Боровский Овсянников Чебаевский Шапиро Лопастные насосы_150dpi (1047810), страница 32
Текст из файла (страница 32)
Внд ввода утечек за шнеком влияет то,п . его напорные характеристики и на кавитацнонные характеристики центробежного колеса, т. е. влияют на согласование параметров центробежного насоса и предвключенного шнека. С атой точки зренпя наиболее предпочтительными являются схемы д — 10 и 12, когда направление утечек мало отличается от направления основного потока жидкости. 3,5.8. Влияние формы входных кромок лопаток шнека Исследовалнсь разлнчшле формы входных кромок лопаток шнека (ртпс, 3.451.
Иап,тучшпс ттптпкаттнтнцпопттыс свойства на- Рттс. ЗЛ5. Схемы исследованных форм входных крамок данатак нтненат т — вид втоииоа кроики лопаток до доработки: т — вид втоаиод кромка лопаток воске доработки лоси бычи получены дли лопаток шнека, форма входных кромок которых была выколиена по типу ю». Прп этой форме входные участки лопаток шнека обладалп также хорошимп прочностиыми качествами, Исследования показали, что для Лп», =-сои 4, при скосе входной кромки от радиального направления уменьшаем и плошадь лопастей, занятая кавнтацнониой каверной, и осш»впом за счет сушественно меньшего распространения каверны по высоте лопаток шнека. Кроме этого прп скосе входных кромок «затягивается» момент наступления суперкавитацпоиного течения в шнеке. 3.5.9.
Влияние отверстий во входных участках лопаток шнека Деформацию илп разрушсшк пышных )частков лопа~ок шнека из-за их утопения можно ус~раино, путем сверлсиия отверстий в лопатках !62). 1!рп »1«м. ьаь пока пети»к~ ш Шгчснты, антнкавитацнониые свойства насоса практически ис изме. пяются. Указанное мероприятие также оказывается в ряде случаев весьма эффективным в борьбе с низкочастотными навигационными колебаниями, генерируемыми шнеком. '3.5.10.
Влияние качества поверхностей лопаток шнека Исследования показали, ~то плохая чистота обработки поверхностей лопаток шнека, наличие в местах соединения шнека с бандажом наплывов припоя приводят к ухудшению кавитапиониых характеристик насосов, притом для малогабаритных насосов более значительному, чем для крупногабаритных, Для насосов с высокими антикавптациониыми свойствами рекомендуемая частота обработки поверхностей лопаток шнека '!75 —: '!77. 3.5.11. Влияние профиля лопаток шнека н характера изогнутости средней линии профиля Исследования кавитационных характеристик разлишых кон» грукций насосов с предвключеннымп шнекамп, имеющими большую густоту решетки, показали !62): 1.
Тнп профиля лопаток прп густоте решетки ~цнека т,р 1,5 практически не оказывает влияния на антпкипптацнонные свойчиш насоса, если толщина лопасти шнека на участке предсуперьавитационного течения не превышает толпцшы каверны. 2. Начальный участок средней линии профиля шнека перс»и нного шага на длине Ь= !!,! —:1,8) г' соз!5„должен быть и пиъ прямой линии (участок шнека с постоянным шагом).
3. Максимальный прогиб средней линии профиля шнека переменного шага должен быть расположен от входа на расстоянии примерно 2/3 суммарной длины профиля. 4. Профиль шнека переменного шага с плавной изогнутостью средней линии может быть заменен профилем с ломаной средней линией (шнек со ступенчатым изменением шага), прц этом углы излома средней линии профиля ие должны превышать 7' на среднем диаметре. 3.5.12, Влияние взаимного расположения лопаток предвключенного шнека и центробежно~о колеса по углу поворота относительно осн вращения Проведенные опыты показали, что изменение расположения лопаток шнека относительно лопаток центробежного колеса по углу поворота не оказывает влияния на кавитационные характеристики насоса.
3.5.13. Влияние осевого расстояния между лопаткамн шнека и центробежного колеса Исследования показали, что осевое расстояние между лопаткамн шнека н центробежного колеса )„, имеет смысл делать по возможности минимальным: прн — > 0,4 кавитационные харакй ~Ь~ терпстикп пасоса заметно ухудшаются. Предвключенные шнеки, имеющие относительную длину межлопаточных каналов — > 4,5, без ухудшения кавитацноиа:р Р,.р ных характеристик насоса могу~ быть вдвинуты в колесо до такой степени, что шнек будст перекрывать часть межлопаточных каналов центробежного колеса.
Эксперименты па трех шпско-центробежных насосах показали, что предельное вдвиженщ шнека и колссо может быть огра1п|чспо вслп шной ~ .= 0,5. 1зе 3.5.14. Влияние неподвижного конуса, установленного между центробежным колесом н предвключенным шнеком Уьчаповкп неподвижного перфорированного )с отверстиями в ст~ нкс) конуса между цснгробсжным кслссом и выставпым прсдвключсппым шнеком (рпс. ЗА6) может значитсльцо улучшить антпкавитацнонные свойства пасоса.
Так, например, прнмспснпе такого конуса ца двух высокооборотных насосах позволило улучшить их а~тикавнтацнонные свойства с Си=4000 до Си=5000, а на третьем насосе с Си=2800 до Си=3500. Рнс. 346, Схема шнеко-кентробежного насоса с ишшданжпымп конусамм перед шнеком н ксежау шнеком н нентробежным колесом; у — корпус; у — центробежное колесо: х — импеллерс т — шкеи; 5 — конус; к — входи гс оетрубок, 7 — конус Всссу А .ь, пт Б,с сстт Рнс. 3.4с.
Схема сборни насоса с ступенчатым шнеком <:л лы ~ »~мстить, что установка конуса между колесом и ш»сьом»ожет значительно улучшать н внд срывной характериспп.» пасоса — уменьшается величина падения напора между 1-и н ! 1-и критическими режимами. 3.$.15. Двухступенчатый шнек Для улучшения кавнтациониых характеристик шнеко-цент. робежного насоса в ряде случаев можно установить дополни.
тельную шнековую ступень ме1кду предвключенным шнеком и центробежным колесом. По существу насос будет иметь двух. ступенчатый предвключениый шнек (рнс. 3.47), Вторую (допо.чнительиую) стуцепь пшека целесообразно вставлять внутрь центробежного колеса иа расстояние, равное примерно половине ширины лопаток колеса на входе. Угол установки лопаток второй ступени шнека на среднем диаметре рекомендуется выбирать большим приблизительно на 8" — 10' соответствующего угла первой (основной) ступени шнека. 3.6. ДРУГИЕ ХАРАКТЕРНЫЕ КАВИТАЦИОННЫЕ РЕЖИМЫ ВЫСОКООБОРОТНЫХ ШНЕКО-ЦЕНТРОБЕЖНЫХ НАСОСОВ На срывной кавитацнонной характеристике шиеко-центробежного насоса, кроме рассмотренного выше второго критического режима, можно выделить еще несколько характерных критических режимов, основными нз которых являются: режим на-т чальиой каватин»п, обозначающий момент появления первых~ кавитационных каверн, и первый критический режим — начало; изменения из-за кавитаипи внешних параметров пасоса.
Для большинства высокооборот»ых пп» ко-центробежных насосов наиболее важны лиг»кавитационные свойства по срывному режиму, однако в ряде случаев условия эксплуатации насосных агрегатов предъявляют повышенные требования и к аитикавнтацпонным свойствам насосов по другим критическим режимам, а также к вел»чине падения напора насоса между первым и срывным режимом, В частности, для рассмотрения вопросов эрозионного разрушения материалов важно знать момент возникновения в проточных каналах насосов начальной кавитации, для решения вопросов динамической устойчивости насосных систем важно зкаш»»»тикавитационных свойств насосов по режиму начальной кав»тапи» и первому критическому режиму.
При больших величинах»аления напора насоса между первым и срывным режи. мами пасоса пе всегда могут быть реализованы высокие антикавнт-щ»оп»ые свойства насоса по срыву, Изучению указанных режимов и посвящены параграфы данного раздела. 210 3.6.!. Параметры, определяющие возникновение начальной кавитацнн Обозначим кавитациоиный запас насоса, при котором появляются на лопастях рабочего колеса первые видимые очаги кааитацил (начальная стадия кавитации), через а' сз вх.ввч Ра , ах ~!х + ° 1 (3 75), авч = " 2 2 "'" ' 2 Р где йа,„— коэффициент кавитации, соответствующий начальной. стадии кавнтацни в рабочем колесе.
Ранее было показано, что кавитация иа номинальных режимах по — возникает прежде всего в районе периферийных участков входных кромок лопаток рабочего колеса. Исходя из этого, коэффициент капитании !ч,а„целесообразно относить к скорости потока ш, иа максимальном диаметре входных кромок лопаток колеса газ =св +на, !а и где и — окружная скорость иа максимальном диаметре входных кромок лопаток рабочего колеса. Обработка экспериментальных данных по визуальному наблюдению кавитации в центробежных, диагональных, осевых,. шиековых и шнеко-центробежных насосах (13, 23, ЗЗ, 771, а также в плоских решетках [59) показала, что основными иараметрами, определяющими величину Хааа„являются режимный коэффициент д, и толщина входных кромок лопаток рабочего колеса.
Причем с уменьшением толщины входных кромок лопаток (при углах атаки потока, отличных от нулевого) значение хааа Увеличивается. На Рис. ЗА8 пйиведены экспеРимеитальиые коэффициенты кавитации Хааа в зависимости от паРаметРа ~7~ для различных типов насосов с заостренными входными кромками лопаток рабочего колеса. Расположение экспериментальных точек показывает, что зависимость 7ч,ач=((д) имеет минимум лри д, = 1 (иатеканне потока иа лопасти рабочего колеса с чулевым углом атаки). Минимальные значения й„,„ на д1 = 1 близки к 0,3. Увеличение йввч при увеличении углов атаки соотвстствует гидродинамической теории обтекания профилей.
Из дашпчх на рис. ЗАЗ вытекает также, что функция 2„ач=((о,) для пситробежных насосов имеет тенденцию к максимуму при ч,х: 0,5. Наличие максимума при ~у,~'1 наблюдается и хли шпгко-центробежных насосов, однако ограниченное число экспериментальных точек ие позволяет утверждать, что указанное явление наступает ири д1-— 0,5. Наличие максимума Х„ач прп 0=0,5, вероятнее всего, связано с изменением структуры потока иа входе в рабочее колесо (62, 77]. Прн а)~=0,5 на периферии входного участ- ка вознншиот обратные токи. Дальнейшее уменыненпе параметра д (при с)! 0,5) вызывает увеличение размера вихревой зоны и соответствуюшее уменьшение диаметра активного !штока, Прн атом условия обтекания лопастей активным потоком практически не изменяются, так как углы атаки остаются постояпнымн и равными примерно нулю (612).
Следовательно, )н„н для активного потока будет оставаться неизменным. Тогда на основании формулы (3.76) можно считать, что вача,тьная кавитиция ~наа л,б т,б б П,гб дбб д эб Ела едт о, Рис. З.48, График зависимости аоэффиаианта начальной кавитаиии от рс. жима работа: Р— иантгоасжнис насоса: à —;оои н. оооис нас ~сан н — о« *лис насосиГ о — нлоснл» В активном пото!се с уменьшением ии(ша1ст(и! с(! из-за уа1!.Нъшения диаметра активного потока (а следовательно, и;и,) будет происходить при меньших кавнтациоиных запасах Мн„н Поскольку йнлн на рпс.
3.48 отнесена к масимальному диаметру входных кромок лопаток, то естественно падение Хинт с уменьшением !7! на Участке О .!7!<Оаб. ИнтеРесно отметить. что пРи г!1=0 диан приближается к величине 0,3, которая характерна и лля 0,=1. Лля большинства высокооборотных шнеко центробежных на- Г слю С ПОВЫШЕННЫМИ аитИКаВИтаЦИОННЫИ1П СВОйСтВаМИ ПаРа- и!'!р д! иа номинальных режимах находится в диапазоне О,З— 0,7, что соответствует иа рнс. 3.48 значениям )ими=0,7 —;1,35. 1(осли лине в десятки раз больше коэффициентов кавнтации Х!1, опр долинных для срывиого режима насоса.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
