книги из ГПНТБ / Соколов Ю.Н. Основы единой теории лопастных машин (насосов, вентиляторов, воздуходувок) [учеб. пособие для студентов втузов]

ма продувалась воздушным потоком при прежней осе­ вой скорости с а на сходственных режимах, а второе ко? лесо фиксировалось в различных азимутах, соответст­ вующих его смещению на каждую десятую долю шага. Воспринимаемый им момент взаимодействия с потоком измерялся непосредственным взвешиванием (уравнове­ шиванием гирями) с введением поправки на имеющийся статический дебаланс.

В результате организованных так серий опытов для различных осевых расстояний между решётками профи­ лей были получены сопоставимые измерения:

а) неравномерности поля скоростей по шагу исследуе­ мой второй решетки профилей;

б) неравномерности моментов, воспринимаемых лопа­ точным веицом второго колеса при различных его смеще­

где 6-—хорда профиля первой (неподвижной) решетки.

скоростей н малозаметна по их модулю; как та, так и другая по удалении от решетки быстро затухают.

2. Неравномерность поля скоростей по шагу перед решеткой профилей (второй) заметно отражается и на силовом взаимодействии потока с этой решеткой. Когда шаг неравномерности потока и шаг решетки по величине

Ю°

совпадают, окружные усилия, воспринимаемые профиля­ ми решетки в различных их положениях по шагу, изменя­ ются в соответствии с изменением направления скоро­ стей, но несколько более ощутимо, чем последние.

3. В исследованных работой автора случаях па отно­ сительных осевых расстояниях за первой решеткой про­ филей а > 4 неравномерность поля скоростей становится малоощутимой. В таких случаях можно .считать, что'

вторая решётка профилей обтекается практически рав­ номерным по шагу потоком.

Исследование условий обтекания решетки профилей неравномерным потоком составляет весьма сложную за­ дачу. Но для оценки сил, действующих на профили решетки при различных их положениях в неравномерном поле, автором разработан и применен упрощенный метод. Он базируется на осреднении модуля вектора скорости набегающего на решетку потока в пределах линий то­ ка, проходящих через крайние точки профиля, по урав­ нению

(III—29)

или приближенно ки к

площади на единицу поперечного размера), осреднение можно считать проводящимся по количеству движения.

Осредненное направление (угол рс р ), под которым обтекается профиль решетки при рассматриваемом его положении в неравномерном поле, оценивается при этом как угол между фронтом и тем вектором скоро­

том отклонения решеткой осредненного потока И С ПОД-

ного метода проводилась путем сопоставления подсчи­ танного по нему момента Mw, воспринимаемого вторым лопаточным венцом, с непосредственно замеренной ве­ личиной этого момента М в одинаковых условиях обте-

Мг расчет по теории потснц.

обте/еалир решетки

Мъ/ расчет по осреЯнемной

Скорости отм. offme/eOMt/P

ж

J I L

Рис. ТИ—21

кания неравномерным по шагу потоком. При этом учи­ тывалось распределение вдоль шага решетки непосред­ ственно измеренных направлений векторов скоростей я их модулей и проводились описанные осреднения.

Результаты такого сопоставления для случая, соот­ ветствующего относительному расстоянию между ре­

С целью той же проверки предлагаемого упрощенно­ го метода по нашему заданию Л. В. Комаровскнм был разработан и проведен расчет потенциального обтекания неравномерным по шагу потоком исследовавшейся (вто­ рой) решетки профилей. Этот расчет базировался на ме­ тоде наложения потенциальных течении. Так называе­

скоростей и с учетом параметров решетки профилей. Ре­

позволяет рекомендовать применение упрощенного мето­ да автора для случаев, когда неравномерность поля по шагу решетки известна и требуется определить измене­

Расчет рабочих колес лопастных машин так или ина­ че связан с оценкой их гидравлических потерь, посколь­ ку при этом необходим переход от заданной величины полезного повышения полного давления в потоке (дей­ ствительно передаваемой машиной энергии) к теорети­ ческой его величине, являющейся исходной при расчете. В простейших случаях эту оценку гидравлических по­ терь или величины гидравлического к.п.д. машины, их определяющего (§11—2), проводят на основе накоплен­ ных экспериментальных материалов. Но правильно оце­ нивать вероятную величину гидравлического к.п.д. про-

ектируемои машины можно лишь иа основе четкого представления о физической сущности причин возник­ новения этих потерь и факторов, их определяющих.

Несмотря на принципиальное сходство физических явлений, обусловливающих возникновение гидравличе­ ских потерь в центробежных и осевых машинах, истори­

мянутых типов машин. Приходится поэтому и изучение

отдельности. Сделаем это сначала в применении к ра­

ями в проточных каналах, и на так называемые «удар­ ные потери» е у л 2 8 ) , т. е. потери, обусловленные внезап­ ным изменением скорости при выходе в межлопаточные

очередь, удобно разделять на потери в межлопаточных каналах рабочего колеса е т р . к и потери в неподвижных проточных каналах машины-ет р .н . Очевидно, что первые следует выражать в зависимости от кинетической энер­ гии относительного движения, а вторые—абсолютного. Оценивая эту энергию по соответствующим осреднениым скоростям иа выходе с рабочего колеса и вводя коэф­

Эту группу потерь центробежного колеса можно оценить

..коэффициентом

2 S ) Термин «ударные потери» следует считать устаревшим, ко

здесь и ниже мы допускаем его применение как краткое определение совокупности физических явлений, связанных с внезапным измене­ нием скорости.

назад, удается получать более высокие к. п. д., чем в тур­ бокомпрессорах, воздуходувках и вентиляторах с загну­

Рис. III—22

правления касательной к входной кромке. Так как по закону неразрывности радиальная составляющая входной скорости должна при этом оставаться неизменной, нап­ равленный по касательной к лопатке вектор относитель­

изменение скорости приводит к потере энергии. Это и называют «ударной потерей».

Очевидно, что внезапного изменения направления и величины входной скорости не будет, если вектор ти определяемый треугольником скоростей, окажется на­ правленным по касательной к входной кромке лопатки.

Чтобы сократить «ударные потерн», при проектиро­ вании центробежных колес стремятся обеспечить «без­ ударный вход», т. е. выполняют входные кромки лопа­ ток в соответствии с углом р и расчетного треугольника скоростей. Но обеспечить безударный вход полностью даже на расчетном режиме не удается.

При элементарных расчетах входной треугольник строится по осредненным скоростям, в соответствии с чем и выполняются входные кромки лопаток, имею­ щих чаще всего форму цилиндрической поверхности. В этом случае, при неизбежной неравномерности поля скоростей по входному сечению, вход будет безударным лишь для тех элементарных струек, действительные ско­ рости которых совпадают с расчетными — осредненны-

углом Р і л , т. е. «с ударом».

При детальном проектировании ответственных и вы-

сложную форму поверхности двоякой кривизны. К сожа­ лению, точно учесть фактическое распределение скоро­ стей по входным сечениям чрезвычайно трудно. Поэтому