Жидкостные ракетные двигатели Волков Е.Б. Головков Л.Г. Сырицын Т.А. (1014157), страница 53
Текст из файла (страница 53)
Рекомендуется также, чтобы меридиональная составляющая скорости на выходе была связана с аналогичной составляющей на входе соотношением с,„= ~0,5 —: 1,0) с,„. Скорость сг„, представляет собой меридиональную составляющую с учетом стеснения потока лопатками. В соответствии с этим ширина лопатки на входе в колесо находится нз выражения Так как число оборотов колеса известно, то находится тот диаметр, который обеспечит скорость иа: Ьмна 0 = — ' 2 Если это значение 02 отличается от принятого для проведения расчета в первом приближении более чем па 5о~~, то расчет должен быть повторен начиная с определения и лл, 11а практике для определения 0л пштользуется также приближенный метод, прп котором полагают где йа — — б 1 — б 55 Рнс. 6.27.
Мернднональное сечение межлолаточного канала Рис. С.2В. Треугольник скоро- стей на выходе из колеси Отсюда по известному 0, находят требуемое значение 2А'Нт и, = ~ — и затем 0ь г— Ширина лопатки па выходе устанавливается в соответствии с (6.35) как ба =, Рт 2аюесгиг Треугольник скоростей изображен па рис, 6.26. Для его построения известны им юг, Профилирование канала колеса (рис. 6.27) заключается в определении ширины лопатки б., для ряда сечений, т. е. для нескольких значений диаметров 0о заключенных между значениями диаметра входа и выхода: О, «: О,«, 0е Профилирование производится исходя из того, что необходимо обеспечить плавное измеиеиис параметров потока от входа в колесо до выхода из него. Выполнив зто условие, можно снизить гидравлические потери. Значения параметров па границах, т, е.
при 0,=01 и 0;=-0м определены раньше. Поло>кеиие средней линии «1 — 1» назначается по отработаииым образцам, оио связывается в основном с величиной 280 коэффициента и, В первом приближении для выбора положения этой линии можно пользоваться рис. 6.)0. В каждом из выбранных сечений канала ширина лопатки определяется по уравнелнкз (6.35).
Чтобы определить с;, задаются плавной зависимостью (обычно графической) этой скорости от диаметра, имея в виду, что при 0,=0, и 0,=0з значения с,„, известны. Зависимость с; (0,) может быть взята линейной. Профилирование лопатки в плане Принятые выше соотношения параметров потока на входе и ~ыходе насоса должны быть обеспечены п профилем лопатки, определяющим вид треугольников скоростей по всему межлопаточному каналу. г!рофи.тировяние лопатки должно создать условия для безотрывного течения потока вдоль ее поверхности, что требует прежде всего плавного изменения относительной скорости от значения га~ на входе до юз на выходе. При этом должен быть сохранен и принятый в предыдуших расчетах закон изменения меридианальных скоростей.
На этой основе разработаны точные методы профилирования лопаток в плане. При точном методе профилирования обеспечиваются выбранные законы изменения ш и с„, по всему межлопаточному каналу н выдерживаются назначенные ранее углы ~ь, н ~з, Расчет проводится табличным интегрированием зависимостей, устанавливающих связь текущих значений скоростей, угла р„и радиуса. Для приближенного построения профиля используются более простые методы, ооновамные на том, что профиль лопатки очерчивается дугами окружности так, что обеспечиваются назначенные в предыдущих расчетах углы 6~л и 6зл, Спрофилированные приближенным методом лопатки не всегда обеспечивают минимальные гидравлические потери в ме>клопаточном канале, и поэтому рекомендуется проверять результаты приближенного профилирования лопатки по данным, накопленным при отработке насосов.
Эта проверка заключается в том, что находится проходное сечение канала по всей его длине. Изменение сечения должно быть небольшим (не более 10 — 20а/а) н плавным. Один из методов приближенного профилирования иллюстрируется рис. 628. с(зобы найзи профиль лопатки, надо выполнить следующие построения. Проводятся из одного центра две окружности известных диаметров 0~ н 0ь Произвольно,намечается точка А, которая буде~ соогвстствовать выходной кромке лопатки. Проводятся прямые: АС вЂ” пол углом йзл к линии ЛО и ОД под углом ~~„+рзл к той же линии.
Наносится линия АД до второго пересечения с окруж- 281 постыл диаметра Оь т. е. до точки Е. Под углом ~~л к ОЕ строится прямая, пересечение которой с первой из линий, нанесенных на схему при профилировании, т, е. с линией АС, дает точку Е. Можно показать, что ГЕ=ЕА, поэтому окружность, проведенная из точки Е радиусом ЕЕ, пройдет через точку А. Доказывается также и то, что углы между касательными к окружности колеса и касательными к окружности, проведенной из Е через А и Е, составляют в точке Е угол ~~„, а в точке А — угол рал Таким образом, окружность, проведенная из точки Е ра- диусом ГЕ, удовлетворяет сформулированным ньиве услонням —.
опа дает п.шип гй профиль лопатки, установленной на входе и выходе колеса под нужными углами. Профили остальных лопаток наносятся такими же дугами через равные доли окружности колеса, определяемые числом лопаток. Приведенный метод расчета позволяет нанти профиль только цилиндрической лопатРис. 6.2В. ПРофилиРование лопатки ки Для профилирова ния лопаток двоякой кривизны разработаны методы, основанные на том, что рассчитывается и профилируется несколько сечений лопаток.
Из методов расчета лопаток двоякой кривизны наиболее удобным является метод профилирования с помощью конформных построений, предложенный впервые академиком Г. Ф. Проскура [371. Профилирование спиральной камеры Схема спиральной камеры представлена на рис. б.29. Частицы жидкости выбрасываются из колеса по траекториям, положение которых определяется наклоном абсолютной скорости потока на выходе из колеса. Спиральная камера предназначена для сбора жидкости, выходящей пз колеса. Здесь же начинается преобразование кинетической энергии потока в энергию давлсния, Камера лучше всего отвечает своему назначению, если поверхность ее стенок соответствует поверхности тока жидкости, свободно 282 движущейся после выхода из колеса. Если же такого соответствия иет, то возникает взаимодействие потока со стенками камеры, приводягцее к потерям энергии Чтобы профиль спиральной камеры соответствовал профилю потока жидкости, пеобходимо построить профиль камеры так, чтобы по ее сечецюо оставался постоянным момент количества движения жидкости, получеппый прп выходе из колеса, т.
е. чтобы при любом радиусе сечепия камеры было ск;г;=са„гм где са га известпо. Используя зто соотпошение, можно установить ззкоп изменепия сечения камеры по радиусу. Изменение площади сечецпя камеры по углу ~р (рис 6.20) должяо, очевядио, соотвезствовать измепеипю расхода жидкости через каждое сечение. При ы=0 расход через сечение равен нулю. При 9=360' ои равен полной производительности насоса. В произвольпом сечеа Рис.
Б.29. Схема спиральки Ф 1) ЗБО ' иой камеры На этих предпосылках строятся точные методы расчета спиральной камеры. Однако иногда используют и упрощсцные методы ее профилирования, иапример метод, основанный на предположении, что во всех сечениях камеры скорость остается постоянной. Возможпые профили сечения камеры (прямоугольное, круглое, трапецеидальное) приведены па рис.
6.30. Начало камеры песколько относится от выходной поверхности колеса. Это делается для того, чтобы выровнять до поступления в камеру пульсации потока, возникающие на выходе из колеса вследствие копечного числа лопаток, Принимают радиус начала спиральной камеры г, = (1,03 —: 1,06) гь Ширина входа в камеру выполняется большей, чем ширина лопатки на выходе колеса, иначе возможны потери энергии при ударе потока о входные кромки камеры. Рекомендуется принимать при расчетах Ьа = Ьа + 0,05Па Наиболацпий КПД можно получить, используя камеры трапецеидальиой формы, так как пменио при таком сечении лучше работает камера.
Однако часто, особенно для насосов с относительно небольшой производительиостью, применяют другие, более простые формы камер. Для камер, имеющих кругтое или прямоугольное сечение, из условия с г=сопз1 можно получить в конечном виде 283 зависимости, определяющие размеры сечений в функннн угла ск Так, для камеры с круглым сечением, размер которого определяется только радиусом р (рис. 6.30), этот радиус составляет О а/ чь) р ж'л ' и' а,юл (6.39) Рнс. 6.30. Профили селении спиральной камеры Радиус внешней стороны камеры определяется как г,=г,+ 2р,. Для камеры прямоугольного сечения достаточно найти только радиус внешней спирали.
Из тех же условий, что и для камеры круглого сечения, устанавливается величина этого радиуса о ааь Аьс г, = гав (6.40) Решение для трапецеидальной камеры в конечном виде получнть прн поставленных условиях нельзя, и расчет таких камер проводится графоаналнтическими методами (30, 37]. Спиральная камера заканчивается коническим диффузором, в котором завершается торможение потока. Начальное сечение диффузора совпадает с конечным сечением камеры, т. е. с сечением.
соответствующим ср=.360'. Угол раскрытия выполняется в пределах 8--11', скорость на выходе из диффузора составляет 5- 1О лс(сек. Центробежные насосы могут иметь в качестве отводящего устройства не только спиральную камеру, но и лопаточные направляющий аппарат. Методы расчета и профилирования 284 5!Опяточиых цяирявл51ю5цих япп,'1р:1тав с10жпее, чем методы и!5О511515П5!505мци551 !пи!!Я,1ьи!1х камер. 1!Япр!1в.!я!О1цц55 ЯппарзТЫ ЦЯ ВЫХО гс ИЗ КО:1«СЯ 1ЬЕЦТРООЕ:КПОГО ИЯСОСЯ ИРИМЕЦЯ10ТС51 мало.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
