Овсянников Б.В., Чебаевский В.Ф., 1975 - Высокооборотные лопаточные насосы, страница 6

à — швеи; 2 — с г савве 3 — — сан*с ви У шнеков переменного шага, когда величина 16~ел р может доходить до 1, распределение параметров потока по радиусу по своему характеру приближается к структуре потока за колесом — '" =сопз1 (см. рис. 1.6). Все же коэффициент статиче- г ского напора у втулки у колеса сз„/г выше, чем у шнека. По этому признаку применение этих колес в качестве преднасоса желательно. Однако следует иметь в виду, что обратные токи сва у втулки за колесами —" =сопэ1 возникают при значительно г ООЛЕе ВЫСОКИХ КоэффИЦИЕНТВХ РВСХОДВ Счср, ЧЕМ За ШИЕКВМИ.

П„„чем эти величины значительно превышают коэффициент расход всхода сы,р — — 0,08 —:О,1, при котором преднасосы обладают наилучшими антикавитационными качествами. Это является существенным недостатком этих колес, так как Вихревые области в потоке, образующиеся в зоне обратных тече„ии у втулки, являются местом скопления паровых и (р) особенно газовых пузырьков, приводящих к снижению напора. Нге =42 Шнеки больших углов бзл „,р должны быть обЯзательно переменного шага, во избежание слишком больших Щ4 углов атаки на входе. Режим работы шнека должен опреде- 40 ляться параметрами Ч~(1, так как при дг>1 прток будет об- Е текать входные кромки с отрицательным углом атаки.

Поэтому режим по расходу, характерный образованием обйо п,г ратных токов у втулки на выходе, следует определять не по (до),=о, а по (д~) =о Связь между этими величинами оп- 46 ределяется формулой (1.14). На рис. 1.7 представлены за- ат=чЮ (д,)о=о от 1д~за.аео пРВ ДВух значениих 1Я 81л пео ~)г ФРг и для разных втулочных отноШЕИИй Ю„. Прн УВЕЛИЧЕНИИ УГ- Рис.

Кт. Расчетные зависимости ла установки лопасти на вы- расходного параметра дь при ко- тором возникают обратные тече- ходе Вплоть до (К рзл.пер — ' нии на выходе у втулки шнека, (ргеса о=45'), несмотря н от б„и 1орк уменьшение до, при котором ~ив„аер — ол: скорость у втулки равна О, величина (д~) о=о резко возра- стает, достигая значений д~=З прн нет=0,2. Это говорит о том, что у обычно применяемых шнеков пеРеменного шага (Рта„,р(45') обРатные токи на выходе возникают раньше, чем у шнеков постоянного шага, что, возможно, является причиной, из-за которой шнеко-центробежные насосы со шнеками переменного шага обладают худшими антиканитационными качествами, чем со шнеками постоянного шага по первому критическому режиму.

На рис. 1.8 представлены фотографии шнеков постоянного 2е зв Рис. !.8. Фотографии кавитаниоиных каверн в шнеках: а — шнек 5 еапвс б — шнек б=твг вых колес с переменными диаметрами по длине может значительно снизить минимальный расход, при котором образуется обратное течение у втулки. Для колеса ="== сонэ( из равенстг ва расходов следует: з /, 2 гпер 2 гзйвт азат с„ер — — сЕ р— — ы;.,) 1,' где гп,р и г,п,р — наружные радиусы колеса на выходе и входе соответственно. Для шнека ,з Ч~= Че —, пер г22вт 8 ('зл.пер 2 гзгвт 28 Ягл.пер Из последних выражений видно, что для уменьшения величин (сг«р)е -о и (дг)о=а выгоднее не увеличивать диаметр втулки к выходу (колеса с конической втулкой), а при постоянной втулке — уменьшать наружный диаметр, так как в этом ,з ,з -з случае (гг„=г„) вместо — п'Р = 1 будет — п'Р = — '" < 1. Необ,з ,з эз гпер евер Згт ходимую напорность колеса при этом можно сохранить за счет увеличения рзл и,р. Такие колеса будут хорошо компоноваться (гг) и переменного (б) шага, работаюшие на режиме с кавитацией.

У шнека Я=сопя( кавитационные каверны образуются в области входных кромок, а у шнека с переменным шагом — в выходной части, т. е. в области возникновения вихревых течений (расчет по формулам (1.12) и (1.14) показывает, что у данного шнека обратные токи должны возникнуть при г1г>1). С увеличением втулочного отношения значение коэффициента расхода (счер)е, =о и (дч) =о уменьшается.

Применение осе- (1.35) так как г ! .4-3 вт 2 с центробежным колесом, у которого для повышения к. п. д. лр величина выбирается значительно меньшей, чем рекомендуется для шнеков с хорошими антикавитационными качествами. что осуществлено в так называемых «ступенчатых» вставных шнеках, применяемых в некоторых конструкциях насосов и показавших хорошие результаты. ЦЕЛЕСООбраЗНО ОПрЕдЕЛИтЬ ОбЛаетЬ, В КОтОрсй КОЛЕСО С»„Гвв =сонэ( можно использовать в качестве преднасоса.

Коэффициент теоретического напора тР, колеса с,„г=сопз1 постоянен вдоль радиуса. Будем считать, что коэффициент теоретического суммарного напора шнека равен ф, колеса ст„г=сопз1 Если принять достаточно хорошо оправдавшую себя методику определения суммарного теоретического напора шнека [62) как напора, подсчитанного для «эффективного» (расчетного) радиуса в предположении постоянства осевых составляющих скоростей по радиусу ре[=сч=сопз1 (д=е!и), то коэффициент суммарного теоретическбго напора шнека можно выразить через сгч..

,г 32 сврир свр р вт Фтх ( 1 Ф ~ ) 2 и1 свер Тогда осевое колесо сввг=сопз1, эквивалентное по напору шнеку, должно иметь коэффициент теоретического напора 2Рт == " (1 — с!о). ! + е~вт 2 Подставив последнее выражение в (1.26), получим + ~вт !+й2 (1 — Че) ~1 — (1 — Ж) 2 4)в Полученное уравнение позволяет определить режимы, при которых у втулки (г=Ы„) коэффициент статического напора ф„=б: 2 с' вт (Фг)ч =о = 1— ст д2 вт (1.36) 37 Если шнек работает на расчетном режиме при величине е!ч меньшей, чем получается по формуле (1.36), то осевое колесо, эквивалентное этому шнеку по напору, будет иметь отрицательный статический напор у втулки. На рис.

!.9 дан график уравнении (1 36). Чем меньше втулочное отношение, тем при больших е!е т. е. при меньших коэффициентах напора [см. (1.35)), получится отрицательный напор у осевого колеса, рассчитанного 1Р 1а„ т,в Рнс. 1.9. Расчетная область прн менення осевых колес ся с=сопев С вЂ” аоамомная область нрнменення зование колеса — '" =сопз1 при больших коэффициентах Г напора (тр,>0,5), т. е. в качестве бустерного насоса или в случае низких антикавитационных качеств центробежного колеса. Для выравнивания поля скоростей за колесом можно применить колесо с увеличивающимся втулочным отношением к выходу, причем наибольший эффект дает уменьшение наружного диаметра при постоянном размере втулки.

Такое мероприятие целесообразно применять также для шнеков переменного шага, у которых обратные токи у втулки могут возникать даже при срт=1, т. е. при больших.аиачениях входного расходного пара- по закону са„г=сопз1, В большинстве случаев шнеки постоянного шага в качестве преднасосов работают при с1о=дт=0,5 и имеют сТ„=О,ЗЗ. Поэтому следует ожидать, что замена таких шнеков осевыми колесами са„г=сопз1 ухудшит антикавитациониые качества преднасоса вследствие отрицательного статического напора втулки осевого колеса.

Осевое колесо сх„г=сопз1 можно принять в качестве преднасоса только при таких величинах втулочного отношения и режима работы с)о, которые лежат в области 1 на рис. 1.9. 8 В результате рассмотрения полей скоростей и давлений на Ф ~ — , выходе из осевых колес раз- 1 ф ных видов, можно сделать заключение. При тех величинах а потребного коэффициента на- пора (фт(0,5), которые необйг ходимы для бессрывной работы большинства шнеко-центробежных насосов, когда мож- 4 4 4 'уат но применить шнек постоянно- ного шага, колесо с„г=сопз( применять нецелесообразно. се а Колесо, =сопз1 создает более равномерное распределение статического напора по радиусу, чем получается за шнеком, но зато на характерных для шнеко-центробежных насосов режимах у них имеются обратные токи у втулки. Поэтому и в этом случае целесообразно применение шнеков, являющихся к тому же более технологичными.

При более высоких потребных коэффициентах напора, когда необходимо применение шнеков переменного шага, шнек создает значительно меньший статический напор у втулки, чем колесо — '" =сопз1. Можно предположить, что целесообразно исполь- т метра„при которых у шнеков постоянного шага обратных токов у втулки на выходе не наблюдается. В целом, рассмотрев возможность использования осевых колес различных видов в качестве преднасоса центробежного колеса, следует сделать вывод, что применение шнеков в качестве преднасоса целесообразно и оправдано. 1.2.3. Энергетические характеристики шнекового колеса Теоретический напор шнека (1.41) Р,р — средний диаметр шнека Расчет напорных характеристик осевых насосов проводят чащерйсего по расчетному диаметру, определяемому из условия равенства напора потока на этом диаметре средне.интегральному напору колеса, полученному в результате интегрирования энергии всех элементарных струек [35, 36, 54, 62).

Экспериментальные исследования, проведенные на шнеках с различными геометрическими параметрами, показали, что расчетный диаметр приблизительно соответствует средне-квадратичному диаметру шнека [62[: Р, = ~' (1.37) Тогда теоретический напор шнека может быть записан в виде [см. (1.3)) Н, = ит. (! — дэ)» (1.38) где ир †окружн скорость на расчетном диаметре Ор, э7э — Расходный паРаметР, Равный отношению текУщего объемного расхода к расходу, при котором теоретический напор шнека равен нулю.

2л °вЂ” е 3 Г (1.39) э э где 5э — шаг шнека с эквивалентной решеткой пластин [62], для шнека постоянного ша~ а 5,=8; г, †площа межлопаточных каналов шнека в осевом сечении. Величина г, может быть рассчиттна по следующей формуле: Р, =йэ(лР, — . т 'Р 1, (1.40) эщ рл.ср.э / где й,— высота лопаток шнека Ош — оэт 2 р ~~ш + э~вэ ср 2 (1.42) Чрэрэр'эг гэ У Козффнпнент полезного действия шнека Рис.