13. Подобие нагнетателей. Критерии подобия.

Точный расчёт нагнетателей представляет большие трудности из-за сложной структуры потока в рабочих полостях нагнетателя. Поэтому при проектировании используют данные при испытании нагнетателей, подобных проектируемым. Но это допустимо лишь при соблюдении з-ов подобия.

Физ. процессы, протекающие в геометрически подобных пространствах, называют подобными,если в соответствующих точках этих пространств физ. величины находятся в постоянном соотношении. Эти соотношения наз-сямасштабами подобия или коэф-ми.

Различают геометрическое подобие,к-ое закл-ся в рав-ве сходственных углов и постоянстве отношений сходственных геометрических величин.

Д_1б/Д_1а=в_1б/в_1а=const=δ_{l –} коэф.геом.под.

Кинематическое подобиесостоит в постоянстве отношений скоростей в сходственных точках и в равенстве геометрического подобия.

U_1б/U_1a=c_1б/с_1а=const=δ_{с –}коэф.кин.под_.

Динамическое подобие выраж-ся постоянством отношения сил одинакового происхождения, действующих в сходственных точках кинематически подобных нагнетателей.

Р_1б/Р_1a=Р_2б/Р_2а=const=δ_р –коэф.дин.под.

На практике проектир-ия примен критерии подобия, учитывающие влияние физ св-в ж-ти и газа на формирование подобных режимов:

• Крит Рейнольдса Re=c*l/ν

• Крит Фруда Fr=c²/gl

• Крит Эйлера Eu=P/ρc²

• Крит Струхала Sh=l*n/c

Эти критерии прим-ся для оценки подобия нагнетателей, раб процесс к-ых происходит без существенного влияния факторов теплообмена.

Для газовых нагнетателей при высоких конечных давлениях необходимы большие скорости газа, приближающиеся к звуковым, В этом случаеEuвыражают через скорость звука Р=а²ρ/R

Безразмерную скорость называют числом Маха М=с/а

Если необходимо провести более строгие расчёты, то необходимо соблюдение постоянства критериев Прандтля и Грасгофа.

14.Влияние формы лопаток на рабочие параметры нагнетателя.

Конструктивное многообразие проточной части центробежных нагнетателей сводится к трём типам рабочих колёс:

1) Компрессорные β < 90⁰(загнутые назад); 2) Вентиляторные β > 90⁰(загнутые вперёд); 3) Авиационные (радиационные) β =90⁰

β₂ <90 β₂ >90 β₂ =90

При равенстве скоростей для всех трех типов колес ступень с β₂ <90 имеет меньший напор, β₂ =90-средний, β₂ >90- больший.

Рабочие колёса с лопатками загнутыми вперёд применяются в ступенях вентиляторов низкого и среднего давления, где необходима большая производительность, а статический напор играет меньшую роль.

Для высоконапорных нагнетателей (компрессоров) выгоднее применять рабочие колёса с лопатками, загнутыми назад, которые создают наибольший статический напор.

Рабочие колеса с лопатками загнутыми вперёд применяют в ступенях вентиляторов низкого и среднего давления. В них требуется большая производительность, а статический напор играет меньшую роль.

Для высоконапорных нагнетателей выгоднее применять колеса с лопатками загнутыми назад. Такие колеса создают больший статический напор. Радиальные лопатки имеют средние показатели по давлению и КПД. Их преимущество в том, что у лопаток нет изгибных напряжений и поэтому maxдопустимые скорости могут быть значительно выше.

При увеличении окружной скорости увеличивается развиваемое давление и КПД. Эти колеса применяют в таких нагнетателях , когда в одной ступени необходимо получить высокое давление при maxзначении КПД.

Лопатки рабочих колёс осевых вентиляторов изготавливают симметричного или несимметричного профиля. Осевые вентиляторы с лопатками симметричного профиля называют реверсивными, поскольку при изменении направления вращения вала ротора на противоположное их производительность практически не меняется. Колёса с лопатками несимметричного профиля имеют лучшие аэродинамические характеристики, однако при реверсировании их производительность заметно снижается.

При проектировании рабочих колес вентиляторов следует иметь в виду, что применение лопаток, отогнутых вперед, при прочих равных условиях позволяет снизить габаритные и массовые характеристики вентиляторов. Однако при этом из-за значительного изгиба межлопаточных каналов и существенного увеличения скоростных па­раметров воздушного потока резко возрастают потери на вихреобразование и трение, что, в свою очередь, приводит к снижению КПД вентиляторов. Применение же рабочих колес с загнутыми назад лопатками позволяет повысить их КПД и улучшить акустические характеристики, хотя при этом несколько возрастают габаритные размеры и масса вентиляторов.