Боровский Овсянников Чебаевский Шапиро Лопастные насосы_150dpi (1047810), страница 24
Текст из файла (страница 24)
При наличии в жидкости <кавитационных зародышей», последние приобретают в этой области возможность быстрого роста путем испарения жидкости внутри иих. Картина кавитации в этом случае характеризуется апериодическим появлением парогазовых пузырьков вдоль всей передней кромки профиля и замыканием их ниже по потоку вследствие повышения давления. Такой вид кавнтации назван пузырьковой илн перемешаюшейся "' (рис. 3.4). Одним из наиболее характерных мест пониженного давления в потоке жидкости являются центральные части вихревых " Р. Кнопп, Дж. Дейли, Ф.
Хвммнт, Капитания, М., «йбярт, К474, 687 с. !4б образований. Например, при течении жидкости около плохообтекаемых тел (диск поперек потока, шар, цилиндр, профиль прп значительном угле атаки) в их кормовой части имеется зона пониженного давления, заполненная периодически отрывающимися от обтекаемого тела вихрями, в центре которых и возни- Рис. ЗЛ.
Вих пузырьковой (перемавтавзпгейся) кавитаиин иа крыловом пр в филе. (Гонение слева направо. По С. С. Паггаиоттвм à — «аоаиак кромка; 2 — вмвоаиаи кром«а кают первые паровые полости. Наблюдаемая при этом картина кавитацни (при периодически отрывающихся вихрях) характеризуется рядами последовательно расположенных парогпзовых полостей, коидеисируюгцихся иа некотором расстоянии ог Рпс 35. Вин кавптапии иа гребном вин- те «!7р à — витрвввв кав«тапио; 2 --вгоаава» какова~Гик тела, где давление возрастает (44).
Такая форма кавктации называется вихревой, К вихревой капитании относится также кавитация в копковых вихрях, образующихся при обтекании профилей конечного размаха. В этом отношении весьма показательна каи~гтпцпи нк гребных вантах (рис. 3.5). Обнаружение вихревом и пузырьковой форм кавитапии требует фотографировании г достаточно малой экспозицией, в противном случае, а такжг при визуальном наблюдении, картина кавитации будет п(н лсгавляться как белое пенообразное облако, Следующая форма кавнтацин — струйная пли пленочная (присоединенная) — наблюдается при обр» питании паровой полости, связанной с обтекаемым телом (сы.
рис. 3.5). Для струйной кавитации характг рным гшляется сущегтвгиаз- нис четкои, часто стационарной грппшца раздела фаэ пэр жидкость. В различных типах осевых и центробежных насосов могут возникать и развиваться все трн рассмотренные формы кавитации: пузырьковая, вихревая и струйная. В шнеко-центробежных насосах применяются профили с заостренной входной кромкой при значительном угле атаки. В связи с отрывным обтеканием таких профилей пузырьковая форма кавитации в ннх не наблюдается.
ЗЛ.4. Влияние кавнтации на теоретический напор решетки пластин Главным отрицательным последствием кавитацнн является снижение напора насоса, поскольку создание напора является его единственным назначением. Причиной снижения напора насоса может быть и снижение теоретического напора и сняжеиие гидравлического коэффициента полезного действия. Рассмотрим вопрос о влиянии кавнтации на теоретический напор на примере плоской прямой решетки пластин.
Прп осе. вом входе теоретический напор такой решетки однозначно определяется окружной составляющей абсолютной скорости потока на выходе пз решетки с.„, так как Н,=и.се„(переносная скорость и задана). Величина сх„ зависит от двух параметров: угла выхода потока ~~ и осевой составляющей скорости сг... При некотором давлении в натекающем на решетку потоке возпикае кавитация на тыльной стороне профиля вблизи входной кромки, т. к, давление в этом месте минимально, У тыльной стороны профиля будет существовать кавитацпонная зона (каверна», характеризуемая длиной 1,,„„ и зона отрыва (след), образующаяся при обтекании каверны и размываемая потоком с длиной 1„ч. Прн понижении давления на входе в решетку развитие кавитацн~ проявляется в увеличении ширины и длины каверны (,,,„, по направлению к выходной кромке (рис.
3.6, а,б). С увеличением длины каверны длина следа (, в межлопаточном канале уменьшается. но его ширина вследствие увеличения ширины каверны увеличивается. По этой причине на выходе из решетки ширина основного потока Ь (см. рис, 3.6) по мере развития кавнтации будет уменьшаться, скорость см возрастать, а гм,и теорстичесхнй напор падать (рнс. 3.7). Предельное кавитацпонное течение наступит тогда, когда каверна распространится за пределы профиля (см. рнс. 3.6, а). В этом случае давление в потоке за решеткой сравняется с давлением насыщенных паров жидкости н дальнейшее понижение давления в системе окажется невозможным. Рассмотренный случай постепенного распространения каверны вдоль профиля соответствует форме кавптацноиной характеристнкп, изображенной на рис, 3.8,а.
б) Рис. З.б. Схемы яоследовлтельнхях стадий рлзвития кавитации в прямой рюноске наастни: Ф нвн ~ггг)б Йтх)а Ряс. 3.7. Треугольник скоростей прн разных осевых составляющих скорости (сз,) л> (сз*) ы (сзв) е) (сз«) я !4н ОДиаяо ЭТОТ СЛуяаа ДЛЯ РЕШЕТКИ ЛРЯМОЛИНЕЙНЫХ ПзаСТНЬЕ не является единственным. При достаточно большой длине межлопаточных каналов постепенный рост каверны вдоль профиля в какой-то момент сменится скачкообразным увеличением ее длины с выходом границы за пределы решетки. Причина этого заключается в следуюшем. При обтекании решетки пластин с углом атаки поток жидкости поворачивается в направлении угла установки пластин.
Ррг ать Рнс. 3.8. Формы кавнтнкионнмх хаууактерястяк: о — ревкая рсчггегка; а — густая реигетьа: в — решатка Среянея густоты: нернык крин ческ~ Н ре'якаг. и — второе !гривною криткческиа рсыии, йу — тре- тин ьрнтнчосьии реки» Итяерьаыыаиияу Таким образом, в начальных сечениях межлопаточного канала лшпш тока являются искривленными с выпуклостью, обрашенной к напорной стороне профиля. Давление поперек межлопаточного канала повышается от подсасывающей стороны профиля к напорной.
В пределах той длины канала, где линии тока искривлены, во всем потоке, кроме границы с каверной, давлеление будет больше давления пара, Этот поворот происходит только на начальном участке, после чего направление потока жидкости будет совпадать с направлением межлояаточного канала. При большой густоте решетки, т, е, при достаточно длинном прямом канале, в некотором его сечении линни тока выпрямляются н скорости выравниваются, в этом же сечении давление также выравнивается и, если на границе этого сечения имеется паровая каверна, то оно равно давлению пара. В этом случае дальнейшее понижение давления в системе невозможно.
Рассмотренное состояние потока, когда давление в поперечном сечении межлопаточного канала, совпадавшим с концом каверны, равно давлению насышеиного пара, назовем предсуперкавитационным состоянием потока. Схематпчно можно представить, что прп сколь угодно малом понижении давления предсуперкавитационное состояние переходит в суперкавнтапию с распространением каверны за пределы профиля в бесконечность, Рост длины каверны прп этом уво происходит скачкообразно.
Таким образом, в данном случаеодному и тому же кавитационному запасу соответствуют две длины каверны. Первая соответствует замыканию ее на профиле, след (зона отрыва потока) за каверной постоянно размывается основным потоком и прн достаточной длине межлопаточного канала исчезает к его выходному сечению. Напор решетки может быть близок к бескавитационному. Вторая — каверна уходит в бесконечность и напор весьма мал нз-за сужения проходного сечения потока паровой каверной. Поэтому кавитацнонная характеристика густой решетки прямых пластин схематически состоит из горизонтальной и вертикальной ветвей (см, рис. 3.8, 6).
Вертикальная ветвь соответствует переходу от предсуперкавитационного состояния (второй критический режим) к суперкавитации (третий критический режим), т. е. скачкообразному изменению длины каверны. Если представить схему течения не- вязкой жидкости (см, рис.
3.! ), то зона отрыва при любых давлениях будет такая же, как прн суперкавнтациоином течении и, следовательно, кавнтацнониая характеристика будет иметь вид, показанный иа рис. 3.8, б пунктирной прямой. Рассмотрим далее решетку профилей средней густоты. Поскольку размывание следа за каверной и расширение основного потока происходит на определенной длине, то, если оставшаяся длина межлопаточного канала после каверны недостаточна, поток в выходном сечении будет сужен и теоретический напор уменьшен по сравнению с напором, соответствующим меньшей длине каверны, т.
е. при большем подпоре Лй, В этом случае кроме второго и третьего реализуется и первый критический режим вместе с так называемой «ступенькой»вЂ” уменьшением напора между первым и вторым критическими режимами (см. рис. 3.8, в). Таким образом, форма кавитациониой характеристики в значительной мере определяется густотой решетки. Для редких решеток длина межлопаточиого канала может быть недостаточной для выравнивания скоростей.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
