НТ 
НТ (Q)
u22
g
0 β2 |
' |
90 |
180 |
β2 |
Рисунок 3.6. Влияние угла β2 на теоретический напор центробежного нагнетателя
Поэтому вводится угол скоса потока:
σ = β2л - β2.
Угол σ может изменяться в диапазоне от 3 до 50.
3.6. Три типа рабочих лопаток центробежного нагнетателя
Существует три типа рабочих лопаток центробежного нагнетателя в зависимости от величины угла выхода β2л:
1. Лопасти, отогнутые назад (по ходу вращения колеса) для β2л < 900 (рисунок 3.7а);
2. Радиальные лопасти, для них β2л = 900 (рисунок 3.7б); 3. Лопасти, отогнутые вперед для углов β2л > 900 (рисунок 3.7в). Для всех типов лопастей угол β1л < 900;
(а) |
|
|
c2 |
|
|
(б) |
w2 |
c2 |
(в) |
w |
c2 |
|
|
|
|
|
β2 |
|
|
β2 |
|||
|
w2 β |
|
|
u2 |
|
|
c2u=u2 |
|
|||
|
2 |
w1 |
|
|
|
2 c2u |
|||||
|
|
c1 |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
β1 |
u1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
w |
R1 |
|
w |
|
|
w |
|
Рисунок 3.7. Типы рабочих лопастей
К конструкциях нагнетателей встречаются все три типа лопастей.
23
В насосах и компрессорах применяются только лопасти, отогнутые назад.
Центробежные вентиляторы имеют все три типа лопастей.
Лопасти, загнутые назад, более удобообтекаемы и для них диапазон скоростей безотрывного обтекания шире. Поэтому гидравлические потери при течении среды в межлопастных каналах будут меньше, и КПД нагнетателя будет выше.
Преимуществом радиальных лопастей вентиляторов являются небольшие потери давления не трение в межлопастных каналах и сравнительно высокий КПД. Но при увеличении подачи характерно значительное повышение потребляемой мощности и усиление шума.
Преимуществом нагнетателей с загнутыми вперед лопастями являются высокие давления и большие подачи. При этом окружные скорости меньше, чем для лопастей других форм. Это позволяет применять рабочие колеса небольших диаметров. Недостаток – небольшой КПД и крутая характеристика потребляемой мощности, появление значительного шума при высоких окружных скоростях.
3.7. Влияние угла выхода с лопатки на скоростную и статическую составляющие теоретического напора центробежного нагнетателя
Поскольку полный напор имеет две составляющие – скоростную Нск и статическую Нст, то представляет интерес влияния на них угла выхода β2.
Для упрощения выводов предполагается равенство радиальных составляющих абсолютной скорости на входе и выходе с лопатки c1r = c2r.
Полный напор
HΤ = u2gc2u .
С другой стороны
HΤ = Hск + Hст = c222−gc12 + u222−gu12 + w122−gw22 .
После преобразований на основе использования треугольников скоростей можно получить выражения для компонент напора:
Hск = (u2 −с2r ctgβ2 )2 ,
2g
24
Hск = u22 −(с2r ctgβ2 )2 .
2g
Для графического построения этих зависимостей находим экстремальные точки.
Нст = 0, если u2 |
2 −(с2r ctgβ2 )2 = 0 . Отсюда имеем |
|
|
|||||
|
' |
|
u2 |
" |
|
|
u2 |
|
|
= arcctg |
|
|
|
||||
|
β2 |
|
и β2 |
- |
|
|||
|
с2r |
= arcctg |
|
. |
||||
|
|
|
|
|
|
с2r |
||
Статический напор имеет максимальное значение, когда ctgβ2 = 0 , т.е.
при угле β2. = 900.
Вид зависимостей полного напора НТ, статической Нст и скоростной Нск составляющих от угла β2 показан на рисунке 3.8. Скоростной напор представляет собой вертикальное расстояние между кривой полного напора и кривой статического напора.
НТ∞ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
НТ (Q) |
|
u2 |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
g |
2 |
|
|
|
|
|
Нcк(Q) |
|
u2 |
|
|
|
|
|
Нcт(Q) |
||
2g |
|
|
|
|
|
|||
0 |
β ' |
90 |
β2 |
'' |
180 |
β2 |
||
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
Рисунок 3.8. Влияние угла β2 на скоростную и статическую составляющие напора центробежного нагнетателя
Лопасти, отогнутые вперед (β2л > 900) передают потоку жидкости наибольшее количество энергии по сравнению с другими типами лопастей. Но для них преобладает скоростная энергия в виде скоростного напора.
Лопасти, отогнутые назад (β2л < 900) больше передают энергию в виде статического напора.
25
Для радиальных лопастей (β2л = 900) скоростная и статическая составляющие напора одинаковы.
Способность рабочих лопастей развивать статический напор характеризуется степенью реактивности (коэффициентом статического напора) рабочего колеса
ρ = Нст =1− Нск
Нт Нт
Чем больше ρ, тем большая часть напора в рабочем колесе развивается в виде статического напора. Более совершенными являются нагнетатели с большим коэффициентом статического напора.
Для лопастей, отогнутых вперед ρ = 0, для радиальных – ρ = 0,5, для предельно отогнутых назад – ρ = 1.
26