Боровский Овсянников Чебаевский Шапиро Лопастные насосы_150dpi (1047810), страница 35
Текст из файла (страница 35)
Поэтому ресурс работ11 определяется в данном случае поломдой входных участком лопаток. В этом смысле увеличения ресурса можно добот1 г11 проточкой входных участков лопаток, так как при этом увеличивается их толщн1га и, следовательно, прочность. Значительное уменьшение интенсивности кавитациоиной эрозии (па порядок) было достигнуто при замене цилиндрических лопаток на лопатки двоякой кривизны. Для центробежных колес без шнека кардинальное уменьшение кавитационных разрушений наблюдалось прн расположении разгрузочных отверстий в ведущем диске вблизи всасываю- Рис.
3.59 Расположение раагруэочнмх отверстий в ведущем диске центробежного колеса, обеси«»ива«инес мининам кавитллионной эрозии. Отверстия касаются всасывающей поверхности лопасти и радиуса, проведен- ного в начало лопаток гней поверхности лопаток на их входе, как показана на рис. 3.59. Жидкость, выходяшая из этих отверстий, оттесняет кавитацнониую каверну от поверхности ведушего диска так, что замыкание каверны происходит в потоке вдали от стенок, 3.6,2. Шнековые колеса По нашим экспериментам кавитационная эрозия в шнеках наблюдалась, в основном, на напорных сторонах лопастей и на втулке в глубине межлопаточиых каналов (рнс. 3.60).
Рлс. 3.60. Шнековые колеса с кавитакиоинммн разрушениями. Напраалюмю потока справа налево. Материал — сплав алюминоевмй АВ Эксперименты проводплпсь на )б опытных шнеках одногсэ насоса (табл. 3.7). Окружная скорость на периферии ию= =-96,5 ач/с, материал шнеков — алюминиевый сплав АВ. Было нсслгцонано влияние на объем эрозии лопаток следуюших па. рамсзрон: времени работы Г, входного давления, режима работы сг, числа лопастей шнека г, угла установки лопасти шнека па периферии па входе б~ о 226 Одной из наиболее интересных зависимостей является изменение величины эрозии от входного давления. Для шнека с увеличенным углом )э1 эрозия монотонно возрастает с уменьшением коэффициента кавитацнй Х, для всех других имеется резко выраженный максимум (рпс.
3.6) ) прн ХжЗ).п. Из этого. в частности, следует, что влияние конструктивных параметров зависит от величины входного давления. Так, например, с ростом ))~л при ).ж ,,свс =Хд эрозия резко возрастает, а прн ХмЗАп остается постоянной. На рисунках 3.62, 3.63 даны зависимости вели- гвда чины эрозии от времени работы ~ н коэффициента с| при входном давлении, близком к срывному, Видно. что от времени зависимость линейная, а от коэффициента с, резко возрастающая, начиная с иското- еда рого значения сь Выше было показано, что кавитаиия в шнеках развивается во входной области н при рассматриваемых положительных углах атаки только с тыльной стороны, Интересен вопрос, как осуществляется перенос кавитационных каверн с тыльной на напорную сто- д даг йвв йвс йРЗ А рону лопасти, т.
е. поперек мсжлопаточного канала. Ви- Рвс. Здк График влияния иа эуальные наблюдения пока- эроэию числа каввтвкив залп, что межлолаточный канал пересекается вихревым шнуром, образуемым иа периферии лопасти и содержащим вблизи своей осн кавитационные каверны. Повидимому, он н является причиной разрушения напорной стороны лопасти. Этот шнур образуется из завихренной жидкости в застойной зоне за концом каверны ~рпс.
3.61). Эта жидкость в застойной зоне должна под дейсппн и нснтробежных ~пл (застойная область вращается вмест~ колесом) перемещаться от оси и периферии. На периферии оод действием стенки корпуса и основного потока завихренная жидкость из застойной юр тли ыл слл 50 ал;с Лслр ЛЛ25 л хр Рис.
3:62. График влияния па зро- Рнс. 6.63. Графин влияния иа эро- зию времени работы зию режима работы ,б *' Рнс 2»бз Развертка инлиндрического сечения (а) и вид спереди нано»а (6) ири работе на режиме развитой кавитацин (без обратныл токов): / — вона вро нн; 2 — впхрепов юнур: 2 — проонльнвя неверна; С вЂ” лопает» к всасываю- щая поверхность, 5 - лопасть 2, всасивеюпьав повсрхност» Таблица 3.7 В?араметры ояытния шнеков х х о о Я Л ~: -н о х о х$~ Величина эрозии 1'. ммт 0 Ю'10' о.ор?з ! о,о1з4 о С! ] о о С! с! Примечание. На всех шпснач, кроче № 1, вречя нспытаннй было 20 мнн. Рнс. 3.65, Каватапнонная зрозкя на шнеке с профплем лопатка, виполкенным по форме каверны !о) н на шнеке с тшшамн лопаткамп !б). Внд сзадн 2 з 4 5 б 7 8 9 !о и 12 1З !4 15 !б !о'!о' !О 1О 1О 1О Ю'1О 12''20' 8* !ою !о !о 1О !О 12'20' 12'20' 8.
Зе ю'!о' !о !о' 2 2 2 2 2 з 2 2 2 2 2 2 3 з 0,0448 О,О822 О,О?Н 0,07Н 0,07Н 0,07Н О,О?Н 0.07Н о,ол! О,'07!! о,о-п 0,'0?Н 0,07П о.о?н О,О?П О,ОИ5 0,0!9 0,0173 О,ОПЗ 0.0!65 0,0!43 О,'0879 0,0472 0,0682 0,04?2 О,0582 О,О472 0,0682 0,0472 о,обзз О, 0091 О,О!46 О,'О!53 0,0!73 о',орзз О,О!З? 0,016! О,О!34 О,О!З4 0,0!53 О,о!53 0,0137 О,ОЮ? 0,0161 0,0161 42 зв 10 мнм 85 за 20 мнн 122 за ЗО мнн 190 за 40 мнн о 305 0 914 876 40 46 1721 221 478 367 253 !б 546 20 зоны (вихревой шнур) поворачивается вдоль основного потока.
Поскольку этот шнур содержит вблизи своей оси паровые пузырьки, его плотность в среднем меньше плотности основного потока и под действием поля давления шнур «всплывает» по направлению к оси вращения колеса, Обтекание шнура, находящегося в наклонном по отношению к осн вращения положении, вызывает своеобразный эффект Магнуса, в результате которого на шнур начинают действовать силы, перемещающие его гюперек межлопаточного канала, Одной пз возможных причин уменьшения эрозии с уменьшением подачи может быть постепенное вытеснение обратными токами вихревого шнура пз меж.юпаточпого капала во всасывающий патрубок. При применении профиля, имеющего форму каверны, ззстойная область за ней должна ликвидироваться и эрозия — исчезнуть.
Действительно, на шнеке с таким профилем лопаток получены весьма незначительные повреждения ~рис. 3,65, а), по сравнению со шнеком с тонкими лопатками (рис. 3.65, б). Глава 1У ВЛИЯНИЕ ФИЗИЧВСКИХ СВОИСТВ РАБОЧЕГО ТИЛА НА КАВИТАЦИОННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ НАСОСОВ 4.К О КРИТИЧЕСКОМ КАВИТАИИОННОМ ЗАНАСЕ НАСОСА ПРИ РАБОТЕ ЕГО НА РАБОЧИХ ТЕЛАХ С РАЗЛИЧНЫМИ ФИЗИЧЕСКИМИ СВОЙСТВАМИ Эксиернментальиыс кавитационные характеристики лопастных насосов, как правило, получают путем испытаний их на обычной холодной воде с последующим пересчетом на рабочую жидкость, которую перекачиваст насос в процессе эксплуатации.
При этом в подавляющем большинстве случаев учитывают лишь изменения плотности и давления насыщенных паров жидкости перед входом в насос, т. е. считают, что независимо от рода жидкости (4.!) Рж 2 Опыты показывают, что в случае большой разницы в термодинамических свойствах жидкостей илн наличия в жидкостях различного количества газовых включений, а также прп переходе иа рабочее тело с болыной вязкостью такой способ пересчета может привести к существенным ошибкам в определении допустимых давлений на всасывании для насосов в эксплуатационных условиях.
Более правильная запись уравнения (4.!) будет следующей: йй Ркк.кр Ркр к ! вк кз (4.2) Рж 2 где р„;„-, — критическое давление в проточной части насоса в зоне кавитации. Давление ркрк для некоторых жидкостей может существенно отличаться от давления насыщенных паров рабочей жидкости иа входе в насос р,. В случае перекачивания насосом криогеппгях жидкостей илн обычных жидкостей с высокой температурой оирелеленное сочетание нх теплофнзнческнх свойств может принесен при парообразоваиии к существенному снижению даял ния н зоне кавитапни рк„„по сравнению с давлением рк.
!1ллпчис газовой фазы н рабочем теле обусловливает попадапш с в кавитационные каверны и, тем самым, приводит к уне.шченню давления р;рк по сравнению с р, !62, 76), Увеличение вязкости рабочего тела способствует замедлению роста паровых каверн, и, следовательно, приводит к снижению давления в зоне кавитации 1621. С другой стороны, вязкость уве,пич~вает гидравлические потери иа участке от входа в насос до зоны кавитацни и, тем самым, увеличивает критический кавитациониый запас насоса Лй„р.
На практике в связи с трудностями измерения величины |орр, чаще всего ищут ие непосредственное изменение критического давления в зоне кавитацин, а изменение критического кавитационного запаса насоса в связи с изменением физических свойств рабочего тела, т. е. Лй р, —— Лйрр — Лй, +Л||,~ Лй, (4 6) где Лй„р, — зксплуатащюнный критический кавитацноиный запас; Лй,р — критический кавитационный запас, полученный по формуле (4.!); Лй, — термодинамическая поправка, связанная с в,чняипем теплофизнческнх свойств рабочей жидкости; Лй„— поправка, связанная с влиянием наличия газовых включений в рабочей жидкости; ЛЬ вЂ” поправка, связанная с влиянием вязкости рабочего тела.
Опыты и расчеты показали, что прн работе высокооборотных насосов на обыкновенной холодной воде с малым содержанием в ней растворенных газов величины поправок ЛЙ„ЛА„, Л|к на. столько малы по сравнению с Лй„р, что пмп можно пренебрегать. Это позволяет считать холодную воду (с температурой до 50'С) эталонной жидкостью, при работе на которой кавитационные характеристики насосов зависят только от гидродннамическнх явлений в проточной части н давления насып|снпых паров жидкости иа всасываннн. Тогда формулу 1:!.:!) можно записать в виде: Лйрр Лйррн о ЛЬ + Лйр !" Лй (4,4) где Лй„рн,о — критический кавитациокный запас насоса на холодной воде определяется по формуле (4.1), Необходимо отметить, что прн оценке степени совершенства профилирования проточной части насоса с точки зрения его антнкавитацноиных свойств следует коэффициент кавнтаппи С,р рассчитывать по формуле (2), подставляя в псе значепне Лй,р Лйррн о.
С2, ВЛИЯНИЕ ТЕР|ИОДИНАМИЧЕСКИХ СВОИСТВ РАБОЧЕИ ЖИДКОСТИ НА КАВИТАЦИОННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ НАСОСОВ Как и щссгно, процесс образования пара в жидкости сопровождается затратой тепла, которое отнимается у жидкости в области иарообразовання, Соответственно в этом месте долж- пы снизиться температура жидкости и давления насышенных паров р„, Уравнение теплового равновесия в зоне парообразоваиня можно записать следуюигнм образом: 1'ьр,,гд = Р р~ст. Лт, (4.5) и 1»ь, — объе ы паровых и жидкостных фаз в области кавктации, соответственно: с„.„ †. удельная теплоемкость жидкости; ЬТ вЂ” разность температур, возникающая в результате охлаждения жидкости |три парообразованпп; ㄠ— удечьиая теплота парообразования жидкости.
Приведем уравнение (4.д) к следующему виду; » Р»с»»»д~ (4.б) (,, Рп"и где ° с ».»» здч (4.8) Р„° с„йР„,,'4Т Значение — - можно определить по уравнению Клзпейрона— с(рп с(Т зузнуса ар Рср„с, ат (и,» — р,) т '1 огда Р», ' (Р»» Рс)».,» (4," л) Отношение — — —. В карпите(»»зусг нинлылппкк гь пзрообразоваппя нли степень развития кавптаипп в рассматриг»веной области.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
