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

отношению к единице обусловлена конечным числом лопаток. Коэф­ фициент давления <|) = IgHIu2 определяется по схеме на фиг. 412 при высоте напора в точке приблизительно оптимального значения к. п.д.,т. е., согласно опытам Шмидхена, при eJu =0,5; результаты показаны на упомянутой фигуре. Необходимо принять во внимание, что при нулевой подаче получились бы во много раз большие значе-

Фиг. 412. Различное построение боковых каналов и рабочих лопаток с соответствую­ щими значениями коэффициента напора ф при с/и = 0,5.

ния, чем указано. Как правило, повышение давления в боковом канале возрастает с увеличением радиального размера этого канала (отно­ сительно диаметра рабочего колеса); оно снижается с увеличением осевого размера бокового канала примерно выше половины его ради­ ального размера. Расположение кольцевых каналов по окружности колеса (см. случай а и Ь) дает сильное ухудшение, как и следовало ожидать. Особенно выгодны хорошо закругленные сечения (полу­ круглые) бокового канала, потому что они лучше соответствуют замкнутому вихревому циркуляционному течению. Выгоден также профиль лопатки, который обозначен буквой k на фиг. 412, так как этот профиль благоприятствует безударному входу обратного потока. Следует учесть, что у опытного насоса Шмидхена всасывающий

661

а=А(ф)^1,4<р. (16.39)

В отличие от <J> безразмерный пара­ метр а не зависит от степени нагрузки яасоса. Для конструктора полезно знать

в) Насос Вестко. Непосредственное соединение концов бокового канала с всасывающим и нагнетательным патрубками, как это применил Шмидхен в процессе своих экспериментов, были уже давно использованы в насосе Вестко (фиг. 414 и 415). Хотя это упрощение ■связано со значительным ухудшением самовсасывания, подобная конструкция широко распространена в Америке и Японии. Рабочее колесо и боковой канал сделаны двухсторонними. Боковые каналы, кроме того, захватывают и торцовую поверхность колеса. Благодаря этому повышается коэффициент давления, который, однако, согласно ■фиг. 416, несколько уменьшается с ростом числа оборотов. Это свой­ ство можно объяснить, если предположить, что вследствие малой осевой ширины бокового канала силы вязкости в большей мере проявляются по отношению к массовым силам и что, следовательно, повышение давления вызывается, кроме ранее предположенного

663

обмена импульсов также трением жидкости о жидкость при лами­ нарном характере потока. В этом направлении были произведены исследования теоретического характера [471 ] — [474]. Как видно величина коэффициента давления превышает значения, достигаемые в случае бокового расположения канала, согласно фиг. 412, особенно учитывая, что всасывающее отверстие присоединяется на уровне верхней точки окружности колеса.

г) Ход расчета вихревых насосов. Пусть даны значения п, V. Н

для рабочей точки с оптимальным к. п. д. На основании выбранного расположения можно ориентировочно оценить коэффициент давления

Следовательно, становится известным также сечение бокового канала благодаря равенству

f — — — v

' ~ с„~ 1 • 2 “

Теперь можно начертить сечение бокового канала, поскольку выбрана его общая форма. Ширина колеса выбирается при одно­ стороннем всасывании примерно равной е/2 (фиг. 411), а число

получится равным А = auf. Для получения безударного течения цилиндрическое сечение лопатки в зоне бокового канала загибают

вперед под углом р в соответствии tg р = ^т, а в остальной части

по направлению к боковому каналу лопатку выполняют по возможно­ сти тонкой.

Диаметр D должен быть достаточно большим, чтобы можно было расположить боковой канал и в случае необходимости также входное и выходное отверстия. Если диаметры получаются слишком большие, то следует переходить к многоступенчатой конструкции или повысить число оборотов. В противном случае необходимо число оборотов снизить.

Г. Современные конструкции самовсасывающих вихревых насосов

В настоящем разделе рассматривались только насосы для подачи воды. По причинам, которые были изложены в разделе В, насосы с эксцентрическим расположением ротора относительно корпуса применяются только в ограниченной степени. Но также и при при-

664

менении боковых каналов в вихревых насосах необходимо устранить турбинное воздействие вследствие центростремительного направле­ ния потока в рабочих каналах и присоединить неподвижный канал в месте наибольшего энергосодержания, следовательно, к боковому каналу. Подача воды может тогда производиться, как и при обычном, но только парциально обтекаемом центробежном насосе. На фиг. 417 показана схема современной конструкции фирмы Сименс, которая обладает следующими отличительными признаками.

1. Боковой канал имеет форму,

3.Выходное отверстие для воды находится на наружной окруж­ ности колеса и непосредственно соединено с нагнетательным патруб­ ком.

4.Наружная часть с бокового канала проходит дальше через ■отверстие b и заканчивается только в точке d над выходным отвер­ стием е для воздуха. Последнее, следовательно, остается внутри, именно в том месте, где водяное кольцо отжимается к втулке колеса, вследствие вытекания из бокового канала в точке d, потому что воздух ■скапливается внутри под действием центробежных сил. Таким обра­ зом, воздух отводится отдельно через трубу f к нагнетательному патрубку.

Как можно видеть, в случае обрыва подачи из-за попадания воз­ духа наружное водяное кольцо продолжает оставаться в насосе и тем самым обеспечивается подача воздуха, поскольку удлиненная часть бокового канала, т. е. часть между end имеет достаточно большое ■сечение.

На фиг. 418 показана современная конструкция насоса фирмы ■Симен и .Хинш, в основание которой положены те же принципы. На фиг. 419 показана другая новая конструкция насоса фирмы Сименс также с двумя ступенями для подачи воды, но при этом лопатки рабочего колеса образуют острый угол с направлением.

665

Фиг. 418. Двухступенчатый вихревой насос.

Фиг. 419. Двухступенчатый насос фирмы SSW согласно схеме нафиг. 417, нос бандажем (следовательно, без бокового канала, захватывающего часть выходной площади рабочего колеса).

666

ЛИТЕРАТУРА

1. Т г a u t z М., Steyer Н. Forschg. Ing. Wes. 1931, Bd. 2, S. 45.

2.Keyes F. G., Smith L. B. Meeh. Engng. 1931, vol. 53, p. 132.

3.Meeh. Engng. February 1931, vol. 53 p. 127.

4.H a n s e n H. BWK, 1951, Bd. 3, S. 38. Stierlin H. Escher Wyss Mitt. 1941,

S. 34.

5. W i 1 1 m e r H. Thermische Untersuchungen an Kneiselpumpen. Dissert. Techn. Hochschule Braunschweig, 1931.

6.Umpfenbach K. J. Kalorimetrisches Verfahren zur Wirkungsgradbestimmung an Wasserturbinen. Dissert. Techn. Hochschule Berlin 1937.

7.Nusselt W., Forschung, 1940, Bd. 11, S. 250.

8.S c h ii t t. Mitt. d. Hydr. Inst. Techn. Hochschule Munchen, Heft 1 Oder Dissertation.

9.M i t t. d. Hydr. Inst. Techn. Hochschule, Munchen, Heft 1.

10.P ra n d t 1 L. Fuhrer durch die Strommungslehre. Verlag Vieweg, Braun­ schweig 1 u. 2. Aufl. 1942 bzw. 1944, S. 153.

11.P r a n d t 1 L., Tiotjens f>. Hydround Aerodynamik. 1931, Bd. 2, S. 180 ff. Berlin. Springer.

auf Stromungen usf., Dissert. Oldenbourg 1914 oder Z. Turbinenwessen. 1915. Bd. 12, S. 73, Closterhalfen A. ZAMM, 1926, Bd. 6, S. 62.

15. H e 1 e - S h a w. Trans. Instn. naval Archit., 1898, v. 2, p. 1387.

16. В i e z e и о С. B., Grammel R. Technische Dynamik. Berlin, Springer 1939,

S.192.

17.Z. VDI, 1911, S. 2007.

und verengten Kanalen. Forsch.-Arb. Ing. Wes. Heft 114, S. 35.

20.Rouse H., Hassan M. M. Kavitatiosfreie Ein und Auslassdusen. Mechani­ cal Engineering, 1949, vol. 71, p. 213—216.

21.E с к e r t E., Hahnemann H. u. Ehret L. Z. VDI. 1941, Bd. 85, S. 927/28. Forschung, 1954. Bd. 20. S. 141—171.

22.G e r b e r H. Experimented Methoden zur Ermittlung von Stromungsbildern. Escher Wyss Mitt., 1928, Nr. 6, S. 171 с приложением Ackeret, Geissler, W Machinenbautechnik, 1954, Bd. 3, S. 423.

23.H u t t e, Des Ingenieurs Taschenbuch, 27. Aufl., Bd. I, S. 458.

24.Richter H., Rqhrhydraulik. Berlin. Springer 1934.

25. В e r g G. F. Das O1 im hydraulischen Betrieb. Die Technik. 1949, Bd. 4,

S.499—504.

26.Richter H. BWK, 1951, Bd. 3, S. 117—120.

27.В о h m. Schweiz. Bauz. 1952. Bd. 70, S. 364; BWK, 1952, Bd. 4, S. 282.

28.Reynolds O. Scient. Pap. Bur. of Stand., vol. 2, p. 5; Phil. Trans. Roy. Soc. (London). 1883, vol. 174, p. 935; 1895, vol. 186, p. 123.

29.S c h i 1 1 e r L. Forsch.-Arb. des VDI. 1922, Heft 248.

30.M a c h e H. Forschung. 1943, Bd. 14, S. 77—81.

31.Forsch.-Arb. Ing. Wes., Heft 131.

668

32 Kirschmer 0. Kritische Betrachtungen zur Frage der Rohrreibung. Z. VDI, 1952, Bd. 94, S. 785—791.

33.R e i c h a r d t H. ZAMM, 1951, Bd. 31, S. 208—219.

33a. Hahnemann H. W. Forschung. 1949/50. Bd. 6. S. 113—119.

34.Ergebnise der Aerodyn. Versuchsanstalt Gottingen, 4 Liefg. 1932. S. 18; Forsch.-Arb. Ing. Wes., 1932, Heft 356.

35.F о r s c h.-A r b. Ing. Wess., 1933, Heft 361.

36.Sorensen E. Forschung, 1937, Bd. 8, S. 25.

37.S c h 1 i c h f i n g H. Feuerungstechnik. 1940, Bd. 28, S. 225.

38.S c h 1 i c h t i n g H. Grenzschichttheorie. Karlsruhe. G. Braun, 1951, S. 412.

39.J о u n g A. D. J. Roy, aeronaut. Soc. 1950, p. 534—540.'

40.S p e i d e 1 L. Forschung, 1954, Bd. 20, S. 129—140.

41.H e r n i n g F. BWK, 1952, Bd. 4, S. 411/12. Z. VDI, 1940, Bd. 84, S. 760;

Arch. Warmew, 1942, Bd. 23, S. 75.

42.P r a n d t 1 L. Z. VDI, 1933, Bd. 77, ,S. 105—114.

45.Z. VDI. 1950, Bd. 92, S. 237 ff.

46.S c h i 1 1 e r L. ZAMM. 1923 oder Z. VDI. 1923 Bd. 64, S. 623. Nikuradse. Forsch.-Arb. Ing-Wes, Heft 281, S. 289, 306.

47.S c h i 1 1 e r L. Forschung, 1943, Bd. 14, S. 85.

48.F о r s c h.- A r b. Ing.-Wes. Heft 289, S. 19.

49.F о r s c h.-A r b. Ing. Wes. Heft 282 und Heft 289.

50.Polzin J. Ing.-Arb., 1940, Bd. 11, S. 361.

51.Andres, Forsch.-Arb. Ing.-Wes. Heft 76.

52.Kroner. Forsch.-Arb. Ing.-Wes. 1931. Heft 257.

53.Peters, Ing.-Arch., 1931. Bd. 2, S. 92.

54.Aircraft Engng. 1938, v. 10, No 115, p. 267—275.

55.H e i n r i c h G., Uber das Auftreten von Sprungstellen bei Fliissigkeitsstromungen in Rohren.

56. P r u f e n und M e s s e n, Vortrage auf der vom VDI am 1 und 2. Dezember 1936 veranstalteten Tagung in Berlin. VDI— Verlag 1937, Bericht von G. Ruppel, S. 19.

57.VDI. Durchfluss Messregeln DIN. 1952, Ausgabe 1943.

58.I s a a c h s e n, Ziviling. 1896, S. 353 und Z. VDI 1911, S. 215.

59.Cordier, Stromungsuntersuchungen an einem Robrkriimmer. Dissert. Munchen, 1919 oder Z. ges. Turbinenw. 1914, S. 129.

60.Jaeger Ch., Technische Hydraulik.

61.Birkhauser, Basel, 1949, S. 425 ff.

62.L e у s I. A., Iron and Steel. 1949, vol. 22, p. 39—43.

63. L e у s I. A., Iron and Steel, 1949, v. 22, p. 85—89.

64.Zimmermann E. Arch. Warmew. 1938, Bd. 19, S. 265.

65.Z. VDI, 1940, Bd. 84, p. 330.

schule Hannover, 1932.

68.F r e y. Forschung, 1934, Bd. 5, S. 105.

69.Wille R., Haase D. Allg. Warmetechnik. 1953, Bd. 4, Heft 1.

70.P r a n d t 1 L., Fuhrer durch die Stromungslehre. 1944, S. 152.

71.F 1 u ge 1., Werft. Reed, Hafen. 1829, S. 336.

72.N i p p e r t H., Forsch.-Arb. Ing.-Wes. 1929, Heft 320.

73.S p i n t i g, Z. VDI. 1933., Bd. 77, S. 143.

74.Schrader H., Messungen an Leitschaufeln von Kreiselpumpen. Dissert. Technische Hochschule Braunschweig. 1939, Abb. 66, bis 71.

75.Heim R., Mitt. Hydr. Inst. Technische Hochschule. Munchen. 1929, № 3.

76.P f 1 e i d e r e r C., Untersuchungen auf dem Gebiete der Kreiselradmaschi-

nen. Mitt. Forschungsarb. VDI. 1927. Heft 295, S. 84 ff oder 2, Aufl. der «Kreiselpum­ pen», S. 42 ff.

77.Wien-Harms. Handbuch der Experimentalphysik. Bd. IY, 2. Teil, S. 316.

78.К e 1 1 e r C., Modellversuche an Dampfturbinen-Elementen. Escher Wyss Mitt. 1937. Bd. 10, S. 3—9.

79.Schlichting H., Feuerungstechn. 1940, Bd. 28, № 10.

80.Engineering, 1946, v. 152, p. 188.

81.Geiger-Scheel, Handbuch der Physik. Berlin. Springer 1927. Bd. YU

S. 295.

82.Busemann A., Gasdynamik im Handbuch der Experimentalphysik, Akad. Verlagsges. Leipzig 1931. Bd. IV, 1. Teil, S. 407—410.

83. P r a n d t 1 L., Fiihrer durch die Stromungslehre, Braunschweig. Vieweg

u.Sohn. 1944, S. 264.

84.H a nizscht W„ Wendt H. ZAMM, 1942, Bd. 22, S. 72—86.

85.H a n t z s c h e W. ZAmM, 1943, Bd. 23, S. 185—199.

86.К r a h n E. in «Albert Betz. Zum 60. Geburtstag», S. 69; MPG Dokumentationsstelle Gottingen. S. 50/102—150.

87.Sauer R., Einfiihrung in die theoretische Gasdynamik. Berlin. Springer

1951.

88.Geiger-Scheel. Handbuch der Physik. Bd. YH, S. 336. Abb. 59.

89.Zobel Th. Luftwissen. 1944. Bd. 11, S. 64— 69, insbes. Abb. 10.

90.M e 1 к us H., Uber den abgelosten Verdichtungastoss. Diss. Braunschweig.

1949.

91.M о t 1 e у A. W„ Aircfaft Engng. 1949, v. 21, No 239, p. 320.

92.E g 1 i A., J. Appl. Meeh., Juni 1937. Vol. 4 A, pp. 63—67.

93.Becker E., Z. VD1. 1907, Bd. 61, S. 1133.

94.Forsch.-Arb. Ing.-Wes. 1907, Heft 48.

95.В о d a r t, Congres inter, de Mec. gen. Liege. 1930, vol. 3, No. 48, Paris, Dunod, 1931.

96. T r u t n о w s к у К., Beriihrungsfreie Dichtungen. Berlin. VDI-Verlag. 1943.

97. P r a n d t 1 L., Stromungslehre. Braunschweig. Verlag Vieweg u. Sohn. 1944, S. 118.

98.H u t a r e w G., Arch. Warmew. u. Dampfkesselwesen. 1942, Bd. 23, S. 157.

99.H a r t m a n n W„ Forschung. 1942, Bd. 13, S. 165.

100.Grunagel. Forsch. 1938, Bd. 9, S. 187.

101.Trutnowsky K., Konstruction. 1954. Bd. 6, S. 386—392.

102.Keller C., Escher Wyss Mitt. 1934, Bd. 7, S. 11.

103.H ii t t e, 27 Aufl., Bd. 1, S. 480.

104.Escher Wyss Mitt. 1935. Bd. 8, S. 160.

105.Kobes, Studien uber den Druck auf den Spurzapfen der Reaktionsturbinen und Kreiselpumpen. Leipzig-Wien, 1906.

106.S t о d о 1 a A., Dampfund Gasturbinen. 5 u. 6. Aufl. S. 155 Berlin, Sprin

gen 1922.

107.К e a r t о n W. I., Keh T. H. Leakage of Air through Labyrinth glance usw. Proceedings A. Inst. Meeh. Eng. 1952. Vol. 166, pp. 180—195.

108.G r a ger Fr. Jahrbuch 1953 der braunschw. wissensch. Ges.

109.Betz А, в книге Geiger-Scheel. Handbuch der Physik, Bd. YI I, S. 273—276.

110. Wein ig F., Jahrbuch der deutschen Luftfahrtforschung. 1940, Bd. 11, S. 281.

HI. Grager Fr. Cm. 108.

112. Cordes G., Berechnung von Axiallfiftern fiir Fliigzeugtriebwerke, Jb. der deutschen Luftfahrtforschung. 1943, Il D.

113.Meldahl. Uber die Endverluste der Turbinensachaufeln, Brown Boveri Mitt. 1941, Bd. 28, S. 356.

114.Howell A. R., Proc. Inst. mech. Engs. London, 1945, vol. 153, p. 451

115.P r a n d t 1 L., Stromungslehre, 2 Aufl. S. 323. Brauschweig, Vieweg 1944

116.Fottinger H. ZAMM. 1937. Bd. 17, S. 357 oder Jb. schiffbautechn. Ges. 1938, Bd. 39, S. 240.

117.ZAMM. 1935, Bd. 15, S. 191.

118.P a n t e 1 1 K-, Versuche fiber Scheibenreibung. Forschung. 1949/50, Bd. 16, S. 97—1Q8.

119.BWK. 1950, Bd. 2, S. 24.

120.BWK. 1953, Bd. 3.

121.DIN. 1331.

670