Овсянников Б.В., Чебаевский В.Ф., 1975 - Высокооборотные лопаточные насосы, страница 7

!.!О. Напорные хврлктеристикв Рассмотрим сначала режим предвклвченного шнека: максимального к. п. д. шнекогв -озз; два-в,зч тор-зл: ш е вого насоса, Как показывают эксперименты, указанный режим соответствует значению параметра дв = — =0,65, где Дев 'е а объемный расход, при котором действительный напор шнека равен нулю. В результате исследований было найдено, что основным параметром, определяющим значение к. п. д. шнека на этом режиме, является коэффициент диаметра шнека Кп .' !!.1' ! — к„ ~' —.

т (1.46) б,р — толщина лопасти шнека на среднем диаметре; Р,,,р, — Угол Установки лопаток шнека с эквивалентной Решеткой пластин на среднем диаметре. ДлЯ малых Углов Рл.ср. 4 !. Бэ (1.43) в Приведем уравнение (1.38) к другому виду — = А (1 — д,); (1.44) л щэ Ао = 0 25 ' рр (1.45) На рис. 1.10 представлены рассчитанные по формуле (1.44) и экспериментальные характеристики теоретического напора одного из испытанных предвключенных шнеков.

Видно, что сходимость опыта с расчетом вполне удовлетворительная. Подобные результаты были получены при испытаниях и других шнеко- У вых колес. На рис. 1.11 приведена экспериментальная зависимость ! ,к от параметра —,, полученная в результате испытаний Кэ различных шнековых насосов. Из рис. 1.11 видно, что в области значений Ктэ = 6 7 5( э = 0 46 ' 10 : 0 237 ' 10 э) м ' ' Кэ на!!более характерных для насосов, обладающих высокими антикавитационными свойствами, экономичность шнековых иасэ- тГм во Рнс.

!. ! !. График зависимости экономичности шиековык насосов от коэффи- ма квента анаметра шнека и' ам сов находится в пределах 0,55 — 0,4. С уменьшением значений,: ! Ко до 4 — 4,5( = 1,56 10 — -' —:1,1 10 — а экономичность, , („, шнековых насосов существенно возрастает и может достигать 0,7 — 0,8.

Следует отметить, что у низкооборотных промышленных осевых насосов, имеющих профилировку проточной части по закону са,г=сопз1, максимальные значения к. п. д. при этих Ко„. могут достигать 0,8 — 0,9 [32~. Таким образом, к. п. д. шнековых насосов с малыми значениами коэффициентов Ко несУщественно ниже экономичности промышленных стационарных осевых насосов. Низкие же знае чення к. п. д.

шнеков, применяемых в шнеко-центробежных насосах, объясняются главным образом большимн величинами Ком' которые обусловлены необходимостью получения у них высоких антикавитационных свойств. Из Рнс. 1.11 следует, что экспериментальные точки имеют сРавнительно большой разброс относительно осредняющей кривой. Это можно объяснить тем, что, как показали экспери- менты, на ты, на к. п. д, шнека, «роме параметра Ко, оказывает влияние изм ° ние изменение и других параметров, главными из которых 4! являются густота решетки шнека т и угол изогнутости лопаток орх =5л. †р. Оказалось, что с ростом указанных параметров экономичность шнеков существенно уменьшается.

В результате обработки экспериментальных данных при работе шнеков на обычных невязких жидкостях (Ке= = (0,5 —:1,5) 10е) была получена зависимость для расчета экономичности шнековых насосов в следующем виде: где Лр — угол изогнутости профиля в градусах на среднем диаметре шнека; (Ко )„— коэффициент диаметра шнека на режиме т) Указанная зависимость пригодна для расчета экономичности шнеков в следующем диапазоне изменения параметров: 4 ~< Ко < 10; 0 ~< Л))х < 45,5'; 2 ~< т,о < 4,7; !;о = 5 —: !0'. Расчет зависимости т) =1~ — ) или т) = — 1(до) прн известОт ш л ном значении т),иш„можно рекомендовать по формуле т)ш = т)шшат !Р (Чо).

(!.48) Значение функции !Р(до) рекомендуется брать по таблице !.1, Таблица Д7 о) 0,4 0,05 0,2 0,3 0,35 0,45 0,1 0,15 0,5 0,25 0,92 0,19 0,3 0,42 0,52 0,87 0,94 0,64 0,72 0,81 Продолжение табл. 1.1 0,65 0,9 0,55 0,6 0,8 0,85 0,95 1,0 0,75 0,7 0,57 0,96 0,98 0,92 0,83 0,36 1,0 0,98 0,72 'Р (Оо) Дейетиительиый манар шнека На основании анализа зависимостей для теоретического напора шнека и для гидравлических потерь в шнековом колесе полученной в результате анализа-испытаний нескольких шнеко- вых насосов. ожно записать уравнение для действительного напора шнека в ви е (36, 62): (1.49) — = Аг + В24с —, К24', Нщ 2 бл.ср ще Е =Л вЂ” ' Вг 2 (1.50) где Ь,,р — длина лопатки на среднем диаметре; гас — гидравлический диаметр 4 «л аср .

е («л + аср) (1.51) а,р — ширина межлопаточного канала на среднем диаметре гбср ~Оср Га а,р — — "Р' з(пРл ср,, г (1.52) п2 — относительная скорость в межлопаточном канале шнека на режиме ()н,-а йгг,= и'е = «ласрг В работе [35) коэффициент сопротивления трения Л принимается в пределах 0,04 — 0,05. Испытания шнековых насосов с большой густотой решетки (т,р=3 —:6) показали, что напоры шнека, рассчитанные по методике 1351 в области больших расходов были сушественно ниже экспериментальных.

Указанное в значительной степени объясняется завышенными расчетными значениями коэффициента сопРотивлениЯ тРениЯ пРи 4л= 1. ПРЯмые измеРения напора шнека на режимах д„ близких к, 1, показали, что экспериментальные значения Л находятся в диапазоне 0,011— 0 0155, что хорошо соответствует расчетным значениям для гладкой трубы по формуле Блазиуса для йе-щ8 10'. Л= (1.54) у' ЙЕ Определим значения напоров шнека в трех характерных точках.,ус=1, де=О и значении д„при котором к. п. д. шнека достигает максимального значения.

Режим де=1 характеризуется тем, что 'на всех радиусах шнека угол натекания потока равен углу установки лопаток шнека с эквивалентной решеткой пластин, Отсюда следует, что на указанном режиме раббты напор шнека отрицательный н равен гидравлическим потерям на трение, которые можно определить по формуле и по формуле Германа для Ке .- 2. 10': ). = 0,0054+ 0,396. Йе — ол (1.55) где 1( мрет т (1.56) С учетом зависимости (1.50) уравнение действительного напора шнека при д,=! может быть записано в виде О Ьв.вр трат — = — Х втв 1Эг 2. втв (!.57) где ). рассчитывается по формулам (1.54 — 1.56) или для приближенных расчетов принимается равным 0,0!3. чн,=о Учитывая, что атв . ', а также выражение (1.39), г» в!я рв,вр,т после несложных преобразований уравнение (!.57) можно представить в окончательном виде — "- = — 0,0625 .

Рр). — "Р Нш р Ьв в (1+ Ивт)' где Ы = — — — втулочное отношение. Квт вт и (1.58) Определим теперь напор шнека при нулевом расходе, т. е. пРи т)в=О. ФоРмУлУ длЯ напоРа пРи дв=О можно записать в виде [36, 621: — = аРр, (1,59) мв где а — коэффициент, который по данным работ [35, 36, 62) равен постоянной величине. Проведенные исследования показали, что коэффициент а для шнековых насосов зависит от относительного радиального зазора между шнеком и корпусом насоса 6 = " Таким образом, указанный коэффициент должен учитывать не только потери на удар, как это предполагается в работе [35), но и концевые потери, которые увеличиваются с уменьшением производительности насоса. На рис.

1.!2 приведена экспериментальная зависимость коэффициента а от величины бг, полученная при обработке результатов испытаний различных шнеков. Из рис. 1.12 следует, что несмотря на разброс опытных данных, имеется четкая тенденция к уменьшению коэффициента а с ростом значения 6 . С учетом „афика на рис. 1.12 зависимость (!.59) можно представить в ледуюшем окончательном виде: — = (0,23 — 5,9бт) В~р, (1.60) Ош Н 2 — = — Чш швх = 0,1Чш швх~-"'Р. шв шэз (1.61) Решая систему уравнений относительно коэффициентов Аь Вь Кв в уравнении (1,49) с использованием уравнений (1.491, (151) (160), (1.61), получим окончательные выражения для вычисления этих коэффициентов: Определим теперь действительный напор шнека на режиме макснззального к.

п. д. шнека. Были проанализированы имеющиеся распоряжении напорные арактеристики многих шнековых насосов. Эти анализы П показали, что режим максимального к. п. д, шнеков приближенно соответствует дгт значению де=0,6. Расчеты показали, что аля указанного режима характерным является отсутствие значительных вихревых зон как на входе в шнек на периферии, так и е на выходе из шнека у втул- О,ш ки; наличие значительных вихревых зон у шнека наблюдается при значениях режимного параметра д,с'0,5. Если взять шнек постоянного шага с 10%-ным загпо- Р доаз дага дРМ . а(эра з, мождением проходного сеченияя лопастями, то вели- рис.

К12. графах зависимости 0 чине чэ=0,6 соответствчет козффиииента а от относительного значение 4,=0,54. Для шне- радиального зазора бг: ка переменного шага (прн о. го гь О; +; «е: х — эхсперннев- 5~ =сопз1) величина д, бу- тельные точки рвэлечвнх шнехевих дет еще больше. Исходя из вышеизложенного, можно считать, что при 4,=0,6 в шнеке практически отсутствуют вихревые зоны, а следовательно, и потери гидравлического торможения.

Тогда напор шнека при 4,=0,6 с учетом (1 44, 1.45) будет А, = (0,23 — 5,96„) ()2р, В, = — 0~ 0,61 — 15,4582 — 0,41521,„,т — 0,095Л вЂ” "' ь. „(!+3„)21 '2ит К, =- )Зр 0,38 — 9,862 — 0,4152)ш нтт — 0,155Л ь„„(! + а„)21 32 (1.62) Статнческнй напор шнека Статический напор шнекового колеса может быть выражен стии Ниь 4ир етт шт 2.шт (1.63) где (1.64) Аа = (0,105 — 5,96„) .02р, (!+3 )г Ва = — йр 0,36 15,4562 0,41521 „0,095 Л вЂ” 'Р г (1 — 'д ) вт Ка = 0р 20 255 — 9 8 бг — 0,4152),„— 0,155 Л ь (2+3„)' (1.66) Эксперименты показали, что полученные уравнения дают удовлетворительную сходимость расчета с опытом в широком диапазоне изменения геометрических и режимных параметров шнеков (см., например, рис.