Кинематика потока при выходе жидкости из рабочего колеса
После входа на лопасти поток движется вдоль лопастей, а траектория его соответствует очертаниям межлопастных каналов.
При равномерной частоте вращения колеса с угловой скоростью ω,
(ω=
),
частица жидкости, двигаясь по лопасти,
вместе с ней через время t
придет в точку М2
(рис. 4.1.). Соответствующие скорости
частицы будут: относительная – ω2,
окружная –
,
и абсолютная –
.
При выходе из рабочего колеса окружная скорость потока жидкости ,
об/мин., равна:
=
,
м/с (9)
где D2 – наружный диаметр рабочего колеса, м; n – частота вращения
колеса, об/мин.
Меридианная
(радиальная) составляющая абсолютной
скорости потока на выходе
, находится по формуле:
, м/с
(10)
где Q – подача, м3/с; ηоб – объемный КПД; F2 – площадь потока жидкости, выходящего из рабочего колеса, м; D2 – наружный диаметр рабочего колеса, м; b2 – расстояние между дисками колеса на выходе, м; δ2 – толщина лопасти при выходе из колеса, м; βлоп2 – угол установки лопасти, град.; Zл – число лопастей рабочего колеса.
Эта скорость зависит только от подачи насоса и геометрических размеров колеса.
Определение напора насоса, параметров потока и построение планов его скоростей в колесе при входе и выходе
Построение плана скоростей при выходе потока из колеса начинается с построения векторов скоростей и . Относительная скорость потока ω2 соответствует углу βлоп2.
Вектор абсолютной скорости при выходе из рабочего колеса равен:
= ω2 + , м/с (11)
Проекция
скорости
на
направление окружной скорости
называется
тангенциальной составляющей скорости
потока
равной:
= – ctg βлоп , м/с (12)
Из
теории насосов известно, что на самом
деле относительная скорость ω2
отклоняется от направления лопастей
колеса, в результате чего окружная
составляющая
становится
меньше, чем это следует из построенного
плана скоростей. Действительное значение
скорости
,
можно
определить
по формуле:
, м/с (13)
Определение напора насоса
Напор насоса Н, рассчитывается по построенному плану скоростей на выходе из колеса.
Теоретический напор насоса HТ, м, определяется по уравнению Эйлера:
HТ
=
,
м
(14)
Действительный расчетный напор Hр, насоса равен:
, м
(15)
где ηг - гидравлический коэффициент полезного действия насоса.
Сравнение расчетного напора Нр с напором по паспортным данным h
Расхождение расчетного напора насоса с напором по паспорту составляет:
(16)
где Н – напор насоса по паспорту, м; НР – напор насоса, рассчитанный по
построенному плану скоростей на выходе из рабочего колеса, м.
Рис. 4.2. Эскиз рабочего колеса насоса