем, что осевое расстояние между лопастями рабочего колеса и отвода выбирается обычно в несколько раз меньше, чем необходимо для выравнивания спутных турбулентных следов возникающих на лопастях рабочего колеса

где os1 - относительный зазор между колесом и лопаточным отводом;

диагональных колѐс с параметрами, которые рассматривались в предыдущем

- 30 -

разделе, то можно вычислить и величину o1 . Информация о функции o1 nst в графическом виде представлена на рис.13.

01s

01

01s

01

nst

0

Рис.13. Зависимости относительного осевого зазора между рабочим колесом.

0

град

1

2

3

02

град

Рис.14. Допустимый угол поворота потока- 0 в зависимости от частоты решетки- и угла потока на выходе 02 .

Длина лопатки отвода выбирается таким образом чтобы в межлопаточном канале было не менее двух волн возмущения потока жидкости поступающего из колеса.

- 31 -

Необходимым условием снижения интенсивности виброаккустического взаимодействия лопаток колеса и отвода является отсутствие кратности между количеством лопаток на выходе колеса и отвода.

Далее рассмотрим вопрос о безотрывности течения жидкости в решѐтке лопаток отвода. Необходимые условия для такого течения следуют из зависимости Ходэлла, которые устанавливают допустимый угол поворота потока в зависимости от угла выхода потока из решѐтки и густоты решѐтки (рис.14).

Уменьшение густоты относительно рекомендуемой приводит к увеличению диффузорности межлопаточных каналов, чрезмерному росту и отрыву турбулентного погранслоя на лопатках, а в целом к снижению всех гидродинамических показателей решѐтки. Увеличение густоты решѐтки оказывает стабилизирующее действие на течение жидкости, однако вызывает снижение экономичности решѐтки из-за увеличения поверхности трения на лопатках.

Рассмотрим сначала комбинированный сборник, состоящий из лопаточного аппарата и спирального сборника (рис.2в).

Одним из наиболее важных параметров для спирального сборника является площадь "горла", т.е. места перехода собственно сборника в диффузор - F03 . Эквивалентный радиус "горла" соответствует:

Жидкость в сборник, а затем в "горло" сборника поступает из лопаточного аппарата, в котором уменьшается окружная составляющая абсолютной скорости течения жидкости. При прочих равных условиях чем меньше (больше) окружная составляющая, тем меньше (больше) абсолютная скорость жидкости в "горле", а следовательно должна быть больше (меньше) площадь "горла". Естественно, что возможность уменьшения окружной составляющей скорости,

r03э r03э / rн от коэффициента быстроходности nst и густоты решѐтки лопа-

ток можно представить в графическом виде рис.16.

Задаваясь густотой решѐтки для насоса с данной быстроходностью мож-

лентный радиус "горла" r03э r03э rн . Из графических зависимостей видно, что минимальная величина радиуса "горла" получается при нулевой густоте

- 32 -

OS(n)=2,5.

2 3

1

Рис. 15 Схема комбинированного отвода:1 - лопатки рабочего колеса, 2 -лопатки отвода, 3 - спиральный сборник.

nST(2)

nST(3)

nST(4)

nST(2)

OS(4)

OS(3)

OS(2)

OS(1)

02S

Рис. 16. Зависимость относительного радиуса «горка» спирального сборника от угла α02s и густоты решетки τOS для насосов различной быстроходности:

τOS(1)=0; τOS(2)=0,5; τOS(3)=1,0; …

- 33 -

решѐтки, т.е. при отсутствии лопаточного аппарата. Спиральный сборник всегда имеет меньшую экономичность в сравнении с лопаточной системой(при условии оптимального проектирования), поэтому для достижения максимальной экономичности необходимо максимально уменьшить окружную составляющую скорости потока жидкости, т.е. обеспечить максимально возможную величину угла 02s . В данном случае это достигается применением решѐтки с густотой ~

2,5. Решѐтку с большей густотой обычно не применяют, т.к. еѐ отклоняющие способности практически не увеличиваются.

в техническом задании имеются ограничения на линейные размеры насоса, то

Как уже было сказано количество и осевая длина лопаток отвода должны удовлетворять определѐнным требованиям для уменьшения до минимума влияния нестационарных явлений возникающих при совместной работе рабочего колеса и лопаточного аппарата. Эти требования выполняются, если принять соответствующие величины согласно таблице 1.

В практике насоса строения возникают ситуации безусловного выполнения требования осевого выхода из насоса БНА. В этом случае вместо спирального сборника устанавливают ещѐ один лопаточный аппарат с количеством ло-

Остальные параметры второго лопаточного отвода выбираются согласно рекомендациям Хоуэлла, рис. 14.

4.Оценка экономичности оседиагонального насоса.

Достаточно точный теоретический расчѐт экономичности оседиагональных насосов практически невозможен, в связи со сложностью трѐхмерного течения жидкости в проточной части.

В ряде случаев для оценки потерь используют различные упрощѐнные (в том числе одномерные) модели течения жидкости. Для данных моделей характерным является то, что общие гидравлические потери условно делятся на отдельные виды потерь для приближѐнного расчѐта которых применяются те, или иные эмпирические зависимости.

Так, рассчитываются потери на трение на поверхностях лопаток, на поверхностях втулки и корпуса. Рассчитываются потери на расширение потока в межлопаточных каналах, вторичные потери, связанные с пространственным радиальным течением жидкости, кромочные потери на выходных кромках лопа-

- 34 -

ток, потери связанные с перетеканием жидкости в радиальном зазоре между лопатками и корпусом насоса.

На практике, особенно если необходимо определить приближѐнныѐ облик оседиагонального насоса используют экспериментальные данные гидравлических испытаний оседиагональных насосов. Опыт показывает, что при прочих равных условиях на экономичность насосов существенно сказывается их быстроходность.

- 81 -