Конспект лекций по курсу тепловые двигатели и нагнетатели - Часть б
Темы рассматриваемые в данной части конспекта:
1. ПОДОБИЕ НАГНЕТАТЕЛЕЙ
2. КОЭФФИЦИЕНТ БЫСТРОХОДНОСТИ НАГНЕТАТЕЛЯ
3. РАБОЧИЕ ПАРАМЕТРЫ И ХАРАКТЕРИСТИКИ НАГНЕТАТЕЛЕЙ
4. ДЕЙСТВИТЕЛЬНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ НАГНЕТАТЕЛЯ ПРИ ПОСТОЯННОЙ ЧАСТОТЕ ВРАЩЕНИЯ
5. ХАРАКТЕРИСТИКИ НАГНЕТАТЕЛЕЙ ПРИ ПЕРЕМЕННОЙ ЧАСТОТЕ ВРАЩЕНИЯ
6. БЕЗРАЗМЕРНЫЕ И УНИВЕРСАЛЬНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ НАГНЕТАТЕЛЕЙ
7. ИЗМЕНЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК И РЕГУЛИРОВАНИЕ НАГНЕТАТЕЛЕЙ
8. СОВМЕСТНАЯ РАБОТА ПРИ ПАРАЛЛЕЛЬНОМ И ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОМ СОЕДИНЕНИИ НАГНЕТАТелей
9. НЕУСТОЙЧИВАЯ РАБОТА НАГНЕТАТЕЛЕЙ. ПОМПАЖ
Подобие нагнетателей
Точный расчет размеров нагнетателей представляет большие трудности из-за сложной структуры потока в рабочих полостях нагнетателя. Поэтому при проектировании нагнетателей обычно используются данные, полученные при испытании нагнетателей, подобных проектируемым. Однако это допустимо лишь при соблюдении определенных условий - законов подобия.
В настоящее время применяется испытание моделей проектируемых нагнетателей, выполненных в уменьшенном масштабе, с целью проверки проекта и его корректирования. Модели строятся, как правило, с соблюдением условий подобия. Законы подобия используются также и при исследовании нагнетателей
в эксплуатационных условиях.
Основные понятия теории подобия:
Физические процессы, протекающие в геометрически подобных пространствах, называются подобными, если в соответственных точках этих пространств сходственные физические величины находятся в постоянных соотношениях. Эти соотношения - коэффициенты или масштабы подобия.
Геометрическое подобие двух нагнетателей а и б заключается в равенстве сходственных углов и постоянстве отношений сходственных геометрических величин
где δl - коэффициент геометрического подобия.
Кинематическое подобие состоит в постоянстве отношений скоростей в сходственных точках геометрически подобных нагнетателей и равенстве сходственных углов параллелограммов скоростей, т.е. в их геометрическом подобии
где δc - коэффициент кинематического подобия.
Динамическое подобие выражается постоянством отношений сил одинакового происхождения, действующих в сходственных точках кинематически подобных нагнетателей,
где δp - коэффициент динамического подобия.
Для удобства пользования при пересчете рабочих параметров V, Н, р и N динамических нагнетателей в зависимости от диаметра рабочего колеса, плотности среды, частоты вращения и КПД изложенные материалы сведены в табл.
Формулы пропорциональности при изменении параметров V, Н, р, N
при изменениях D2 n и ρ |
при изменениях ρ |
при изменениях D2 |
при изменениях n |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Применение формул пропорциональности для пересчета рабочих параметров нагнетателей, включенных в трубопроводную сеть, дает достаточно верные результаты только в тех случаях, когда сопротивление сети подчинено закону квадратичной параболы.
КОЭФФИЦИЕНТ БЫСТРОХОДНОСТИ НАГНЕТАТЕЛЯ
Для оценки конструктивной формы нагнетателей можно применять понятие коэффициента быстроходности (удельной частоты вращения) п', представляющего собой частоту вращения вала нагнетателя, геометрически подобного данному, но имеющему подачу V'= 1 мз/c, удельную работу L'= gH'-= 1 Дж/кг и развивающему напор Н'= 0,102 м в режиме максимального КПД.
Если в уравнениях подобия полагать V'= 1 мз/c и Н'= 0,102 м, то получим два уравнения
Численные значения удельной частоты вращения для подобных нагнетателей одинаковы, и поэтому п' является характеристическим коэффициентом для геометрических подобных нагнетателей, выпускаемых заводом.
В практике насосостроения употребляется до настоящего времени понятие коэффициента быстроходности п', как размерной величины, отнесенной к единичным величинам Н = 1 м и N'= 1 л.с. = 0,736 кВт.
При этом из условий подобия получим
Коэффициенты быстроходности определяются величинами п, V и Н и при заданном значении п в процессе регулирования подачи могут принимать значения от 0 до ~.
Для характеристики нагнетателя вычисляют его коэффициент быстроходности по значениям п, V, Н, относящимся к режиму с максимальным КПД.
Для оценки конструктивного типа вентиляторов ЦАГИ предложил полагать коэффициентом быстроходности частоту вращения вентилятора данного типа, подающего в режиме максимального КПД V'= 1 мз/c газа при условном давлении р'= 30 кгс/м2
Используя условия подобия, при этом получим
где Н - напор, м, при плотности ρ = 1,2 кг/м3.