Жидкостные ракетные двигатели Волков Е.Б. Головков Л.Г. Сырицын Т.А. (1014157), страница 55
Текст из файла (страница 55)
Отношение диаметров втулки и шнека прииимается равным —" —.-= 0,2 —; 0,5. ~~ш Лопатки шнека выполняются трапепеидальными с углом наклона боковых плоскостей 2 — 4'. Характеристика шнекового насоса Характеристикой шнекового насоса аналогично характеристике центробежных насосов называют зависимость напора от производительности при постоянном числе оборотов. Различают теоретическую характеристику Н,(Я), которая не учитывает потерь, и действительную характеристику, учитываюшую гидравлические потери в насосе: '~т йт Вид теоретической характеристики устанавливается с учетом того, что нз треугольника скоростей на выходе шнека (6.44) с,в=и ~Ы 1рл где с, = —; Рв — площадь сечения потока на выходе.
О . Ош ~вт Вводя высоту лопатки Ь„=, "и средний диаметр Овр —— Йв 1 Ивт — , получаем, что (6.45) Используя уравнение Л. Эйлера в форме (6.42) и соотношения (6.44), (6.45), получим теоретическую характеристику шнекового насоса в виде тт ттЛ Ди, Н,— — '— (6.46) т где тттт„тт Р Эта характеристика в координатах Н,— т, представляет собой прямую линию (рис. 6.34), отсекающую на оси напора а отрезок Н„= — ~ и на оси производитетьности Чтобы из теоретической характеристики получить действительную, необходимо установить аависимость гидравлических потерь в шнеке от производительности. Ввиду сложносгн течения жидкости в канале осевого колеса точный расчет этих потерь произвести невозможно и гидравлические потери ойй учитывают, основываясь на экспериментальных данных. Результаты опытного определения дсйстш)телы)ой характеристики шнекового насоса показывают, что эта характеристика, гак же как и теоретическая, близка к линейной и что на оси напора опа отсекает отрезок Е!о =- (0,45 —: 0,58) Нтс.
положение действительной равлическнм по1срим 1(а ре Втора51 точка, опр(деля1ОИ)а51 хзрзк5х рпстнки. находится и) (пд )ких1с: Пт =- [). 11() ~1х5(1 Р()киме за1)5зть) шг ргин и п)инке боз)1. сир(делим ги только ы)5(Рвали искимп потеРими, ага что удооио л.т51 нахождени51 этих пот.р). Гпдравлические потери при И,==О опре- "а делшотся по Обычной зависимости для рас'нгга поте)и па трение а йг =) — ' го г) „'2д с 4?, Рис.
6.34. Характеристика синекоаого )). 1) насоса где Х = 0,04 —: 0,05; Г,р — ДЛИИа ЛанатКИ На СРЕДИЕМ ДИак)стРЕ) гл„— гидравлический диаметр; та„,, — относительная скорость в межлопаточном канале иа среднем диаметре. Вводя ширину капала на среднем диаметре ас𠆆к)Э, а(И Зл са ''" *", ПОЛУЧаЕМ ВЫРажЕНИЯ ДЛЯ РаСЧЕта Е)г И П(ср) о в(,а,р г), = ал + иср (? гас 'р Власр' С учетом этого по выражению (6.4?) можно опредечить потери на режиме Н,=О н тем самым установить положение действительной характеристики шиекового насоса. Совместная работа шнекового и осевого насосов 291 Работа шнекового преднасоса и рапота центрооежногоколеса тесно связаны.
И дело не только в том, что напор насосного агрегата определяется их совместным действием, но и в том, чго жидкость, вышедшая из шнека, пос)эпзег в цен- тробежное колесо, имея совсем другой характер движения, чем в случае, когда шпека нет. Характер течения жидкости во входной части центробежно~о колеса очень важен, и наличие закрутки потока, полученной им в шнеке, имеет существенное значение и должно обязательно учитываться при анализе работы цептрооежного колеса, Вернемся к рнс. 6.32. Поток жидкости поступает к шнеку со скоростью с„, н под давлением д„„т.
е, напор нри входе и насосный агрегат ли л с"„. сосгавляет Ь = — — -.Р— "-. В результа1е силошио воздейн~ стана лопаток шнека энергия жидкости увелнчнваетсн и перед входом в колесо с к гавляет й, =---й,„й Н, где Н~ — напор шнека. Дальнейшее увеличение энергии жидкости в межлопаточяых каналах центробежного колеса пооисходит обычным образом. Если, как и раньше, обозначить через Лугж,„необходимый избыток энергии жидкости на входе над давлением упругости паров, то условием отсутствия кавизации будет (б.48) Здесь величина ЛЛ„„, должна быть определена для цептробеж~ю~о ко,шса, для чего можно использовать формулу (6.32) С1 2 Ьй,„„— т —, + Х„„— и Однако составляющие скорости иа входе в колесо ш1 н с~ будут связаны с характером движения жидкости перед колесом, т.
е. будут зависеть от параметров движения потока па выходе цз шпека. Обозначим через с„, окружную составляющую скорости, создаваемую шпеком. Пренебрегая потерями в очень малой по протяженности зоне между шнеком и колесом центробежного насоса, можно считать, что скорость сш будет иметь место н прн входе потока на лопатки последнего. В этом случае с~ и гв~ будут зависеть от сш. Введем относигельные значения ЛЬлк, и Пт.ш' И~ и1 к 292 и, Так как Н с~ил, аш а а то Си Н '.и. а. ш ! Сш Н =т — ".
~о (6,49) Используя .выражение (6.32), получим 2 2 с, Ыа ййпан = ГП 2 + Лкаа, 1 а 2111, "" зи!, ' (6.50) ( с ) Л 1и ~ кап и1/оп» 1 + Лкав (6.51) Для центробежных насосов Липа=0,1 —:0,3, следовательно, ( — "".— — = 0,09 — 0,22. и~ ° опа си На рис. 6.35 показана зависимость цй пн от —,'" и прел- ставлена величина Йпа=тиРаш. В соответствии с (6.49) при Сш а)с=сопя( она линейно меняется с изменением —. На и,' рис. 6.35 отложена и величина йаа ра,„- — — /га„- — ', р,.
По ти', условию (6.48) кавитации не будет, если йак. раап + Нш ~ айван. Из рисунка видно, что бескавитационная работа возможна в области значений — ", расположенных межлу — '", отвеи, ' и, 293 где св1 и с, зависят от снш Исследуя выражение (6.50), можно установить, что прп / С~ит НЕКОТОРОМ ~ — '" ~ ВЕЛИЧИНа Лйинн бУДЕт НаиМЕНЬШЕй. 'хи,/ Очевидно, что именно это значение — '" является оптиаь мальиым — при цем кавнтация менее всего возможна.
Анализ выражения (6.60) показывает, что чающих тачкам А и В. Для тога чтобы улуппить аптикзвитац~оппые свойства самого шпека, желатетьио, чтобы его напор Н„, был возможно меньше, так как уменьшение напора облегчает условия работы лопаток. Поэтому в диапазоне значений параметров, отвечающих промежутку А — В, выгоднее брать параметры, соответствующие окрестности точки А. Таким образом, для ~ага этапы улучшить кавита- сги Рис. 6.35. Зяяясямость Лляяя от и~ ционные характеристики всего насосного агрегата, целесооб- сы разно брать определенные значения— и, ' Расчетные зависимости ' Хотя все сказанное выше относилось к идеализированной схеме процесса (постоянство [с.ПД при изменении †"-, упро- и, цгениое соотношение между И„, и — '- "и т. и.), основные выводы остаются справедливыми и для реального насосного агрегата, Так, в частности, оказывается, чта существует и для действптельнога процесса оптимальное значение отношения проекции абсолютной скорости при выходе из шнека на усы[ окружную к окружной скорости — [ — [ Ояг При — '"= [ — '") кавитационные качества всего насос- и, с и,~сяс ного агрегзта будет наиболее высокими.
Ияомястся ьо [Зц. 294 На основании экспериментов установлено, что ( —" 050') Д ~ )ссйа — 4АС и,/,„, 2А (6.52) где для — '" >0,5: аи екав ( + ~) + ~ В = 1,361„, — 0,2; 1, С = 5.„. ( —" ,-5 0,055) — 0,55; (6.53) для — '" (0,5: и, .А ' -(л'+ 2дб+ а' — ' 2 (6.54) В= 2,72~„„+ 0,8; С вЂ” 5,„( —;.5 0 52~ -5 055, 2лсв с,„ — =1 — — '", 5'Зр иа ' (6.55) где м — угловая скорость шнека, Опытом зависимость (6.55) скорректирована так, что —" = 0,64 — 0,32 — ".
изр ' ' иа ' 2лсо, Обозначим акр 57 = — 0,64 — 0,32 — '". и5 (6.56) Подставляя с,=,, и значение 05, получим, что 45',> (гзз из ) 24ОО (6,57) л (В'щ — асв,) зри где к= — — отношение диаметра втулки шнека к нана ас аэ5 вкк меньшему диаметру входных лопаток центробежного колеса. По зависимостям (6.52) — (6,54) можно определитьоптимальное значение — '". Это отношение должно быть обесаи печено конструкцией и режимом работы шнека.
Рассматривая треугольники скоростей на входе и выходе шнека, можно получить следующее соотношение: Следовательно, если известно значение д, то потребный шаг винтовой поверхности шнека может быть установлен по зависимости ~г (6.58) Исходя из сказанного, можно наметить следуюший порядок определения основных размеров шнека: по соотношениям (6.52) — (6.54) устанавливак>т ( — ш ), затем по форму- 1 н~тшп ле (6.56) определяют то значение параметра д, которое обеспечивает получение ~ †", . И наконеп, по зависимости Н~ .
ттт (6.58) находится необходимый шаг шнека. Для этого (как следует из (6.58) должны быть известны диаметры шнека Р„, и втулки а',т. Диаметры Рш и Ы„, назначают, учитывая размеры центробежного колеса. Затем выбираются и рассчитываются остальные размеры шнека. Число лопаток в обычно принимается равным двум- трем. Шнек с в=2 —:3 достаточно прост, легок и обеспе кивает высокий КПД. Длина лопаток, а следовательно, н длина шнека имеют, как уже отмечалось выше, болыпое значение в определении кавитационных характеристик насоса.
Если на входных кром ках лопаток шнека начнется кавитацня, то в дальнейшем, попадая в зону повышенного давления, пузырьки газа и пара будут конденсироваться. Для того чтооы эта конденсация закончилась до выхода пузырьков из шнека (т. е. чтобы нс ухудшить условия работы центробежного колеса), лопатки должны иметь определенную длцну Ь„.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
