Жидкостные ракетные двигатели Волков Е.Б. Головков Л.Г. Сырицын Т.А. (1014157), страница 50
Текст из файла (страница 50)
Используя известные пам соотношения, запишем От К Н„ т ' 1'-иа Ь, = 1!, и„и+ йЯ--1;гр)Я. г К >срствительиости, коне гио, !СПд ~и»!е!>яется и в условияк иолоаия рож!шов, тв!. как сфориул!Чкиваииыс иаии ирслиолшкеиия ис яввяимск сверн!еиио токиытги 2о! вИл Учитывая также. что и., = — -, получим !,О -';- 2Ф!~вЯ -- )г(,!е . Для данного насоса в уравнении меня!отея только Н, Я, и, и, ел«до«атель«о, !!аиориувэ хлр«кт!-ристику можно записать в нид! Н= Апо . ЮгЯ,! — С!)е Р() — Е, (6.25) г.!е Л, В, С, Р, й иос'!х!Яии!!е коэ!(и))гн!иеит!.!, кото)и!с могут быть рас!'пп«иы, если из«се!«ы !сомстрия насоса (Ла, Ьа, На, г, Р,) и «с,и«шиы, !и!род!с!я!о!цис гидравли !сскпе потери « и«сосо (/!г ооо, ('! (о) В некоторых случаях используется упрощенное выражение для напорной характеристики: Н =-..
Ай!о — - )лт!Я -- С'О"-. Петру,гио видеть, что такой вид характеристики получается, если иринятл для гидравлических потерь выражение гг,. =- И7. В этом случае (!, =О ири Я=-О и, следовательно, в этой точке характеристика должна совпадать с теоретической. Вдейсгви ге!!! иосги различие между (г„и Н при О=-О может бып г<шги!! заметным. Поэтому иснользшшиие упрощенного выр:! и шш напор«ой характеристики н области малых э«аче- !,'««Р д!!ет зиачигс:и иу!о оииибку. Однако «обла!ти больших (! (на падающей ветви характеристики) ошибка будет меньше. Кроме того, во многих случаях для исследования работы )К(э,Г1 используют уравнения агрегатов не в абсогиотных значениях параметров, г в их отклонениях от номинальных (расчетных) значений.
Так, вместо уравнения (6.25) исиользуется уравнение оН = 2Апаоп — - гоп()оЯ -- ВпЦЪп — 2СЯооЯ вЂ” Р()оф !де Н вЂ” О, л — л !2 — Д о Н =-; оп == =; 30 =-— К и, г! — параметры на расчетном режиме. Упрощенное же уравнение в отклонениях имеет вид :.Н == 2А'и' оп — В'пффф — В'паол -- 2Сфо(), Отаи1и!с уравнений при этом сокращается до одного члена (0(ейЯ), ко~орый, кроме того, обычно невелик, 2«2 Вследствие сказанного можно ззкл1о !цтг, что использование упрощенного уравнения пзпорпой характеристики д,!я расчета цзцора цо абсолютной величине и в широком,гпзназоцс изменения О невозможно, но для задач, где требуется Он~!слег!51т! Яеоольшнс Отклоцсиия нарва!Строя От нх номинальных зцзчсций, зто уравнение может быть применено. $6.6.
КАВИТАЦИй Кавитяция в центробежных насосах Кавитацисц" яазь!вается своеобразное ! Ялрявлцчсскос явление, заключающееся в том, что в местях потока жидкости, где статическое давление нядаст ло шшчсний, мсиьших давления парообразовяиия, появляются пузырьки пара. Если в далы!сйц!ем эп! пузырьки попадают в облясп новь!ни шцшо дявлсцця, то происходит их копденсяи,!!5!. Поскольку парообразовяпис в жидкости возникает при той температуре, с которой оца цоступаст в насос пз баков, т. е. без подогрева, то кзвитаци!о ЯЯОГЛ,З называют «холодць1м кяцсниеы» жидкости.
Таким образом, условием возникновения кавитациц яв- Л51СТСЯ Рст, мии '-- Рт где Р„„„а — напмсныпее статическое давление в пРоточ- НОМ ТРЗКТЕ ЦЗСОСЗ; Р«-- давление парообразовянця жидкости прц данной температуре. Предположим, что ца входе в насос жидкость имеет давление р,х ц скорость сих Папор, т. е, полная энерп!я жидкости, прн этом составит сит т 2д В процессе движения жидкости !срез устройства, полводяццц поток к колесу возникя!От гидравлические потери н рзсполагаемый напор зя подводягцимц устройствами, т.
е. перед входом в рабочее колесо, будет мсньше, чем /гвх В момент в.сода потока и мсжлопато'шый канал колсса !и!нор уменьшается вследствие потерь при обтекашни вхггтнь!х кромок лопаток, а также возрастает скорость, что си!с более снцжяег статическое давление. В дальнейшем, црц перемен!спиц жидкости в глубь межлопаточного канала, давление жидкости будет возрастать вследствие силового воздействия ня жцгц;остг со сторОиы лояяток, * Мт латвзското слова сатнаа — пустота, Исходя из этого, можно заключить, что наиболее опасным с точки зрения возможности кавнтации местом проточной части насоса является вхо шая кромка лопаток рабочего колеса.
Так как со стороны лопатки, расположенной по направлению вращения, давление болыце, чем с противоположной (тчяльцой), то кявнтация может начаться скорее на тыльной стороне. И наконец, сели входная кромка лопатки наклонена к осн колеса, то наиболее опасной частью входной кромки будет ее часть, наиболее удалснная от оси, поскольку здесь пяблюдаются наибольшие относптельпыс скорости двиокснця жн ткостц. Рис. ВД7. Место вскпппппи жп ~ тости прк кпв ~тв. пип в пвсосс Гледовательно, точкой проточной части насоса, в которой кявигация может на:аться скорее всего. является точка тыльной стороны входной кромки лопатки, наиболее удаленная от оси колеса, т. е.
точка Л (рпс. 6.17). Если обозначить потери давления жидкости от входа в насос до места, где наолюдастся наименьшее статическое давление, через Лрпо то минимальное давление можно определить из выражения сз (6.26) где Ь„в — напор в месте наименьшего давления, с„к „ — скорость при входе потока в колесо. Обоэначпм свх.
к, япп, (6.27) Ец лпчппп Апппп оп)тедслнет пРевышение подпоит папоРа нз пхо.ш и насос пад минимальным статическим давлением. Из урявпешш (6.26) н (6.27) следчет, что (6.28) Тзк кзк устовнем бескавитаппоппой работы пасоса является риии)(>„то можно сделать вы>код, что кавитацип нс будет, если кк„) Гк -1- Л>>,„и, (6.29) а, Напор пз входе в насос кт,к=- — '"+ .,' и является той велпчипоп, изменяя котору>о можно предупркдпть плшлепис кзвитацпп. Тзк, например, увеличивая дзилкч~пс в бакс и соответственно давление перед насосом раа, мо.кцо создать такие условия, при которых нз- (и сос будет работать оез кави. танин, т, е. оудет выполпятьса слозие 6.29 .
Уменья а ав. ' -1/ — Й у ( ) >яд ление ни входе в насос, можно, наоборот, перевестп рабогу на. ь соса в режим кавнтацин. На рпс. 6.18 показана кзвнтационная характеристики насоса, устанавливающая за- висимость его напора от дакз- Рак кк Рак ленка входа. Такая характеристика снимается экспериментально, для чего насос испытывается при постояппом режиме (и=сопя(, Я=:сопи(), но при постепенном понижении давления па его входе. В процессе снижения д,а нзмсряется напор, т.
е, изменение давления жидкости в насосе Вначале уменьшение раа пе >зызывает изменения напора. Это озпачаег, что дзвлсние на выходе из насоса уменьшается ровно настолько, насколько уменьшено рак. Однако, начиная с некоторого критического значения давления на входе дах ир, давление на выходе будет падать быстрее, чем уменьшается давление на входе, т.
е. начнет сии>катися напор. Сначала это снижение происходит а>едлеягко, а затем очень быстро. Происходит,как говорят, срыв работы насоса. Когда давление на входе в насос достигнет р„ир, то на входной кромке лопатки статическое давление станет равным р,„а это приведет к образованию пузырьков гира. И если продолжать уменьшать р,а, то этн пузырьки заполнят весь объем межлопаточного канала, что резко снизит напор и производительность. Так как начало кзвитацин пе всегда достаточно отчетливо прослеживается по характеристике, то устанавливают обычно условную границу. начала кавитации, под которой попима>от падение пвпопз на 2 — 3%. Кавптацпя вредна для насосов 7К!>Д по двум причинам.
Рис. 6ЛЗ. Кааитапиоииая характеристика иисаса Первая заключается в срыве работы насоса — насос, работаюпшй в рсжимс кш!итацпп, пс мо ьст создать !реоуемых параметров. Вторая причина связана с конденсацией пузырьков, образовавшихся при кавитации, н зоне повышенного павлония. Опыты показывают, что повсрхносп! стенок колеса в зоне конденсации пузырьков оказывакпся разрушеш!ымн.
Степка как оы р!!з! сдастся, па пой образ~ются выбоины. Установлспо, ч1о '!ако!' раз)3ун!вип!' являвтся слвдстви!'м сновоораз!И)го янлш!пя, аналогии!!ого !!н!1!!икки !!скому удару. Коплю!сацня пузырьков пара проис:гонит очеяь быстро, практически мпювсппо. Частицы жидкости устремляются в полость пузырька с болшной скоростшо, и если этот пузырек па:годился па поверхности ленки, ы! жидкость, резко тормозяш па поверхности, выз!и!ает э!естиое повышение давления н выоивает частицы метаз!ла. Опытным путем установлено, что частота ударов частиц жидкости о стенки составляет тысячи герц, з местные повьппе!пш давления достигают сотен атмосфер.
Конечно, разъеданне металла происходит постепенно, и в силу кратковременности работы насосов )КРД это разъеданне можст не превзойтп допускаему!о величину'. Однако, несмотря на это, явление кавитацпи недопустимо для насосов ЖРД вследствие возможности срь!ва работы. Расчет насоса на кавитацию Расчет пасоса на кавптапшо закл!очается обычно в опредвленни то!о напора па входе в насос, при котором кпвптацпи в насосе иг будит, В «оответствии с условием (6.29) этот напор равен Ь,„ = ~' + ЬЬ„„„ Род жидкости, перекачиваемой насосом, и ее температура всегда задапь! для расчета пасоса, поэтому известно и давление иарообразования р,. Следовательно, расчет насоса на кавнтацию сводится к определепшо падения динамического напора ЛЬл„„, зависяшего от скорости входа потока в колесо и потерь давления жидкости от входа в насос до лопаток. Гслн известпь! форма и размеры проточной части пасоса и расход жидкости, то потери давления па интересуюшем нас участке могут быть определены обычным путем — последователю!ым расчетом гидравлических потерь по участкам тракта.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
