Боровский Овсянников Чебаевский Шапиро Лопастные насосы_150dpi (1047810), страница 23
Текст из файла (страница 23)
Диаметр отвода 0„, в формуле (2,!07) опршцлг«тся диаметром центробежного колеса пасоса ьл2, а давл ии«р„ви оюжно принять пропорциональным РН, Тогда вь.рсок шн (2,107) запишется в виде Отнесем толщины б„ил и бл к характерной толщине 6„, а остальные линейные размеры — к характерному диаметру на,соса 17и. Тогда выражения (2.103) н (2.!04) примут внд; тнил = рмнллввл)лилбнвлллн бн = Рмйнвл ллл бн: 4 Массу насоса выразим в виде суммы масс цилиндрических и дисковых элементов, принимая, что плотность материалов одииакова: ти вв Хт,«,„+'Втл = рм))н 6„Щ,ил + Хй,) = й„р„О„бм, (2,105) В массе насоса значительную долю занимают корпуса подвода и отвода.
В связи с этим характерные размеры насоса Ои и 6„, входящие в выражение (2.105), будем определять по подводу и отводу насоса. При больших давлениях, развиваемых высокооборотными насосамн, масса отводящих устройств будет составлять большую долю массы насоса. Влияние подвода иа массу насоса будет существенным прп больших расходах жидкости, когда подвод имеет большие геометрические размеры, и менее существенным при малых расходах.
Определим характерный диаметр Х)м по подводу, а толщину 6„ по отводу. Размеры подвода зависят от объемного расхода, поэтому оюжно записать р2 =й и и лв 4 Своди ~олв во~~в и !т .Выражая диаметр 112 через напор, полу и~ч «олврн вллс (2.108) ы! Использовав выражения (2.106) и (2,108), преобразуем формулу (2.105) в вид лтю — ~н ° ~иЖ'* (2 109) В формуле (2,!09) можно принять дя (0,2 —:0,23) ° 10-' с'/ма для одноступенчатых насосов с односторонним входом, имеющих расход Я ~0,03 —:0,04 и'/с. При меньших расходах влияние расхода на массу насоса оказывается несущественным.
Для таких насосов формула (2.109) принимает вид ®110) где ли= (0,07 —:0,09) ° 1О-' с'. Для насосов с двусторонним входом значения я, следует увеличивать иа 30 — 40%, Формулы (2.109) и (2.! РО) позволяют в первом приближении оценить массу насоса только по его гидравлическим параметрам, что является полезным при проведении вариантных расчетов насоса. Глава Ш КАВНТАЦНЯ В ШНЕКО-ЦЕНТРОБЕЖНЫХ НАСОСАХ З.1. ТЕЧЕНИЕ В ПЛОСКИХ ПРЯМЫХ РЕШЕТКАХ ПЛАСТИН ПРИ НАЛИЧИИ КАВНТАФНИ Кавитация есть нарушение сплошиости жидкости в резуль. тате местного понижения давления.
В лопаточиых (осевых н центробежных) насосах проявляется гидродинамическая кавитация, при которой,понижение давления происходит вследствие возникновеиия больших местных скоростей в потоке движущейся капельной жидкости. 3.1.1. Зоны пониженного давления прп обтекании изолированных профилей В лоиаточных насосах основным элементом, передавшим энерпио от двигателя (привода) к псрекачиваемой жидкости, является лопатка или, применительно к плоскому течению, профиль. В гидродинамике доказывается общее свойство безвихревого течения несжимаемой невязкой жидкости, заключающееся в том, что минимум давления в потоке достигается на стенке, Поэтому в потоках реальной жидкости, близких по условиям и упомянутым, можно ожидать, что возникновение и развитие навигации будет происходить вблизи тыльной стороны обтекаемого профиля (прн положительных углах атаки), Поскольку реальная жидкость обладает вязкостью, структура потока вблизи профиля отличается от течения идеальной жидкости из-за образования пограничного слоя.
В связи с этим возникновение н развитие кавнтации определяется как эпюрой давления, формн. руемой ядром потока, так н явлениями, происходящими в пограничном слое и, в частности, так называемым «отрывом пограничного слоя . Зона отрыва носит название «следа» и;щ « щстойной области». След заполнен вихрямн, в которых гаю1сние понижается по направлению от периферии к центру. Сл ловательно, кроме того, что в следе около профиля сущес1вугт общее пониженное давление но сравнению с другимй об1лагтями потока, в цент.
ральной части существующих там вихрей давление еще иижг. Отрыв пограничного слоя происходит на тыльной стороне лопатки при критическом угле атаки. Применяемые в шиеко-центробежных насосах профили имеют заостренную входную кромку, что ведет к уменьшению критического угла атаки и смещению точки отрыва к песику профиля. Таким образом, в этих насосах обтеканпе лопаток происходит обычно с отрйвом пограничного слоя на тыльной стороне профиля, причем точка отрыва лежит вблизи входной кромки лопатки. Следовательно, в межлопаточных каналах рабочих колес шнеко-центробежных насосов минимальное давление и„ следовательно, условие для развития кавитацнп существует в зоне отрыва пограничного слоя на тыльной стороне лопаток, 3,1.2. Обтекание решетки прямых пластин сплошным потоком жидкости В рабочих колесах осевых насосов линии тока жидкости образуют поверхности, которые обычно близко совпадают с цплнндрическпми поверхпостямп, соосными с осью врашсппя колеса, В этом случае трехмерное течение в колесе можно условно разложить иа ряд более простых, двухмерных течений.
Если лопатки осевого колеса рассечь цилиндрической покс1лностью н развернуть ее иа плоскость, то получим плоскую пря. мую решетку профилей. Профиль шнекового колеса постоянного шага в такой решетке будет иметь вид тонкой примой пластины. Рассмотрим кратко основные виды обтекания решетки тонких прямых пластин: потенциальное отрывное обтекание потоком невязкой жидкости и отрывное обтекание турбулентным потоком вязкой жидкости [15, 16).
Отрывное обтекание потенциальным потоком иевязкой жидкости решетки, составленной нз простейших профилей — прямых пластин, рассмотрено в работе [75[, в которой принято, что отрыв потока происходит с передней и задней кромок пластин [рис. 3.!). Поскольку для невязкой жидкости не имеет значения свойства среды, заполняющей зону отрыва, то решение, предложенное в работе [751, одинаково пригодно как для бескавитационного течения„так и для течения с кавитацией. Одним из основных свойств отрывного потенциального течения является постоянство давления на уходящей в бесконечность границе струи.
В случае течения вязкой жидкости эта граница не является устойчивой. Непосредственно за точкой отрыва след окружен тонким вихревым слоем, который колеблется и утолщается под воздействием турбулентности, переходя затем в турбулентную зону смешения. Жидкость из этой зоны смешения вследствие разрежения в следе подсасывается вдоль профиля. В ре- рм зультате, при Кед!Ое, след разрушается на расстоянии нескольких поперечных размеров следа, в то время как пониженное давление в следе в значительной степени восстанавливается 17!. След внутри зоны смешения заполнен вихрями, а в пристеноч- Рнс. 3.!.
Схема отрывного обтекания решетки пластин невнэкой экндко- стью: т — эоны отрыва !аер нлн манность! ной области следа имеются обратные теченпя. Таким образом, при течении вязкой жидкости давление вдоль следа непрерывно повышается, поэтому при достаточно длинном канале (большой густоте решетки) схема потенциального отрывного течения Рнс. 3.2. Схема отрывного обтекании решетки пластин турбулентным потоком вязкой жнвкостгс т — эона отрыва (слелЭ не реализуется. В этом случае действнтельн»й картине течения больше соответствует схема, изображенная на рис. 3.2 [151.
Здесь при достаточно большой густ»м произойдет полное перемешиванне основного потока 1струп) г жидкостью, заполняющей след; при этом на срезе рс~пс гко может бить рашн мерный поток (без учета пограничного слоя), совпадающий с направлением пластин. В более редкой решетке окончательное выравнивание потока будет происходить за решеткой. Вместо полного отрыва пограничного слоя может реалиэо. ваться течение с местным отрывом пограничного слоя (рис. 3.3). Такам образом, у острой передней кромки образуется вихревое Ркс.
З.З. Слепа обтекания рептеткгг пластин с местным отрывом пограннч. ного слоя: г — тоне местного отокое течение, ограниченное некоторой замкнутой линией тока (16), Во всех случаях минимальное давление в межлопаточиых каналах плоской решетки тонких пластин, соответствуюшей шнеку постоянного шага, сушествует иа тыльной стороне профиля в зоне отрыва пограничного слоя.
3.$,3. Формы гидродинамической кавнтании Разрывы сплошности жидкости при гидродинамической кавитации могут иметь различные формы. При обтекании потоком жидкости с небольшими положительными углами атаки крыловых профилей с плавными обводами область пониженного давления в потоке создается вблизи передней части спинки профиля.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
