Боровский Овсянников Чебаевский Шапиро Лопастные насосы_150dpi (1047810), страница 28
Текст из файла (страница 28)
В таблицу 3.6 сведены результаты наблюдений на шнеках с различной геометрией входного участка лопаток начальной стадии развития кавитации, там же даны значения относительного 2Л1й| срывиого кавитациоииого запаса Ьйп= — и запаса по наиз чалу возникновения кавитации Лйь Из таблицы следует, что заострение входной кромки приводит к уменьшению срывного подпора ййп во всех исследованных вариантах независимо от расположения входной кромки относительна оси вращения, наличия бандажа и режима работы сш,р. В то же время заостренной входной кромке соответствует максимальное значение кавитацпонного запаса по моменту возникновения первых кавитационных полостей. Следовательно, при переходе от закругленной входной кромки к заостренной кавитационные характеристики шнека по моменту возникновения кавитации ухудшаются, а по срыву напора — улучшаются.
Если же сравнивать между собой тупую и закругленную входные кромки, то здесь и возникновение кавитации и кавитационный срыв напора Лйп при тупой кромке происходят при ббльшпх кавнтационных запасах, чем прн за. кругленной. Кроме того, качественное отличие закономерностей для возникновения кавитации и кавптационного срыва напора наблюдается прп изменении режима работы одного н того же шнека по подаче. С уменьшением подачи, что соответствует уменьшению коэффициента с1„, подпор, при котором возникает кавитация бйь для всех исследованных вариантов шнеков увеличивается 1см. таблипу 3.6), а подпор, при котором происходит срыв напора Уц~ — уменьшается. Таким образом, кавитационные явления па начальной и достаточно развитой стадиях кавитации подчиняются различным закономерностям, > О о Ю нЪ ь ь % Ю к в о Ф ~Ю ы В~ о Ф Ф о Ю ~ 'с о к ;=. У ~ и 3.3.2.
Развитая стадия кавнтации Вскоре после возникновения первых кавитационных пузырьков при небольшом снижении рвх (на обоих режимах работы) на тыльной поверхности лопастей возникает прозрачная стацио- о )7! 1/1 2,д ),б р 1,2 0 д,! 02 д,з де ДзаБ д) Рнс. 3.23. Профильная каверна на лопатке н)нека с бандажом: ! — 1й — расягломение ааккей границы каверны прг! послсаовательиом умгиьш шт ихок. Иота Лавлеиняг а — раав ртка лопатки шнека иа плоскость: ) — тоники г сть л. ~илга каверны от кавктацкаикого лапала: ! — прелельнос яае»таииоиное тсее»ие !стперь 1кктаиив); !1 — выходная кромка лопатки шя*ка. П ! — псриесрк», !х — вхошшя кр н .
° нагло шнека; У вЂ” втулка; У! — густота решетки проФкл й шнека !Равна еловки ! парная пелена !каверна). Наиболее простая картина развития профильной каверны наблк)дается а шпековом колесе, на наружном диаметре которого закреплена в~улка (бандаж), а Ряс. 3.24, Кавнтааня в п)неве. Тененне справа налево: л — «ровилькая кавнтапия струйной Формы; б — кави. тания вихревой Вормм входная кромка лопастей расположена псрнгпдикулярно оси вращения.
В этом случае каверна появлястгн но всей входной кромке, от втулки до периферии, Происхождение ее связано со слиянием в зоне отрыва пограничного слоя отдельных пузырь- !77 ков, выросших в центре микровихрей, Иесмотря на полную прозрачность, образовавшуюся каверну можно видеть вследствие оптических эффекгов на границе раздела фаз, кроме того, в месте смыкания каверны с поверхностью профиля виана тонкая пенистая линия.
По мере снижения давления граница каверны перемещается вдоль профиля по направлению к его задней кромке (рнс. 3.23). Постепенный рост длины кавитацнонной каверны наблюдается до того момента, когда ее длина для лопаток с тупой входной кромкой соответствует густоте решетки профилей шнека примерно равной единице, а для лопаток с острой входной кромкой — больше едикицы. В этот момент граница каверны начинает совершать небольшие колебательиые движения в направлении потока (вдоль лопасти), а затем каверна внезапно распространяется иа всю длину профиля, что соответствует предельному кавитацнонному течению (суперкавитацня).
В этот момент обычно происходит срыв напора насоса. Помимо струйной кавитации, развивающейся на профиле, существует также вихревая форма кавитацпн, развивающаяся иа периферии шнека (рпс, 3.24). Это концевая кавитация. При наблюдении со стороны периферии обычно видна толы<о концевая навигация, профильную же можно наблюдать только со стороны входа в шнек. Концевая кавитация развивается в вихревом шнуре. Этот шнур примыкает к тыльной стороне на периферш( лопасти по всей длине профильной каверны. На задней границе каверны вихревой шнур отходит от лопасти и пересекает межлопаточный канал. Здесь он то расширяется, то су- й,г() р) Рнс. 3.25.
Развитие профильной кавнтаннн на шнеках Ш.! с входной кром кой, перпендикулярной осн врашенкя. сидошпнии (с;0.)9) и пгиксирииии (с, 9,093) дииияии пошоепе задняя гряиииа ка . — и ~наше И- — . Форда кроики и Иидииприпссзси сезеиии. и2 2 о — Ш) ); Л вЂ” Ш(.2( о — Ш(.З жается и. наконец, исчезает. Оставшийся в межлопаточном канале кавптацпоииый туман увлекается потоком в сторону пентробсжпо~о колеса.
«Хвост» шнура, не примыкающий к лопасти, па режиме с „р=О,!9 расположен примерно в плоскости враишппя, а на режиме сш,,„=ОО93, очевидно, под действием обратных токов, вытесняется в сторону входа в шнек. Причиной образования этих вихрей, помимо чисто коняевых эффектов, является также радиальное перемещение под действием центробежных сил завихренной жиидкостп пз зоны отрыва 6 0,Ф 0,2 0 002 000 0~0 от» О,тд 022 йг0 000 020 000 0е2 ое0д» * аС и 002 006 030 010 070 022 020 030 А0 0~ пограничного слоя на подсасывающей стороне лопатки (застойная зона врашается вместе с колесом).
На рис. 3.25 и 3,26 приведены развертки лопастей на плоскость, на которых показаны граняцы распространения профильной каверны и кавитационные характеристики шнеков без бандажа. Цифры на границах каверны соответствуют точкам на кавитацпонных характеристиках. Как видно иэ рис. 3.25 и 3.26, размеры каверны зависят как от режима сшс„, так и от геометрии входной кромки. На шнеках Ш!-1 и Ш1-2 каверна развивается приблизительно одинаково по всей высоте лопасти от втулки до периферии, особенно прн с~ „н-— 0,093. Характерной особенностью колес со стреловидной входной кромкой 1Ш2) является то, что почти до самого срыва каверна не распространяется до втулки.
Увеличение размеров кавитациониой эоны по мере понижения давления па входе в насос происходит, в основном, путем распространения се по периферии. Количественная оценка длины распространения каверны иа наружном диаметре — '" (Ь, — ширина межлопаточного кана- л ла), а также пло1падь лопасти, занятой каверной, дана на рис. 3.27 и 3.28. Для подтверждения подобия по скорости врашення наблюдались границы каверны при ы=1200 рад/с и ы о с1 ;2 аи пи игр акт юг ~)ж лл о) Рнс.
З.йе. Развнтне нрофнаьной кавнтаннн на шнеках Ш.2 со стреаовндной входной кромкой 131 =400 рад/с. Этн границы совпадали в пределах разброса по приведенному значению ЛЬ.ь7,5с/а. У шнека с одной лопастью длина каверны при одном н том лге ЛЬ возросла примерно вдвое, по сравнению с двухлопаточным шнекам 1наблюдения проводились прн ЬЬ>ЬЬ11). г/л„ 1/л ат гаыг~~~тбтлп Ф/ б/ Рис. 8.27. Относительная длина каверны на перифрни в зависимости от обратной величины относительного кавитапионного запаса (й„ вЂ” ширина менглопаточноио канала): л — ш1 н в — ш1л; ° — шьм с-штл; ш — шьм о-швз а- о ада; 6 о з.отз Е,мыт 'бО У гтра 2аа т а 17 гглл' а е б г ат бр-' а) б/ Рш зги 1!ло1иадь лопасти, занятаа каверной (см.
рнс. 3.27): а — с, ОЗВ; б-с,-о.ааа 182 З.4. КАВИТАИНОННЫЕ СРЫВНЫЕ РЕЖИМЫ НЕНТРОБЕЖНЫХ НАСОСОВ Для насосов низкой быстроходности (а., )00) с достаточно густой решеткой профилей рабочих колес первый и второй критические режимы, как правило, совпадают. В настоящем разделе рассматриваются кавитационные характеристики именно таких насосов. Для определения зависимости коэффициента кавнтации Ап от геометрических и режимных параметров центробежного ко— р леса в области с, 0,038 —;0,2 при Г = — 'С 2,5 ~ г, = п(),511 Е, .(Ое-:,й Г»= " / были исследованы кавитационные характе- 4 рнстики 68 высокооборотных центробежных насосов (рабоше колеса с цилиндрическими лопатками) на расчетной подаче.
В результате анализа этих характеристик была получена следующая зависимость для определения Х„: А„= 0,65 с,(1 +!,35.5,). (3.47) Очевидно, что формула (3.47) пригодна для потока па входе в колесо при отсутствии закрутки. т. е, прн ~г= — """' — — О. н~ В шнеко-центробежном насосе поток перед центробежным колесом закручсц, и в этих условиях по аналогии с прямой решеткой (см. формулу 3.33) принимаем х 4-4 ) ч.:.о =— 1 — с1 Здесь с, = — "=— 1 $ и, О„м 3,= 3,6 — ' (см. рис. 3.29). В, Рассмотрим вопрос о влиянии на срывиые кавитационные характеристики центробежного насоса размеров входа в рабочее колесо Е>4 и д„(рис, 3.29). Эти размеры определяк>т осевую скорость на входе в колесо се со = н Ра Исследования проводились иа четырех типоразмерах высокооборотных насосов (рис.
3.30), в которых при неизменных размерах лопаток на двух насосах изменялся диаметр втулки гГкм а на других двух — диаметр входа в колесо 0ь Данные на рнс. 3.30 показывают, что при степени диффузорности л'= — '- <2,5-:3,0 размеры входа в колесо (Юз и с/зт1 не Гь оказывают существенного влияния на срывные кавитационные характеристики центробежных насосов. Упомянутая же степень ггзз /тзе / /3, аа г.з зз те аг Рис.
З.ЗО. График влияния степени Лиффузорностн на вхопе в колесо Ех гт — иа антнкавнтаннонкые свойства насоса Р изменяется за счет величины рь. Насосы консольные Рнс. З.зз. Основные размеры вхолиой области центробежного колеса — 4//,Ь, /г /~з ~ет О, 0 0,81. 1,3-, //х 7=- — '=1 —:25; И == —" =* 0 -з-'0,6; ет 0 11„= 13'+ 44', /84 лнффузорностп 7<3 охватывает подавляющее большинство представляющих практический интерес случаев. Диапазоны изменения основных параметров исследованных насосов были следующими (см. рис.
3.29/: Ь = — ' =0,2-.*-0,87; В = — '' ' =0,16 —:1,36; и, = 30.+ 130; — ' = 0,29 + 0 65; ным пз ннх является, по-видимому, угол установки лопатин на входе б1л нли угол атаки б Из данных, представленных на рис. 3.32, а, б, видно отсутствие корреляции между величинами гс и )1~,-,, Л 1, что является вполне достаточным обоснованием пренебрежения этими параметрамн в предлагаемом расчетном методе. лаь гр 0 ) -г00 Б ей та -Ю -го 0г от Бг оБ оо 0Б дБ от ББ Бр та тт ег тБ д А'М гп 0 .Ф -10 ги005Б ю гпт дт Бг дБ оо оБ ББ дг оБ ь, Б ол гп 0 -10 -гб г) г00 гдр 000 г300 гь00 гг00 1000 гт00 гу00 гБ00 гг00 г1ы с, т0 г0 т/ср Аналогичный вывод по тем же причинам (см. рнс.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
