Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Насосы.docx
Скачиваний:
288
Добавлен:
14.03.2016
Размер:
8.39 Mб
Скачать

3.3.2.Характеристики осевых и диаметральных нагнетателей

Осевые нагнетатели. Линия P-L часто имеет седлообразную форму (рис. 3.6), однако у низконапорных машин встречается падающая форма этой характеристики. Седловина на характеристике объясняется снижением подъемной силы лопастей при малых подачах и наличием вторичных течений. Характеристики мощности близки к горизонтальной линии и лишь немного возрастают на участке с максимальным КПД.

Постоянство мощности осевых нагнетателей учитывается при их эксплуатации. Осевые машины можно включать и выключать при открытых регулирующих устройствах, т.к. сила пускового тока не зависит от степени их открытия. Линия ηL аналогична по своему характеру линии ηL центробежных.

Рис.3.6.Характеристика осевого нагнетателя

Диаметральные нагнетатели. Их характеристики по своему очертанию напоминают характеристики центробежных нагнетателей (рис. 3.7).

Рис.3.7.Характеристика диаметрального нагнетателя

3.3.Подобие лопастных нагнетателей. Пересчет характеристик

Сложность аэрогидродинамических процессов, происходящих в лопастных нагнетателях, делает невозможным теоретический расчет их характеристик. Поэтому они определяются на основе экспериментальных исследований. В то же время при разработке новых конструкций необходимо, на основе испытаний модельного образца предсказать рабочие параметры предназначенных к серийному выпуску машин. И здесь используется теория гидродинамического подобия, в соответствии с которой нагнетатели гидродинамически подобны, если соблюдены следующие три условия подобия.

Геометрическое подобие, означающее пропорциональность соответствующих размеров нагнетателя (диаметров входа и выхода из колеса D1 и D2, ширины колеса b и т.д.), т.е.

. (3.3)

Кинематическое подобие, предусматривающее пропорциональность скоростей u в сходственных точках потока, т.е.

.(3.4)

Равенство углов установки лопаток на входе и выходе из колеса и КПД, т.е.

; ;. (3.5)

Здесь индексом «м» обозначены параметры модельного нагнетателя, «н» – натуральной машины.

Для сопоставления разных конструкций нагнетателей в качестве критерия подобия используется так называемый коэффициент быстроходности ns.

Коэффициентом быстроходности насоса называют такую частоту вращения, при которой он при напоре H=1м вод.ст. имеет подачу L=0,075 м3/с при максимальном КПД:

ns = 3,65. (3.6)

Коэффициент быстроходности вентилятора вычисляется по формуле:

ns=5,5, (3.7)

где L определяется в м3/с; P - в Па при максимальном КПД.

Нагнетатели, имеющие одинаковые коэффициенты быстроходности, являются подобными.

Рассмотрим теперь применение принципов аэрогидродинамического подобия для практических расчетов.

Как уже отмечалось выше, испытания нагнетателей с целью получения их характеристик, производится при условии сохранения постоянства трех величин: 1) формы и размера элементов машины; 2) режима ее работы (n = const); 3) неизменного состояния перемещаемой среды (ρ =const).

Таким образом, возникает необходимость получения характеристик нагнетателя для случая, когда одна или две, или все три выше указанные величины отличаются от их значений в режиме испытаний. Как же влияет изменение этих величин на характеристики нагнетателей?

Влияние изменения частоты вращения. Пусть известная характеристика соответствует частоте вращения n0. Измененная частота вращения n. Отношение окружных скоростей

.

Так как геометрическое подобие параллелограмма скоростей не нарушается, то скорости в любых точках изменяются пропорционально n. Производительность LF. Площадь F= const. Следовательно,

. (3.8)

Из формулы Эйлера следует

.

Отсюда получим

. (3.9)

Так как мощность изменяется пропорционально произведению PL, то

. (3.10)

Пример 3.1. Характеристика задана точками

P, Па

550

570

580

500

400

L, м3

4000

5000

6000

8000

10000

N, кВт

1,1

1,25

1,35

1,7

1,8

Рассчитать характеристики вентилятора при увеличении частоты вращения в 1,2 раза. Пересчет производится по формулам:

; ;.

После перерасчета характеристика примет вид

P, Па

794

821

835

720

576

L, м3

4800

6000

7200

9600

12000

N, кВт

1,9

2,16

2,33

2,94

3,11

Влияние изменения геометрических размеров. В конкретных конструкциях нагнетателей пропорции между геометрическими размерами сохраняются неизменными. В качестве характерной величины принимается диаметр колеса D2. Итак, пусть известны характеристики для диаметра D2 = D0. Требуется найти значения характеристик для D2 = D.

.

Площадь F D2. Отношение производительности равно

. (3.11)

Давление изменяется по зависимости

. (3.12)

Отношение мощностей равно

. (3.13)

Влияние изменения плотности перемещаемой среды. Пусть известны характеристики при плотности ρ0. Требуется найти характеристики при плотности ρ. Так как частота вращения и геометрические размеры не изменяются, то из зависимости LF следует, что объемная производительность не зависит от плотности (температуры) перемещаемой среды, т.е.

. (3.14)

Давление прямо пропорционально плотности перемещаемой среды:

. (3.15)

Аналогично изменяется и мощность:

. (3.16)

Так как плотность зависит от температуры перемещаемой среды, то из формулы (3.16) следует важный практический вывод. Если в условиях эксплуатации может изменяться плотность перемещаемой среды, то мощность электродвигателя следует рассчитывать на максимально возможную в эксплуатации плотность перемещаемой среды (минимальную температуру).

Пример 3.2.

Рассчитать и построить характеристики вентилятора, заданного в примере 3.1, при увеличении плотности перемещаемой среды в 1,2 раза.

Пересчет производится по формулам:

L2 = L1; ;.

После перерасчета характеристика примет вид:

P, Па

660

684

696

600

480

L, м3

4000

5000

6000

8000

10000

N, кВт

1,32

1,5

1,62

2,04

2,16

Пересчет по нескольким параметрам одновременно. Обобщенные формулы пересчета имеют вид:

, (3.17)

, (3.18)

. (3.19)

Характеристики других лопастных машин пересчитываются по тем же формулам, что и центробежных.

Точность пересчета. В выводе выше приведенных формул принималось, что КПД остается постоянной величиной. Кроме того, не учитывались изменения числа Рейнольдса. Однако анализ показал, эти допущения не оказывают существенного влияния, и неточность лежит в пределах, допустимых для практических расчетов.