Боровский Овсянников Чебаевский Шапиро Лопастные насосы_150dpi (1047810), страница 17
Текст из файла (страница 17)
д. лпя насосов с пгоггоронннм и лвухстороиним входами от ковффипкента быстрохолиости а, и расходного параметра яр при Ко, — — 8 м ~дс»дддй дгод: — — — †. — — дьтгстстедддя д од н«п1 и «нр.| сн опыт и~н и ннкд гр ~Ко 6,5) полинина ~сг о~ ~ «~сне~о, н кп: |ос пп 1п ни~ !>,1(1 н к ~н~.о г,.
' ~! (см. формулу (1.!14)). В этой области и, величина Ч к для насоса с двухсторонним входом будет больше, чем для одностороннего, так как прн двухстороннем входе отношение 0~~()з получается меньше (см. формулу (2.23)1. 2.2.4, Механический к.п.д. Механические потери в насосе (потери в подшипниках, контактных и импеллерных уплотнениях) зависят от конкретной конструкции насоса. Основную долю мощности механических потерь насоса составляет мощность, затрачиваемая на привод нмпеллеров. Расчет мощности, потребляемой импеллером, рассмотрен в рази. 2.3.
Механический к. и, д, насоса определяется выражением мхх У Чм х Л' где Й „,„— механическая мощность насоса; М вЂ” суммарная мощность, потребляемая насосом: ® =Р(Я+ФИ.+ А' . '-1Умхх Прн отсутствии в насосе импеллерных уплотнений Чмхх=0,99 —: 0,995. Применение импеллерных уплотнений снижает до 0,95 — 0,97. 2.2.5, Полный к.п,д. Полный к. и. д. насоса определяется как произведение внуг- РЕннегО мощностнОГО Чхни н мсханнческого к. п. д. Чмех: Ч=Чвми'Чмхх=Чх'Чр'Чх'Ч~~х= .
(232) рпн А В связи с тем, что основная доля потерь в насосе связана с внутренними потерями, зависимость полного к. п. д. от параметров насоса определяется внутренним мощностным к. и, д. 23. ИВ1ПЕЛЛЕРИОЕ УПЛОТНЕНИЕ ВАЛА В высокооборотных насосах широко используются гидродииамические уплотнения вала — импеллерные уплотнения (рис. 2.10). Импеллерное уплотнение служит для предотвращения попадания жидкости из полости высокого давления (лэмм,) в газовую полость низкого давления (р|ммм). Лопатки импеллера приводят жидкость в зазоре б во вращение с постоянной угловой скоростью мхж ггмэ.
При этом окружная скорость жидкости с„= хрмг. (2.33) 106 Интегрируя выражение (!.6), получим и „„„— тп Рике Рима = РФ ОЗ 2 (2.34) где рпер — давление жидкости на периферии нмпеллера. При большом осевом зазоре со стороны гладкого диска импеллера (Л/гм,ми>0,5) давление рпер можно полагать равным уплотняемому давлению рз,мк.
При малом осевом зазоре Ряс. 2.Ю. Схема кмпелтериого уплотнения вала с открытым (и) и закры- тым (козырьком) (Б) импелаерами: / — локк пмпеллеаа; т — лопатки (веера! иииеллерл (Л/гзпм„"-0,2) ьюжно полагать, что жидкость со стороны гладкого диска вращается с угловой скоростью, равной половине угловой скорости колеса (прн отсутствии расходного течения). Тогда на основании формулы (2.11) ааожно записать, что (2.35) Полагая в формуле (2.34) г гм, найдем выражение для перепада давлений па уплотнении соответственно при большом и малом зазоре со стороны гладкого диска: аимп и Репки Р!икп = РФ ет 9 аикп ж Формулу (2.36) можно использовать при наля~ни расходного течения в зазоре со стороны гладкого диска, направленного от центра, так как при этом изменение давления по радиусу невелико (см.
гл. Ч1). й(аксимальный перепад давлений, удерживаемый уплотнением, определится с помощью формул (2.36) и (2.37) при Гм=гапмп (ДЛЯ боЛЬШОГО П МаЛОГО ЗЗЗОра СООТВЕтгтвшии)) 1пг э Иимп !имп (Римма Римма)маи — Рт иа 2 (2.38) (2.40) где сие — коэффициент трения. Подставим в (2.40) значение си и (2.33) и проинтегрируем уравнение (2.40) в пределах от г=О до г геимп. В результате получим момент трения на поверхности 3 — 4; Ми ~ =- с,р — "р~риипиг'"„„. (2.41) Лля интегрирования уравнения (2.40) в пределах от г=г»,м„ до г ги „+б„ (поверхность 2 — 3, 4 — 5), а также для определения момента трения на поверхности 1 — 2 (5 — 6) полагаем, что в радиальном зазоре б„ скорости жидкости изменяются по за- 108 (Риимя — Ргммп)маи = Ри" (фа — 0,25) " ' ' " .
(2,39) 2 При выводе формулы (2.38) и (2.39) полагалось гииммжгп. По данным испытаний импеллеров с гиимм 20 —;60 мм (при и1'ь1000 рад!с) значение коэффициента иэи лежит в пределах 088 — 0,92 при г:и!2, й=:4 мм, б„<5 мм. Увеличение г и Й ведет к росту иии.
Для определения мощности, потребляемой импеллером, рас- смотрим имиеллер (рис. 2.1! ), ь'л4, полностью залитой жидкостью -~с+ (г~ =-О) . Момент трения на нмнеллере должен быть по абсолютной вели.у;,'.) Ч чине равен моменту трения на неподвижной стенке, ограничивающей полость нмпеллсра. Момент трения .'1 на неподвижной стенке зависит от распределения скоростей в потоке жидкости.
Полагаем, что момент трения на поверхности 1 — 2 — 3— 4 — 5 — 6 обусловен распределением скоростей движения жидкости, вызванного лопатками нмпеллера, а момент трения нз поверхности Рис. 2.1!. Схема импиавера 6 — 7 — 8 — 1 — гладкой поверхностьЮ ичпеллера. Рассмотрим момент трения, обусловленный действием лопаток, Элементарный момент трения на торцовой стенке 2 — 3 — 4 — 5 можно записать в следующем виде: .т ЙМип,„= с„—" 2п~'Й, кону свободного вихря. Отсюда для поверхностей 1 — 2 — 3 (4 — 5 — 6) получим следующий результат: М~ -и = с,рщмр'ыпг,'н„„(6, —,'- й —; 6,), (2.42) Складывая выражения (2.41) и (2.42) и переходя к мощности, окончательно получим при полностью заполненном нмпеллере мощность (Вт), обусловленную действием лопаток: 1О (Ьп 4- а + Ь,) ппп(п 0) — й1пп (пр гамм„! + 1, (2,43» 0пнмп где й, включает в себя с,р и постоянные величины.
Мощность трения гладкого диска нмпеллера (Вт) описывается формулой по структуре, аналогичной формуле (2,43): Фп„п мн /гпрыпг~„,„~1+ 1. (2.44) Ранмп 3 Коэффициент йз зависит от числа Рейнольдса и расхода жидности у гладкого диска. Расходное течение жидкости у гладкого диска от центра вызвано тем, что в полость у гладкого диска, как правило, поступают утечки из заднего уплотнения колеса, которые затем отводятся на вход в насос. Опытные данные показывают, ято можно принять лп=0,00113. С помощью формул (2.43) и (2.44) можно записать следующее выражение для мощности, потребляемой полностью залитым импеллером: !0(0, + й+ 0„) 1 )Упмп(пп са) = Ры Г~ ~„, ~Я' й~ ~1 + 1+ ппмп + 0,031!3~! + "" ') ~.
(2,45) Оппмп Мощность, потребляемая импеллером (ггммп=0) при заданном максимальном перепаде, определяется с помощью выражений (2.36) н (2.45): й 0 00((рпнмп — Рпммьдтпн) и ( пй Г1, 10(ан+а+зг ' !+ рп мг'мп ппнмп + 0,00113 (1+ !0ь 1. (2.46) 0'.~нмп Из формулы (246) следует, что при заданном перепаде давления увеличение угловой скорости нмпсллсра уменьшает потребляемую мощность (за счет уменьшения диаметра импеллера), при этом члены в фигурных скобках можно принять постоянными. Поэтому импеллериые уплотнения целесообразно применять в высокооборотных насосах. Из формулы (2,46) также видно, что увеличение коэффициента р ведет к уменьшению мощности импеллера (также за счет уменьшения диаметра импеллера). !09 При неполностью заполненном импеллере (гж>0), когда удерживаемый импеллером перепад меньше максимального„ центральная часть диска импеллера и торцевой стенки камеры свободна от жидкости и трение там отсутствует.
Вычитая из (2.43) величину мощности трения в центральной части стенки. получим А1„„= Ф,гр'розг» ~1+ '+ '!. — ~ —" ) ~ (2.47) Определим мощность закрытого нмпеллера с «козырьком»„ изображенного на рис. 2.!О, вид Б. Как видно нз рис, 2.10,. «козырек» полностью перекрывает осевой зазор между импеллером и стенкой. Следовательно, в этом случае момент трении на поверхности 1 — 2 — 3 (4 — 5 — 6) будет обусловлен распределением скоростей движения жидкости, вызванного гладкими поверхиостямн импеллера («козырьком»). Момент трения, обусловленный действием лонаток„ останется только для поверхности 3 — 4.
Поэтому в данном случае, используя подход, принятый для открытого импеллера, надо положить б,=А=8,=0. При этом условии из (2.47) получим следующее выражение, для лопаточной мощности импеллера с козырьком: 1 гз»,» ~ Следовательно, лоиаточная мощность импеллера с «козырь!о(ь,+! +ь,! ком» при гж=0 будет в ~1-!- ' ' 1 раз меньше, чем. !»ы открытого импеллера. Обычно 6„+й+б,нк6 —:8 мм, поэтому, например, для ичпсллеров с наружным диаметром ()ы„,=60 —:80 мм уменьшение лопаточной мощности будет примерно в 2 раза.
Однако выигрыш в полной мощности импеллера будет меньше, поскольку постановка «козырька» увеличивает площадь гладких поверхностен импеллера. Было проведено несколько серий опытов, в каждой из которых изменялся только один параметр импеллера. Выло установлено, что коэффициент й1 в формулах (2.43), (2.47) и (2.48) является примерно постоянным для данной формы лопаток и составляет для импеллера с пазами постоянной ширины ( 4мм) й, =0,0033 н для импеллера с лопатками толщиной -2 мм й~-— 0,0041. Г,ч ЭМЕРГЕТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ НЛСРСЛ В процессе эксплуатации в системе питания насос может работать иа режимах, отличных от расчетного по расходу, угловой скорости н давлению на входе.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
