Боровский Овсянников Чебаевский Шапиро Лопастные насосы_150dpi (1047810), страница 25

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 25)

В этом случае предсуперкавитациоиное состояние потока ие реализуется, а вместе с ним не реализуется и второй критический режим. Кавптационная характеристика прн этом, как уже выше упоминалось, будет иметь вид, представленный на рпс. 3.8.и. 3. Еб. Оптимальная густота решетки пластин Из приведенных выше теоретических предпосылок следует, что последовательное увеличение длины и 'кзоиаточного канала должно приводить к уменьшению подпора Лйь соответствующего первому критйческому режиму, к увеличению крутизны падающей ветви характеристики и к уменьшению «ступеньки».

При этом длина межлопаточного канала имеет оптимальную ш- ь! лнчппу (б„)ррь Очевидно, оптимальной будет длина канала, при которой в предсуперкавнтациоииом состоянии потока след за каверной полностью размывается к выходному сечению, т. е. (бк) ор1 = !кав+ !сн. (3.1) Прн этом форма кавитацнониой характеристики будет оптимальной (см.

рнс. 3.3, 6). Лопалнптельное увеличение длины канала приведет только к росту гидравлического сопротивления и в результате капор решетки уменьшится. Зависимость, устанавливающая оптимальную длину межлопаточного канала, может быть получена следующим образом. Визуальные наблюдения показали, что постепенное развитие каверны вдоль профиля шнека вплоть до предсуперкавптационного состояния потока происходит на длине, примерно равной л!э окружному шагу решетки 1= —, где г — число лопаток.

Следовзтельно, в решетке густотой т=! состояние потока может развиться только до предсуперкавитацнонного. Длина каверны в этом случае будет равна (3 2) Течение за каверной можно принять аналогичным течению в прямом плоском канале за односторонним уступом (1). Полное размывание следа за уступом происходит на дл~не, равной шести-семи высотам уступа.

Высота уступа в нашем случае равна высоте каверны Ь..., катару!о можно найти из уравнеяия неразрывности, составленного для сечений перед решеткой и на границе каверны в предсуперкавитациониом состоянии потока в!з!пр, =и„.(!з!пр,— Ь„.,„— б,). (3.3) Поскольку для шнеков различие между скоростями ю~ и ш, невелико ~( — "- ) = 1+ Хп = 1,02~, то в первом прибликенин 4Рз / можно принять ш~=ш,. Тогда из уравнения (3.3) получим Ь„„= !(з!и!)„— з!п~т) — б„ (3.4) где ()~ — угол потока перед решеткой, б — толщина лопасти. В связи с малыми абсолютными значениями углов (),.

и ()ь применяемыми в шнеках, без большой погрешности прцмен з!п б.,— яп !)~-— з!п 1, где ! — угол атаки. Тогда уравнение (3.4) запишется в виде Ь„.„= !а)п! — б,. Приняв отношение — ' = 6,5, получим внав 1„„= 6,5(!з)п! — б,). (3.5) 152 Подставив (3.2) и (3.6) в (3.!), найдем оптимальную длину межлопаточиого канала (Ь,),р, — — г~! + 6,6з!и( — — ") дл т Разделив обе части уравнения (3.6) на шаг решетки 1, получим оптимальную густоту решетки т,р, — — ! + 6,6 з!и ! — — '. (3.7) При густоте решетки т„ж обеспечивается наиболее благоприятная форма кавитацпонной характеристики (см.

рис. 3.8, б). Правильность высказаяных теоретических положений проверялась испытанием ряда шнеко-центробежных насосов. Диапазоны параметров испытанных шнеков были следующие; угол устаиовк~ лопатки на периферии 6„ „„,=7' †: 30', угол атаки на периферии ~„=2' —:23", втулочное отношение д„,= — '" =027+ 0,„ 0,83.

В процессе этих испытаний, помимо обычных параметроа, проводились также измерения давления вдоль шнека на его периферии. По данным этих измерений определялся статический напор Н'ш на периферии для участка шнека, ограниченного двумя сечениями, из которых одно совпадает с входной частью шнека, а второе — с осью приемного отверстия.

Зависимость напора )т' от давления иа входе в насос рассматривается как кааитаиионная характеристика соответствующего участка шнека. Специальными опытами было также установлено, что форма кавитационной характеристики какого-либо участка шнека не меняется при последовательном уменьшении длины шнека со стороны выхода. Поэтому для определения влияния густоты решетки па форму его кавитациоииой характеристики могут быть использованы результаты измерения давления по длине шнека. Характерные результаты описанных испытаний представлены иа рнс.

3.9 в виде зависимостей гт" =((рьх). Для каждой кривой приведена густота соответствующего участка 1инека; ноль означает, что на периферии лопатка полностью срезана, но за счет конической ~одрезкн входа на всех сечениях, меньших периферийного, густота больше О. На рисунке дано значение оп. тимальной густоты (тмв), рассчитанное по форму.щ (3.7). Экспериментальные данные подтверждают высказанные выше положения о влиянии густоты решетки па форму кавитационной характеристики шнека.

Из графиков на рис. 3.9 видно, что с ум~ пщпсиием давления на входе в насос падение напора, вызвщпюс кавнтацней, отмечается пе во всех сечениях одновременно. (!о мере снижения р„, пакор падает, начиная с начальных участков. гдз Наклон ветви характеристики с увеличением густоты меняется от пологого до крутопадающего, т.

е. форма характеристики изменяется от представленной иа рис, 3.8, а до формы — на рис. 3.8, б. Из графиков рис. 3.9 также видно, что благоприятная форма характеристики обеспечивается при густоте, близкой к рассчитанной, по формуле (3.7). Превышение оптимальной густоты не улучь ает форму характеристики. дар рис. Зд. Каиитааиоиные характеристики участков шнека (р» к= !2', = 6'60', (тор<)а 1,59) Как отмечалось и ранее, излишняя густота решетки представляет только дополнительное сопротивление, которое должно привести к падению напора.

Так, например, напор шнека прп т„=2,8 меньше напора при то= ),82. Приведенные здесь единичные примергя из большого зкспериментального материала подтверждают соответствие предложенной модели развития кавнтации в плоской решетке пластин действительным процессам, протекающим в шнековом колесе.

Необходимо отметить, что в общем случае для шиековых рабочих колес форма кавитационной характеристики, по сравнению с формой характеристики плоской решетки, может исказиться из-за изменения характера течения по мере снижения давления, например, вследствие исчезновения обратных токов (см. гл. Ч) неравномерной работы отдельных межлопаточных каналов, а также и одного канала по его высоте.

Последние две причины могут быть вызваны неравномерностью поля скоростей на входе в колесо, неточностью изготовления каналов, концевыми аффектами, а также наличием в жидкости свободных газовых включений и влиянием центробежного колеса (утечки через щелевые уплотнения н т. п.). Все эти причины часто приводят к значительному падению напора шнека, )54 начинающемуся, несмотря на оптимальную густоту, при вход. ном давлении в 3 — !О раз большем, чем срывное; причем к моменту срыва напор шнека может быть в несколько раз меньше, чем на бескавнтационном режиме.

3, !.6. Гидравлические потери в решетках пластин Рассмотрим вопрос о гидравлических потерях в плоских решетках тонких пластин при предсуперкавнтациониом состоянии потока. Потери здесь обусловлены, главным образом, внезапным расширением потока в сечении, где кончается каверна.

В зависимости от густоты решетки можно представить несколько расчетных схем. Если каверна замыкается в конце профиля (при тж!), то гндоодинамическнй след образуется, а затем н перемешивается с основным потоком в пространстве за решеткой. Этот случай близок к рассмотренному в [49) суперкавитацнонному обтеканшо с замыканием каверны на достаточно большом расстояиш> за решеткой.

При этом гидравлический к. п. д. решетки ~>п еп, — $ т! — ! —— ~е — ~>х — '" ) ~![ ! —,' [ >х — ') ~ где ен, = к ' +(!3Р(2', г !к 3.,>2 с,, В шиеко-центробежных насосах применяются шнековые колеса с иебольшимн углами установки лопаток. Допуская в этих слу- чаях (3,~35') погрешность в несколько процентов, полученные в работе [49), выражения можно существенно упростить 1 При достаточно густой решетке пластин (т>1,5 —:3) след за каверной целиком перемешивается с основным потоком в м>ж.

лопаточном канале. В этом случае потери иа внезапно> расши- рение определяются так: >. (чь мэ) рт д 2 где ю,, — относительная скорость в сечении, совпадающем с концом каверны; шэ — относительная скорость на выходе нэ решетки, Отсюда, опуская промежуточные выкладки, для небольших углов !),„®,,< 35') получим (прн бесконечно тонкой пластине) ть =1 — —:"-(! ' !их[).). (3.9) 2 Если пластины имеют конечную толшину би, то при острой входной кромке ширина каверны уменьинггся на величину, близкую к 6;„и соответствующим образом уменьшится и величина гидравлических потерь на удар.

а,» О,г » рг й» ир аа ти бг г Рис. 3,10. Граиииа каверны ( Р=10'; (ам» )ив* соответствует — -~оа Рис. 3.11. Про$иаь по форне каеерим На рис. 3.10 дана форма каверны (свободная линия тока) (»9). Видно, что она на начальном участке (т '~!) близка к прямой. Ее нс1правлепие совиадает с вш.тором относительной скорости иевозиущенпого потока ьгь На рис.

3.11 показан профиль. форма начального участка которого близко совпадает с формой каверны. В зтои случае ширина кавсриь1, а следовательно, и потери иа внезапное расширение, будут минимальными, ири условии безотрывиого течения потока на выходном участке мсжлонаточного канала. Кавитационные характеристики такой ре1иетки должны быть близкими к характеристикам решетки тонких пластин (опыт подтверждает зто, см. рис. 3.12). 1оо На рис. 3.12 представлены зависимости кавитацнонного коэффициента быстроходности по второму критическому режиму Си для двух пар шнеко-центробежных насосов, в каждой из которых один шнек имел профиль в виде относит!!лацо тонкой пластины, а второй имел треугольный профиль, начальный участок которого был выполнен по форме, совпада!ошей па расчетной подаче с формой каверны, Из кривых па рис.

3.12 следует, Сн !000 0000 7000 0000 7000 7000 б б 7 т,» а! б 7т,' б! Рнс. 3.!2. Кавнтанаоннме характеристики ннух ее!нв! — — — — — — а»патти ши»ппп тоиппа: пои топотке (т~! попили»он по нар нтнено-яентробехтнмх нн- — пппаткп чипппа и* папани" Фора!а павианы 1вт что при углах атаки ! больше расчетного, когда высота каверны превышает толщину профиля, кавитационные качества насоса с тонкими и треугольными лопаткнмп шнеков совпадают, ири углах атаки меньше расчетного всасывающая способность шиш!а с треугольным профилем лопаток, !'ак и с:$сз!Огн,!и ожидать, существенно ухудшается, Кроме уменьшения гидравлических потерь пп нп! !нанос расин!рспис, профиль по форме каверны обеспсч!пино и: п,овсяную прочность лопастп, а также отсутствие обр;!гпых гоков и уменьшение кавитацпонной эрозии.

Сравнение вь!раженнй 13.8) и 13.9) по!тп.п,!нп! г, что величина гндравлитн»ского к. и. д. в случае, когд;! след за каверной полностью размывается в межлопаточном юшпл! решетки больше, чем в случае размывания следя за )н пи гной. Отсюда следует, что падение напора решетки приап топит как из-за пад!'- ппн теоретического напора 1уменьшшпн сх„), так и из-за и:- дспия гидравлического к. и. д. 3.К ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ СРЫВНЫХ КАВИТАИИОИНЫХ РЕЖИМОВ Решеток пластин и шнеков Лля насосов двигателей летательных аппаратов наибольшее значение имеет срывиой кавитациоиный режим.

Характеристики

Список файлов учебной работы