Жидкостные ракетные двигатели Волков Е.Б. Головков Л.Г. Сырицын Т.А. (1014157), страница 54
Текст из файла (страница 54)
Поюому ме годы профилпро155!Пця лопаточиых направляющих аппаратов мы не буд«л1 рассматривать. Профилироваиис полводяи1его ус!ройства Падводяц1цм у«трой«твом иазывя1от капал от входа в цаса« 'П5 со одя в 11ябои «кодс 'О. ФО!5лиз и р !1 зл1с ры пад вО ч51. 1ц«го ус! ро5й 1«:1 выбцрян1гся гякцми, чтобы оол«цечи1ь цл!шцое, т. е, с мциц 1„.1ы1ыцц п11рявлц искцл1и по5з рямц, измецгии 1ъгрл.1и иого1.,1 ог 1ой велпчипы, г ко1сйи5и поток цо«1уп;1«т к из«ору, ло в«л5ши1и1 скор55сти входя в кол!!о Одиоврсмецио вырпвцивщо5ся 1оля скоро«1«и; поток ца входе в КОЛЕСО дОЛжЕН бЫт1. ОСЕСПММЕтригиц1М и ряицаМ«рПЫМ.
Прахолцьи сечения капала находятся по произвгщительиосм1 и требусмыл! скорое!Пм движепия жидкости. $ 6.8. ОСЕВЫЕ НАСОСЫ Схема и основные соотношения осевых насосов Осевые насосы являются разновидностью лопяточпых машин. Дл51 осевых иясосов характерна, что частица жилкости в межлопзточцом капало рабочего колеса совершает лвцже!ш1 по виптовой лццпи, центр массы потока ие имеет рялиальиого перемещеция.
В общем случае проточная часть осевого насоса может включать подводящее устройство, осевое колесо, паправляющий аппарат ц отволяшие устройства. Схема проточной части приведена иа рис. 6.3!. На схеме показяпо и изменение давления вдоль проточиай части. В качестве иодволящега устройства, размещаемого перед осевым колесом, используется участок трубопровола или специальцый цатрубок, па выходе из которого поток имеет необходимое распределепие скоростей по сечеппю.
В некоторых случаях в попвадящем устройстве устацавливается лопаточиый направляю1цип аппарат, и тогда поток выходит из подводящего устройства с закруткой. Осевое колесо выполнено в виде ротора, ня втулке которого размещены коцсольпо профплировациые лопатки. При враитеиг!и рогоря лопатки оказывают силовое воздейсгвце па жплкость и переда!от ей механическую зиергию. 11аправляющий аппарат и отводящее устройство, устанавливаемые за осевым колесом, служат для преобразования скоростцого напора л идкос1и в статический, а в случае необходимости и для то!о, чтобы ликвидировазм закрутку потока, полученную им в С5««!зол! колесе.
!1оток может быть раскручен только лопатками направляющего аппарата. Если же направляющего аппарата нет, то поток жидкости выходит из осевого пасоса закрученным. Осевые насосы обладают высокими аитикавитацпоипыми качествами. В этом отиошеиии оии существенно превосходят центробежные насосы. Хорошие аитикавитациоииые качества осевых колес объясняются тем, что нагрузка па их лопатки невелика.
1(роме того, если в цептробежпьгх насосах начавшаяся кавптзция почти сразу же приводит к срыву пх работы, ~сг осг ньц иигосы могут норвгзегьио дегйсавонзгь даже тогда, когда в огдельиых местах ггх проточной части образуются пузырьки пара. Такое различие центробежных и осевых колес связаио с особеипостяд ми движения жидкости в их каналах. В центробежном иа- сосе кавитациоииая пуРнс. 6.3К Схема осевого насоса стота образуется иа входиой кромке лопатки. Цеитробежиые силы отбрасывают тягкелую жидкость ицтеисивиее, чем пар, а это способствует развитию полостей, заполняемых паром,— жидкость как бы отрывается центро.
бежиыми силами от кавитациоииых пустот, В осевых насосах образование пузырьков начинается прежде всего около периферии лопаток, т. е. иа их наружных кромках, так как именно здесь имеет место иаибольшая скорость движения жидкости. В этих условиях жидкость ие может отрываться от кавитациоииых пустот; более того, жидкость, отбрасываемая цеитробежиыми силами к периферии, будет оттеснять пузырьки пара в глубь потока, к втулке ротора.
Одновременно с этим пузырьки продвигаются вдоль оси, попадают в зону повыцгеипого давления и коидеисируются. Таким образом, сравнивая характер течения жидкости в колесах центробежного и осевого насосов, можпо сделать вывод, что осевой насос менее предрасположен к развитию кавитации, чем центробежный. Важно только, чтобы пузырьки пара успевали скоядеисироваться в колесе осевого насоса, иначе поток, выходящий из насоса, будет двухфазным.
Для того чтобы пар коидеисировался до выхода из межлопаточного канала, подбирают иеобходимую длину лопаток. Осевые насосы различают по форме лопаток. Одной из разновидностей осевых насосов являются ппвековые насосы, которые часто применяюзся для того, чтобы несколько повы- 286 сить давление на входе в основной центробежный насос ЖРД. Шнековые насосы, применяюшнеся в иностранных ЖРД, создают давление примерно до !0 кГ|см'. Этого оказывается достаточным, чтобы кавитацци в центробежном насосе не было даже при значительных числах оборотов. Установка шнекового насоса перед центробежным показана на рис. 6.32. Рабочие колеса центробежного в шнекового насосов закреплены на одном валу и имеют, следовательно, одинаковое число оборотов. Рабочее колесо шнекового насоса обычно называется просто шнеком.
Если между шнеком и колесом центробежного насоса нет дополнительных направляюших лопаток, то поток ° у- « -у„.рб соса с закруткой, что также благо- э приятно сказывается на кавитацнонных характеристиках насоса. Кзвитацнонный коэффициент быстроходности насоса при наличии перед ним шнека может быть увеличен до ЗООΠ— 4000, т.
е. вмс. в.зг. схема уста- может составлять величину в 2 — 4 ра. ковки шнекокого насоса за болыпую, чем при использовании одного центробежного колеса. Рассмотрим некоторые особенности работы н устройства шнека. Его максимальный диаметр составляет О, диаметр втулки И„. Этими диаметрами определяется главным образом сечение проточного тракта насоса. Частицы жидкости, вошедшие в межлопаточный канал, вовлекаются лопатками в движение по спиральной линии, при этом энергия их увеличивается.
Характерным является то, что окружная скорость движения частицы на входе в колесо и на выходе из него остается неизменной, так как радиус спирали, по которой движется частица, не меняется. Уравнение Л. Эйлера, определяющее теоретический напор лопаточного насоса, можно использовать и для осевого колеса, однако следует иметь в виду, что струйки потока, удаленные от оси на различные расстояния, имеют разные скорости. В применении к элементарной струйке напор составит сыжм и,= — ' х Сба) где им и сгтм — окружная скорость на выходе из колеса и проекция на нее абсолютной скорости частицы, движущейся по спирали радиуса гь Напор всего шнека можно получить интегрированием зависимости (6.41) по радиусу в пределах от г, —," до где св,„и ивг - — скорости на некотором расчетном диаметре 0 . Расчетньгй диаметр устанавливается сравнением напора, найденного по (6.42), с напором, ог!ределяскгыл! интегрированием зависимости г6.4!).
Г достаточной для практики га!гк Рвс. 6ЛЗ, Рвзвгргкв шнсковьго колес! точностью расчетньш диаметр можно опрсделятл по зависи- мости ~/З~2 + а2 В =-— (6.43) Такам! образом, расчет напора шнскового колеса сводится к расчету напора струйки, находящейся на диаметре В=Вр На рис. 6.33 показана развертка шпекового колеса по расчетному диамегру. Геометрия нп!ека характеризуется величинами: ав втулочным омгошением — '; !7к, ' к.гг шагом лопатки г:== — —, где г — число лопастей; '.в в' ШЯ! ОМ ГИПН)нпй тнпнн Яр! длиной шнека й вв т.0, ' ар,. углом подъема сгшрали !"р,, '1д Р„„ шириной межлопаточного канала толщппой лопатки йгн Ья густотой решетки —.„=- —, где ар -- —— 'г — длина в!и Зв„ г, = „"'-.
Чтобы упростить расчет, напор шнека полагают равным Ч,= ! 6.42) лопатки. Спиральная винтовая поверхность лопаток шнека характеризуется соотношением г$ц3,=сопя), На рис. 6.33 показаны также треугольники скоростей иа входе в насос 1внизу) и выходе из насоса. Жидкость обычно без закрутки подходит к шнеку вдеть его оги со скоростью са. Окружная скорость лопатки 1пнека составляет сы и и =- —,.~ Р по Угол рр наклона относительной скорости ш, к направлению окружпой скорости таков, что Мрг=- — „. Лопатки устанавливаются с введением дополиительио к углу р„некоторого угла атаки ам т.
с. под углом 'й „=.',1„+ ак Угол атаки при устаповке лопаток вводится и при профилировании канала колеса центробежпого насоса. Однако для лопаток центробежного насоса введение угла атаки не было обязательным, хотя и улучшало ус.тония входа потока в колесо. Шпековый насос не может создать напор, когда угол атаки равен нулю.
Это устанавливается из анализа треугольника скоростей иа выходе из шнека (рис. 6,33). Окружная скорость па выходе равна окружной скорости на входе, так как радиус шнека и число оборотов, определяюших кь пе меняются. В случае равенства нулю угла атаки треугольник скоростей при выходе потока пз колеса полностью повторял бы треутольиик скоростей па входе, так как и вектор относительной скорости шр был бы равен вектору шм При этом абсолютяая скорость выхода была бы направлена вдоль оси шнека, что означает гм,г =О. Пасос пе создавал бы напора, так как по уравпепию Л. Эйлера с ирлгр Н=: л Для большинства применяемых шнеков угол атаки аг составляет 3 — 8'.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
