Раздел № 2 Часть 2
Тема 2. 2 Центробежные насосы
2.2.1 Формы рабочих колёс насосов различной быстроходности
Конструкции колеса
в значительной степени определяется
коэффициентом быстроходности
.
В зависимости от коэффициента
быстроходности рабочие колёса лопастных
насосов условно разделены на пять типов
(рис. 2..59).
Рисунок 2.59 Конструктивные типы рабочих колёс:
1 – тихоходное
колесо,
= 40 – 80; 2 – нормальное колесо
= 80 – 150; 3 – быстроходное колесо
= 150 – 300; 4 – диагональное колесо
= 300 – 600; 5 – осевое пропеллерное колесо
= 600 – 1200.
При увеличении коэффициента быстроходности происходит возрастание относительной ширины лопасти рабочего колеса на выходе и уменьшение относительного диаметра, т.е. рабочее колесо преобразуется последовательно из радиального в осевое.
Из формулы
коэффициента быстроходности
видно, что колесо центробежного насоса
с заданными напором и подачей, при
увеличении частоты вращения увеличивают
быстроходность. Большие частоты вращения
обусловливают малые размеры и массу
насосов и приводных двигателей при
высоком КПД агрегатов. Поэтому применение
рабочих колёс с высоким
(типы3, 4, 5)
экономически более целесообразно.
При заданной
частоте вращения
тем выше, чем больше подача и меньше
напор, развиваемые рабочим колесом.
Поэтому рабочие колёса с высоким
коэффициентом быстроходности являются
низконапорными и дают большую подачу
(типы3, 4, 5).
Напротив, рабочие колёса типов 1,2
характерны для малых подач и высоких
напоров.
Коэффициент
быстроходности определяет не быстроходность
насоса в целом, а лишь одного рабочего
колеса. Поэтому общий вид формулы для
определения
рабочего колеса многоступенчатого
многопоточного насоса будет
.
где Q и Н – полные подача и напор насоса; z – число потоков; i – число ступеней давления насоса.
Рабочее колесо
центробежного насоса может быть
изготовлено с двусторонним подводом
жидкости. В этом случае заданная подача
Q
распределяется поровну между правой и
левой его половинами. При этом коэффициент
быстроходности уменьшается в
раз и колесо становится менее быстроходным.
Условия работы лопастей колёс различной быстроходности неодинаковы. Например, в тихоходном колесе типа 1 (рисю2.59) струйки потока жидкости движутся практически в одинаковых условиях, входная кромка лопасти лежит на цилиндрической поверхности, а сама лопасть является цилиндрической. Это особенность радиальных центробежных колёс.
В нормальных и быстроходных колёсах входные кромки лопастей вынесены в область поворота потока жидкости, т.е. в ту зону, где направление потока изменяется от осевого к радиальному. Это обстоятельство вызывает превращение цилиндрической лопасти в лопасть с поверхностью двоякой кривизны.
Резко выраженными выраженными формами лопастей двоякой кривизны обладают диагональные насосы (рис. 2.59, тип 4).
Общие требования, предъявляемые к конструктивной форме сечения лопасти: соблюдение расчётных углов входа и выхода, минимальное гидравлическое сопротивление и достаточная прочность.
Два первых требования удовлетворяются применением общепринятых способов построения средней линии сечения лопастей и употребления профилей рациональной формы с тщательно обработанными поверхностями проточной части. Большое значение имеет форма поперечного сечения межлопастного канала, определяемая шириной лопастей и их количеством; она должна обладать большим гидравлическим радиусом.
Один из простых способов построения средней линии сечения лопасти по заданным углам входа и выхода показан на рис. 2.60. По этому методу лопасть очерчивается дугой окружности.
Количество рабочих лопастей определяется следующими соображениями. Большое количество лопастей обусловливает каналы большой длины с благоприятной формой поперечного сечения, но при этом лопасти стесняют поперечное сечение, уменьшая пропускную способность колеса.
Для каждого колеса существует некоторое наивыгоднейшее число лопастей, определяемое формулой (2.34). Обычно z = 6 – 8.
Рациональные формы профилей, употребляемые в авиации и гидромашиностроении, имеют утолщённую округленную переднюю часть и тонкую заднюю кромку (рис.2.61, а). Такая форма профилей лопасти улучшает прочность. Однако при небольших размерах рабочего колеса утолщенные передние кромки рабочих лопастей значительно стесняют входное сечение, и от этой формы профиля приходится отказываться и применять сечения, приведенные на рис. 2.61, б и в.
Рисунок 2.60 Построение средней Рисунок 2.61 Формы сечения
линии сечения лопасти одной дугой рабочих лопастей
круга
Толщина рабочих лопастей обычно назначается конструктивно.