книги из ГПНТБ / Пфлейдерер, Карл. Лопаточные машины для жидкостей и газов водяные насосы, вентиляторы, турбовоздуходувки, турбокомпрессоры

равным 28,5°, в точке i2 — 25,2° (см. также примечание в разд. 53).

б) Введение поправки за счет изменения положения выходной кромки. Здесь можно сохранить значение угла 2. Тогда получится несколько увеличенный наклон выходной кромки в вертикальной проекции. В этом случае, например, машина средней быстроходности будет также иметь некоторое наклонное положение выходной кромки. Можно поступить следующим образом: на основании предварительного

из предыдущего расчета и выбрать эмпирические коэффициенты Ci и С2, как было сделано в п. а.

Вслед за этим рассчитывают с помощью известного уравнения радиусы г2, соответствующие отдельным линиям тока,

” - “■ - щк+ р/йа’ + г',»11 + '”- <7‘26а)

Значения выходного угла |32 и скорости с2т по спроектированной поверхности лопатки при предполагаемом значении радиуса г2, а также соответствующие значения р берутся из предварительного расчета.

Следует учесть, что постоянство высоты напора Н можно обеспе­ чить только для расчетного расхода; при неполной нагрузке создаются большие или меньшие изменения из-за различия в величине входного

2000 м3/час = 0,555 м3/сек при высоте напора 14 ж и числе оборотов 970 об/мин. Удельное число оборотов составляет

nq = 970 ■ lZo’555 = 99,7 (ns = 364,0).

143А

Принимая к. п. д. насоса равным 80%, мощность на валу полу­ чается N = 130,2 л. с.; диаметр отверстия во втулке под вал будет равняться 6,3 см [согласно уравнению (6. 2) раздел 46].

Наибольшая допустимая общая высота всасывания определяется из уравнения (5. 28)и при А—Hf = 9,3 м, k = 1 равняется (Я')тах =

=2,43 м.

Сучетом коэффициента надежности 8% расчетный расход полу­ чится равным V' = 1,08-0,555 — 0,6 м3/сек. Уравнение (4. 17) раз­

дела 29 даете = 0,014-(99,7)2/з = 0,301. Отсюда имеем cs = » [ 2gH=

= 4,98 м/сек. Ввиду того что рабочее колесо расположено консольно,

то при dn 0 из уравнения (6. 4) раздела 46 получим диаметр вса­ сывающей трубы Ds = 400 мм. Отсюда скорректированная скорость во всасывающей трубе составляет cs = 4,78 м/сек.

Приняв ориентировочно гидравлический к. п. д.

определяем теоретический напор Hlh = 14/0,88 = 15,90 м. Рассмот­ рим сперва среднюю линию тока. В этом случае коэффициент умень­

После этого вычислим ширину колеса, измеряемую вдоль соот­

Зная значения D„, b2, Ds, проектируют сечение колеса так, чтобы среднее значение меридиональной скорости плавно переходило от cs к с3т, а изгиб стенки распределялся по всей ее длине. Полуосевое направление выхода позволяет сделать плавный переход.

Вследствие повышения быстроходности рассматривают частичный поток одинакового расхода; картина токов первоначально строится при предположении равенства меридиональных скоростей вдоль отдельных нормальных линий (на фиг. 166, <3 не показано). После этого можно построить очертание выходной кромки a2i2 и входной кромки aJi в меридиональном сечении с учетом среднего расчетного диаметра D2, соответствующего коэффициенту т = 0,505 в урав­ нении (7. 21) (последнее значение выбрано высоким из-за высоксго гидравлического к. п. д., а также потому, как об этом было сказано в разделе 54, что примыкающий спиральный кожух требует низкого значения г; и, Следовательно, должен быть уменьшен также r2i). Вследствие полуосевого направления выхода, изгиб стенки настолько незначителен, что можно было бы не учитывать неравномерности распределения скорости сзт, рассмотренной в конце раздела 54. Несмотря на это, определим указанную величину, чтобы получить

* Теперь следует проверить, можно ли спроектировать соответствующий спи­ ральный кожух. Ввиду того что сзи = gHtft/uz = 8,01 м'сек уравнение (9. 54) раз­ дела 77 дает радиус конечного сечения спирали (при f = 360°), если ориентировочно принять г,- = г2 = 0,195 м для полуосевого выхода, а именно, pmax = 0,218, соот­ ветственно средней скорости в этом сечении сиа = V'/{тр2тах) = 4,0 м:сек. Эту ско­ рость следует считать весьма небольшой, принимая во внимание, что после рассматри­ ваемого сечения должно следовать коническое расширение. Стремятся делать сиа — cs

следовательно ртах = • Если бы колесо было выполнено не полуосевым, то необ­

ходимо было бы сделать г,- еще больше. Нс вследствие этого получилось бы, очевидно, слишком большее сечение спирали. Можно видеть, что названное удельное число оборотов лежит на верхнем пределе выполнимости спирального кожуха. При более высокой быстроходности необходимо перейти к осевому выходу с направляющими лопатками (см. раздел 57).

292

представление о всем ходе расчета. На фиг. 166, а показано распре­ деление скоростей c37J вдоль выходной кромки, которое было опре­ делено с помощью уравнения (7. 23) и соответственно спроектиро­

Соответственно полученному распределению скорости cSm, которая изображена на фиг. 166, а, корректируется картина токов в зоне выходной кромки. Наконец, можно окончательно определить про­ филь лопатки.

Для определения числа лопаток согласно уравнению (4. 7) раз­ дела 28 при предположении——-—= 1,25 вычисляется предвари-

ной углы лопатки для каждой линии тока. По схеме расчета, приве­ денной в разделе 53 (в конце), получается значение входного угла

Таблица 9

Значение входного угла 3,

Линли тока а ь с d

На фиг. 166, б изображены треугольники скоростей для входа.

фиг. 166, а; на фиг. 167 показана развертка сечения лопатки на кони­ ческую поверхность (способ а, изложенный в разделе 52).

В обоих случаях выходная кромка расположена в осевой пло­ скости и, кроме того, изображенная поверхность рассматривалась как передняя поверхность лопатки.

При расчете по точкам исходят из изменения угла р1? проте­ кание которого можно построить в виде прямой соединительной

293

Таблица 10

* Здесь приведены значения, соответствующие средней линии тока.

линии между известными начальными и конечными значениями, без труда определяемыми по диаграммам на фиг. 166, е, ж, з, и, к. Для получения приблизительно радиального очертания входной кромки в плане необходимо дополнительно изогнуть слегка вверх 0-линию для струек с и b (с целью укорочения), для струйки а изогнуть слегка вниз (с целью удлинения). Одинаковый результат может быть достигнут путем незначительного смещения входной кромки в вертикальной проекции. Необходимо принять во внимание, что прямолинейное изменение 0 дает несколько более короткую лопатку, чем прямолинейное изменение w, что в известных случаях следует учитывать при определении числа лопаток по уравнению (4. 7), т.е. при решении вопроса, следует ли вычисленное по этому урав­ нению значение округлять вверх или вниз,

При развертке на коническую поверхность следует для линии тока а и b выбрать круговые цилиндры, касающиеся входа; для других линий тока выбирают конические поверхности. Последние должны быть касательными к поверхностям вращения линии тока с и d не на входе, а в средней части, чтобы ограничить длину радиуса при развертке. Это не изменяет способа, если принять во внимание, что длина дуги окружности касания проектируется в плане в дей­ ствительном размере и только искажаются углы.

а также с2 = с2и + с2т берутся из прежнего расчета.

295

Тогда получают для линий

к. п. д. выходные углы (Зг настолько мало изменились по сравне­ нию с первым расчетом (от +1° до —1,6°), что необходимость этого дополнительного расчета становится сомнительной.

57.ЧИСЛОВОЙ ПРИМЕР РАСЧЕТА НАСОСА

СПОЛУОСЕВЫМ РАБОЧИМ КОЛЕСОМ И ОСЕВЫМ НАПРАВЛЯЮЩИМ

АППАРАТОМ (фиг. 168)

Согласно разделу 56 при удельном числе оборотов nq больше 100 (ns > 365) невозможно применить спиральный кожух на выходе из рабочего колеса с приемлемым выходным углом лопатки, потому что скорость с3ц становится чрезмерно низкой, а сечение спирали, следовательно, слишком большим. В этом случае рекомендуется осевой отвод потока с применением направляющих лопаток на выходе. При этом рабочее колесо будет соответствовать переход­ ному типу от центробежного к осевому. Этот случай наглядно пояс­ няется на следующем примере. Рабочее колесо имеет только слабый наклон выходной кромки (тип колеса взят из предыдущего примера). Но так как ход расчета позволяет пояснить основные положения расчета, этот пример был сохранен. При этом следует иметь в виду, что можно легко избежать острых углов между лопаткой и боковой стенкой при построении поверхности лопатки по способу, изло­

нению (5. 28) раздела 38) при кавитационном коэффициенте быстро­

V = 1,09 • 3000/3600 = 0,91 м3/сек. При диаметре втулки dn = 90 мм,

скорости cs = 4,8 м/сек. (соответственно s = 0,36 и при коэффи­ циенте 0,0123 в уравнении (4.16) раздела 29, который должен быть взят вблизи нижнего предела при подаче воды), получаем диаметр

Ds = 500 мм.

При гидравлическом к. п. д. 0,84 теоретическая высота напора получится равной 9,00 : 0,84 = 10,70 м. Чтобы получить £>г > Ds

296

руется профиль колеса с учетом его продолжения в направляющем

(см. фиг. 168), причем меридиональные скорости вдоль нормальной линии опять предполагаются постоянными, так как линии тока лишь немного изогнуты, в особенности на выходе из колеса. Выход­ ная кромка в данном случае первоначально принимается парал­ лельной оси, на основании упомянутых выше соображений.

1т. е. сравнительно низкие из-за малого выходного угла (32 согласно

выгодным с гидравлической точки зрения, о чем говорилось выше).

тока по схеме, приведенной в разделе 53; тем самым определяется профиль лопатки. Если хотят учесть еще разницу потерь в отдель­ ных линиях тока, то это можно осуществить согласно разделу 55, а именно, в данном случае с помощью небольшого наклона выход­ ной кромки, т. е. по способу «б».

Если задаться соотношением С2 = 2£, и ввести значения, опре­ деленные для средней линии тока, в уравнение (7. 25), то получим Cj = 0,08 и, следовательно С 2 = 0,16. Теперь с помощью уравнения (7. 26) вычисляют отдельные значения гидравлического к. п. д. и теоретического напора, причем можно сохранить значение ско­ рости с2 = с2т + с2и = 48,6 м2/сек2 из прежнего расчета и тогда

значения радиусов г2 определяются из уравнения (7. 26а). Вычис­ ленные значения составляют для линий тока:

298