книги / Насосы и компрессорные машины
..pdfВсе дымососы и вентиляторы имеют осевые направляющие устрой ства для изменения подачи.
На фиг. 138 показана установка дымососа Д-13,5 и его продольный разрез.
Направляющий аппарат крепится к конической входной воронке и состоит из восьми иепрсфилированных неподвижных лопаток, изготовленных из листовой стали. Лопатки направляющего аппа рата можно поворачивать вручную и автоматически. Имеются также приспособления, позволяющие включать дистанционное управле ние. Ступица рабочего колеса отлита из чугуна и имеет отверстия
для |
осевой разгрузки ротора. Диск |
выполнен из листовой стали |
||||||
и крепится к ступице заклепками. |
|
штампованные, |
к диску |
и |
||||
Лопатки рабочего колеса |
стальные, |
|||||||
кольцу крепятся с помощью сварки. Спиральный кожух сварен |
из |
|||||||
|
|
|
листовой стали. На задней стенке |
|||||
|
|
|
кожуха |
имеются съемные |
части, |
от |
||
|
|
|
крывающие доступ к рабочему коле |
|||||
|
|
|
су, которое вместе с валом выни |
|||||
|
|
|
мается |
вбок. |
Фундамент — железо |
|||
|
|
|
бетонной |
конструкции. |
Крепление |
|||
|
|
|
кожуха к фундаменту осуществляется |
|||||
|
|
|
при помощи |
трех сварных лап и че |
||||
|
|
|
тырех анкерных болтов, |
заливаемых |
||||
|
|
|
в бетон. Если нагнетательный патру |
|||||
|
|
|
бок располагается снизу, то добав |
|||||
Фиг. |
139. Эластичная |
пальцевая |
ляется еще две опорные лапы. |
|
||||
|
муфта. |
|
Кожухи крупных машин (ВД-20, |
|||||
к |
ходовой части |
машин |
Д-20, ВД-18, |
Д-18) крепятся также |
||||
с помощью |
растяжек. |
|
|
Фиг. 140. Дымосос Д-300/400 (продольный разрез).
Опорами вала служат два сферических роликоподшипника, охлаж даемые водой, циркулирующей по змеевику, расположенному в масляном картере в корпусе машины. Охлаждение действует посто янно только у дымососов.
На сварной раме вместе с двигателем устанавливается и корпус подшипника. Опорная рама заливается в бетон фундамента.
Вал двигателя с валом вентилятора соединяются с помощью эластич ной пальцевой муфты (фиг. 139).
На фиг. 140 изображен продольный разрез, а на фиг. 141 — бо
ковой |
вид дымососа |
Д-300/400 (Д-22 х 22), |
выпускаемого |
Подоль |
|||||||
ским заводом. |
|
|
|
|
|
|
|
||||
Дымосос Д-300/400 имеет |
упрощенный направляющий |
аппарат, |
|||||||||
установленный на входных |
карманах. |
Вал |
дымососа установлен в |
||||||||
двух |
подшипниках |
сколь |
|
|
|
|
|||||
жения |
с самоустанавлива- |
|
|
|
|
||||||
ющимися |
вкладышами |
и |
|
|
|
|
|||||
кольцевой |
смазкой. |
Один |
|
|
|
|
|||||
из подшипников |
со |
сторо |
|
|
|
|
|||||
ны |
двигателя |
является |
|
|
|
|
|||||
опорно-упорным, |
второй |
|
|
|
|
||||||
упорным. Масло |
охлажда |
|
|
|
|
||||||
ется |
водой, |
циркулирую |
|
|
|
|
|||||
щей внутри змеевиков, рас |
|
|
|
|
|||||||
положенных |
в нижней ча |
|
|
|
|
||||||
сти |
корпуса. |
Ротор |
выни |
|
|
|
|
||||
мается |
|
через |
съемную |
|
|
|
|
||||
часть, |
расположенную |
в |
|
|
ш |
|
|||||
торцовой |
стенке |
корпуса. |
|
|
|
||||||
На |
фиг. |
142 |
показана |
|
|
*t?-r |
|
||||
установка ранее выпускав |
|
'ft,:- |
•П!?» « |
|
|||||||
шегося |
мельничного вен |
|
|
||||||||
тилятора ВМ-75/1200 По |
I |
OOÇ&. 0rà / !*£••• |
|
||||||||
дольского |
завода. |
Новая |
Фиг. 141. |
Дымосос Д-300/400 (вид |
сбоку). |
||||||
ее |
конструкция |
не |
имеет |
||||||||
безлопаточного диффузора. |
|
|
|
|
|||||||
Вентиляторы |
новой |
конструкции рассчитаны на температуру га |
|||||||||
зов |
200°С. Все |
Еентилятсры — конссльного типа, со сварными кор |
пусами упрощенной формы, но позволяющие работать с высокими к.п.д. (69—71%). Торцовые листы спиральной камеры имеют съем ные защитные (броневые) листы. У всех машин установлены под шипники качения.
Ходовая часть вентилятора и двигатель крепятся к фундаментной раме сварной конструкции, заливаемой в бетон фундамента и связан ной с ним анкерными болтами или сваркой с арматурой фундамента. Фундаменты больших и средних машин должны иметь каналы для подвода незапыленного воздуха, охлаждающего двигатели.
Газопроводы и воздухопроводы изготовляются из листовой стали. При большой длине они выполняются с прямоугольным сечением. Такой воздухопровод собирается из четырех стальных угольников, к которым привариваются стальные листы. Для придания воздухо проводу большей жесткости через каждые 1—1,2 м длины привари ваются пояса жесткости. Длинные воздухопроводы выполняются круглого сечения.
Фиг, 142, Мельничный вентилятор ВМ -75/12004
ХАРАКТЕРНЫЕ КОНСТРУКЦИИ ЦЕНТРОБЕЖНЫХ НАСОСОВ И ВЕНТИЛЯТОРОВ 165
При переходе от прямоугольного сечения к круглому диаметру последний определяют по формуле [20]:
5
где d — диаметр круглого сечения;
а и b — стороны воздухопровода четырехугольного сечения. Скорость движения холодного воздуха в воздуховодах должна быть не более 10 м/сек, а горячего не более 15 м/сек. Для того чтобы уменьшить износ воздуховодов, их внутренние поверхности покры вают специальными лаками (бакелитовым, битумным, перхлорвини-
ловым и др.).
Глава V
ОСЕВЫЕ НАСОСЫ И ВЕНТИЛЯТОРЫ
§ 1. УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ОСЕВОГО НАСОСА
Осевой насос, так же как и центробежный, относится к классу лопастных машин.
В отличие от центробежного в осевом насосе основная масса жидко сти движется параллельно оси рабочего колеса. Осевые насосы могут
|
|
|
|
|
|
подавать большие количества жидкости при^ срав |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
нительно малых напорах. Производительность осе |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
вого насоса может достигать десятков кубометров |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
жидкости в секунду при напоре до 6—9 м |
вод. cm. |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
(в одноступенчатом исполнении). |
Коэффициент бы |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
строходности их находится в пределах 600 |
1200 |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
и более. |
|
осевого |
насоса |
|
весьма |
проста, |
||||
|
|
|
|
|
|
Конструкция |
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
что является одним |
из |
его |
преимуществ. |
Насос |
||||||
|
|
|
|
|
|
состоит из ротора |
и статора |
(фиг. |
|
143). |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
Ротор насоса состоит из вала с насаженным на |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
него лопастным (рабочим) колесом (фиг. 144), |
кото |
|||||||||
Фиг. |
143. |
Схема |
рое состоит из втулки и лопастей, |
имеющих |
винто |
|||||||||||
устройства |
осевого |
вую поверхность. Число лопастей |
может |
быть от |
||||||||||||
|
|
насоса: |
|
|||||||||||||
|
|
|
3 до 6. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
/ — корпус, |
2 — спрям |
|
состоит из |
корпуса с |
располо |
|||||||||||
ляющий |
аппарат; 3 — |
Статор насоса |
||||||||||||||
втулка |
с |
подшипника |
женными внутри |
него спрямляющими лопатками и |
||||||||||||
ми; |
4 — втулка |
корпу |
||||||||||||||
са |
5 — вал. в — нагне |
втулками с размещенными в них |
подшипниками и |
|||||||||||||
тательный |
патрубок; |
|||||||||||||||
7 — рабочее колесо. |
уплотнительным |
устройством. |
За |
спрямляющим |
||||||||||||
ную |
трубу |
для |
аппаратом корпус |
насоса |
переходит в коленообраз |
|||||||||||
удобства |
вывода вала его из корпуса. |
|
обра |
|||||||||||||
|
Спрямляющий |
аппарат |
состоит |
из |
неподвижных |
лопастей, |
зующих диффузорные каналы. Закрученный рабочим колесом поток, проходя через спрямляющий аппарат, приобретает осевое направление, причем скоростной напор его преобразуется в статический. Частица жидкости, попадающая на лопастное колесо, вращается вокруг оси насоса и одновременно движется вдоль нее.
При проектировании и эксплуатации осевого насоса необходимо знать зависимости между основными параметрами потока перекачи ваемой жидкости и основными параметрами рабочего колеса и спрям
Wi |
и до2 — относительные скорости жидкости при входе на колесо |
|
с\и |
и выходе |
из него; |
и С2и — окружные |
составляющие абсолютных скоростей жид |
кости при входе и выходе из колеса.
В осевом насосе частица жидкости, двигающаяся вдоль оси колеса, все время находится на одном и том же расстоянии от оси.
Так как угловая скорость вращения колеса о> = const, то перенос ная скорость любой частицы жидкости в пределах рабочего колеса также постоянна:
£// = /*/аз = const |
(245) |
Фиг. 146. Треугольники скоростей для осевого насоса.
Следовательно, уравнение Эйлера применительно к осевому насосу примет следующий вид:
Я / . |
(р2и |
C\lCj М |
(246) |
или |
g |
|
|
|
|
|
|
Ht |
Wl ~ W2 . |
?1~C\ |
(247) |
Га |
Ч |
Ч |
|
|
|
Из сравнения уравнения Эйлера для центробежных насосов с уравнением (247) видно, что в последнем уравнении отсутствует со ставляющая напора, обусловленная работой центробежных сил, за счет которой в основном и создается напор в центробежном насосе. Поэтому в отличие от центробежного насоса, в котором для уменьшения потерь стараются, чтобы W\ » w2f в осевом насосе необходимо соблю дать условие w1 > w2.
Создание напора за счет разности относительных и абсолютных скоростей приводит к появлению дополнительных потерь.
Так как в приращении энергии потока в осевом насосе большое зна чение имеет диффузорный эффект (w± > w2), то для уменьшения до полнительных гидравлических потерь, возникающих при движении жидкости через диффузорные межлопаточные каналы, необходимо более тщательное профилирование и изготовление лопастей.
Для доказательства того, что лопасть рабочего колеса не может быть ПЛОСКОЙ И ЧТО ВХОДНОЙ угол Pi и выходной р2 должны быть различными, обратимся к уравнению (246) и к треугольникам скоростей (фиг. 146).
Из треугольников скоростей |
|
Ciu — Ciu = {и — саctg Ра) ~ ( и — саctg ра) |
|
или |
(248) |
с2ц — С1и = са(ctg pi — ctg р2). |
Подставив значение разности с^и — с\и из уравнения (248) в урав нение (246), получим:
Iеa(ctg Pi - c t g т |
(249) |
Из уравнения (249) видно, что осевой насос будет создавать на пор в том случае, если < (32. Чем большим будет различие между углами Pi и р2, тем больше будет закрутка лопасти. У насоса, имеющего большую скорость вращения, при равном напоре лопасти будут более плоские, чем у насоса с меньшей угловой скоростью.
§ 3. ОДИНОЧНАЯ ЛОПАСТЬ КРЫЛОВИДНОГО ПРОФИЛЯ
Для получения высокоэкономичного осевого насоса облопачивание его рабочего колеса и спрямляющего аппарата следует набирать из профилей, обтекание которых происходило бы с наименьшими по терями. К таким профилям относятся прежде всего крыловидные про фили. В этом случае расчет лопаток можно производить согласно хо рошо разработанной методике расчета крыла самолета.
Фиг. 147. Лопасть крыловидного профиля.
Для уменьшения индуктивного сопротивления рабочих лопаток радиальный зазор между ними и корпусом следует делать как можно меньшим. Полагая этот зазор равным нулю, обтекание лопасти насоса можно свести к обтеканию крыла бесконечного размаха при достаточ ной длине лопатки по сравнению с хордой ее профиля.
Лопасть крыловидного профиля (фиг. 147) характеризуется сле дующими основными параметрами: I — длиною в м\ b — хордой про филя в м. Обозначим:
Woo— скорость невозмущенного потока перед лопастью или за ней в м/сек;
а — угол атаки, т. е. угол, образованный направлением скорости и хордой профиля (фиг. 148);
Гг — циркуляция скорости вокруг профиля в м2/сек\ Р — плотность жидкости в кгсек2/м4.
Согласно теореме Жуковского на такую лопасть при обтекании ее реальной жидкостью будет действовать сила Р у, направленная нормально к скорости w*. Эта сила называется подъемной силой. Величину подъемной силы можно вычислить по формуле Жуковского
Ру = р |
кг. |
(250) |
Если принять длину лопасти, равной единице, уравнение (250) примет более простой вид:
Ру = $ШаоГ1кг. |
(251) |
Формула Жуковского имеет огромное научное и практическое значение. Из нее видно, что при увеличении циркуляции увеличива ется и подъемная сила. Для практических целей формулой (251) можно пользоваться только в том случае, если может быть определена величина циркуляции Гъ что не всегда возможно.
Подъемную силу профиля значительно проще определить экспери ментальным путем. В этом случае в расчет вводят понятия коэффициен та подъемной силы Су и коэффициента лобового сопротивления Сх.
Коэффициент подъемной силы, являясь безразмерной величиной, представляет собой отношение
Су = |
|
(252) |
где S — площадь крыла или лопасти в м2. |
при I = |
1, циркуляцию |
Решая совместно уравнения (251) и (252) |
||
скорости Гг можно выразить через коэффциент Су: |
|
|
Гх = \ CyWvb. |
|
(253) |
В реальном потоке, при наличии сил вязкости, обтекаемое тело оказывает сопротивление движению жидкости. Сила сопротивления в этом случае называется лобовым сопротивлением и действует по направлению скорости w*-
Величина лобового сопротивления Рх может быть определена по аналогии с величиной подъемной силы Ру также с помощью безраз мерного коэффициента С — коэффициента лобового сопротивления,
т. е.
(254)
Суммарная сила взаимодействия реальной жидкости с обтекаемым телом равна геометрической сумме сил Ру и Рх (фиг. 149).
Коэффициенты подъемной силы Су и лобовое сопротивление Сх определяются опытным путем при продувке профилей или их моделей воздухом в аэродинамических трубах. Если профиль предназначен для работы в капельной жидкости, то данные, полученные при обте кании воздухом, соответствующим образом пересчитывают. Можно