Боровский Овсянников Чебаевский Шапиро Лопастные насосы_150dpi (1047810), страница 39
Текст из файла (страница 39)
Кавитакиоикые характеристики шиеко исгпройсшэно и шиековых насосов, перекачивающих жидкости с различиин г:шито шржаиием: — характеристики иа «чистов» шилке:« к ш: 9 к иерииснтаааные » » и иа тазосолершащеп жилкостн: и — шнеко-цсит«шщ «иыи иа О О. 0,2; ы вк ~ КО+ 2830 РаЛДХ б — ШПЕКОВЫЕ Иаеа Ы ОΠ— Он И; ОХ. ««И И В«Я РааЗШ ОО =О «- О 2; ы =.
020 —. 1й «а « .«Ш вк 5. С использованием уравнения Бернулли определяется критическое парцнальное давление на входе и насос р„,.р, перека. чнваюшнй двухфазное рабочее тело .„=р.. „, +(1 — Б) р,. — '"'"'((1+6)' — (1+6„)'1, (4.42) Следует отметить, что в силу существенного уменьшения напора предвключеиного шнека из-за наличия в потоке газовой фазы может произойти рассогласование параметров шнека и центробежного колеса, в результате чего срыв режима работы насоса будет определяться не шнеком, а центробежным колесом. В атом счучае ухудшение кавитационных характеристик насоса из-за присутствия газовых включений в жидкости будет более существенным, чем при расчете по предлагаемой методн* ке н может быть приближенно определено по экспериментальной зависимости †' ~(6„), приведенной в работе (621.
Скр. г чр,ж 4.6. услОВия ВОзникнОВения нулеВОГО КРИТИЧЕСКОГО РЕЖИМА В ШНЕКОЙЕНТРОЬЕЖНОМ НАСОСЕ В процессе исследований антнкавитацнонных свойств шнекоцентробежных насосов, работавших црн сравнительно низких частотах вращения и давлениях в проточной части шнека, было обнаружено, что в ряде случаев срывная характеристика насоса, перекачивающего газожидкостпую смесь, может иметь, кроме двух общеизвестных критичсских рсжнмон (первого и второго), еше один, который был пазяап авторамн работы (621 чиулевым». Этот критический режим наступает при повышенных давлениях на входе в насос и характеризуется, как правило, резким срывом его работы (см.
рис. 4.10). В ряде случаев антнкавитационные свойства насоса по нулевому критическому режиму целесообразно оценивать не по критическому давлению иа входе (илн критическому кавнтационному запасу), а по критическому газосодержанию в по~оке на входе в насос б„,р при заданных р„, ы и (~„ (рис. 4.11).
Анализ срывных характеристик вида (т' =)(6,,) длч многих шпеко-центробежных насосов показал, что критическое газосолержаиие в потоке увеличивается с уменьшением р„ и возрасташн и частоты вращения ротора насоса ьь Подобное, на первый взгляд, необычное протекание зависимости б„„,р=((р„, м) объясняется тем, что срыв работы шнеко-центробежного насоса по нулевому критическому режиму определяется срывом работы центробежного ко,чеса (т.
е. величиной критического газосодержаиия в потоке на входе в центРобежное колвсо бвх кр,в/, У шнеко-центробежного насоса при уменьшении р„н увеличении то уменьшается относительное газосодержание перед Е, 0«Уег ООО 500 200 ы ОР«е рв 05РВееву Рж ~е 1.5 2.0 Рр, 10", Ое Рис. 4.10. Срывиые характеристики итие«о-иевтрооежиого васоев ери его ра- боте на газожидиостиой смеси ((?=15,2 а/с; ы 732,5 рад/с): ЗŠ— О О; СЗ вЂ” О Оды Π— а Од: т — «реевой «рата«ее«вй режим вх вх ' вх 1,0 0,2 О 002 004 аОО 000 020 а12 ОМ аж ег„ Рис, 4.11. Срывиые характеристики маске-цеетрооежиого ввсоса врв его ра- боте иа газожидкостиой смеси Я=15,2 л/с; ы П)ГФ реа/с1: ~ — Р„-З,ЕЗ !О'ПЕ: Д вЂ” Р,„-ЗДЗ !Отнв; П-Р,„=ОРЕ ЮПЕ; Х-Ре„чы КДПЕ «ентробежным колесом 6„,, пз.за большей суси< пи сжатия в шнеке газовых пузырьков прн постоянном объемном газосодеркании в потоке иа входе в шнек Ь„х Значение бе, „- можетбыть ушественно уменьшено, если межлопаточиьи каналы шнека и!тофилировать так, чтобы относительный статический напор 252 был максимальным, т.
е, было максималькым сжатие га,« зовых пузырей в шнеке. Возможным способом уменьшения Ь,„к является такжеустановка между шнеком и центробежным колесом неподвижного спрямляющего аппарата, служащего для преобразования кинетической энергии потока в статическое давление. Другой иуть улучшения характеристик шиеко-центробежных насосов по нулевому критическому режиму — изыскание возможностей работы центробежного колеса при большем газосодержаиии в потоке, т. е, увеличением б.;,„, Этот путь, несмотря на его наибольшую эффективность, до последнего времени практически не использовался пз-за недостаточной изученности механизма возникновения срывного режима работы центробежного колеса, перекачивающего газожидкостиую смесь, а также отсутствия каких-либо качественных и количественных закономерностей, Авторами были проведены предварительные исследования в этом направлении, которые, несмотря на свою незаконченность, позволили в какой-то степени восполнить указанный пробел е технической литературе, 4.6.1.
Исследование теченяя потока жидкости с различным газосодержаиием через центробежное колесо Исследование проводилось иа центробежном насосе, имеющим прозрачную переднюю часть корпуса и прозрачный передний диск центробежного колеса, через которые велись наблюдение и фотографирование в стробоскопическом освещении картины течения водовоздушной смеси, На основании визуальных наблюдений с использованием анализа данных фотосъемки проточпой части колеса при снятии характеристик О )(б,«) можно представить следующую приближенную картину течения двухфазного потока в межлонаточных каналах центробежного колеса при увеличении газосодержання б««. При небольшом газосодержаиии во всасываемой жидкости б„, =0,022 (рис. 4.12, а) у нерабочей стороны лопасти н по сечению межлопаточиого канала на выходе образуется газожидкостной слой с существенно большим содержанием газа, чем в остальном потоке. Вследствие наличия градиентов давления в газожндкостном потоке по ширине и длине мсжлонаточного канала происходит «ссцарироваиие» газа )движение пузырьков газа относительно жидкости из области большого давления в область меньшего давления) к нерабочей стороне лопаток н к входу в рабочее колесо насоса.
У нерабочей стороны лопасти образуется нечто вроде устойчивой каверны, а иа выходе из колеса из-за более медленного движения пузырьков газа по сравнению с окружа!оц!ей их жидкостью создается повышенная,истиниая» концентрация газа (см. рис. 4.12, а). При дальнейшем увеличении газосодержапия на всасывапии аффект сепарации газа поперек канала, по-видимому, увеличивается и основной поток подходит к выходу пз колеса в Рпс.
4.12. Картина течения гааожиакостного потока в мсжлопатояных каналах центробежного колеса с лополннтельными лопатками Я=О,З! л)с; и=314 рал!с; Рв — Л«294 !О' Па; О ««« =004!); « — с -о.«гк « — л -с«ае «х - вк более кочншенном» от газа состоянии. У нерабочей стороны лопатки образуется доволыю отчетливая газожидкостная область, которая при дальнейшем увеличении Ь«т, все более насышаясь газом, начинает деформироваться и сдвигаться от выхода к входу (см. рис. 4.12, б).
Непосредственно перед срывом режима насоса газовая фаза настолько сдвигае!ся к области входи. что запирает там проходное сечение канала, в результате чего нарушается полностью работа центробежного колеса. Таким образом, срыв режима работы центробежно~о насоса ири увеличении газосодержания в жидкости Ь„- вызывается 'сепарацией» газа в межлопаточпых каналах коле~а с образованием у нерабочей поверхности лопаток !азожпдкостиой капсриы, которая по мере увелпчения б„ все более пасьшшстся газом и начинает сдвигаться к входу в колесо и в конце к<пни!н .
апирает проходное сечение канала, что приводит к срыву режима работы насоса. 4.6.2. Влияние изменения режимных параметров центробежного колеса на критическое газосодержанне б„„ри Исследования показали. что из режимных !шриметров наибольшее влияние иа 6,,«ри оказывают угли!ши корость вра- ги« ии ппя ротора насоса го и козффпциеит рг'кими с, =- —, где и, с»м соответствует меридиональной составляющей скорости газожндкостного потока, Изменение р,„ оказывает несущественное влияние на величину Ьвк нвн (62).
Величина б„.в,н возрастает пропорционально увеличению о». Указанная закономерность существовала для всех исследованных насосов, но коэффициент пропорциональности для каждого насоса был свой (р»»с. 4.) 3). Рлс. 4ЛЗ, График влияния изменения частоты врашения ротора насоса иа велячину критического гааосодержанин н потоке ка входе в деитрооемныа насос (Раа 2,45Х и»0" Па): н с с» — насос № », К»а !о-" !о с Π— насос № а. — »Ла ° »о — ', к— насос № а, »9.! - »О — ' л, сн! о »Ь-насос №а, — =!9.! »е - н.с»с о и Увеличение критического газосодержания на входе в центробежное колесо с ростом ш можно объяснить тем, что происходит уменьшение диаметра гаэовь»х пузырей в межлопаточпых б»,л»м О,лд ' тр»у г»в»го и» уел»др о»,р»»ф»р Рис.
4.!4. График аависимости диаметра газового пузырька в воловоадушноа смеси внутри межлопаточнмк каналов нентробе»нного колеса от частоты вращения вала насоса и Щ каналах колеса (рис. 4Л4 и (79)); соответственна уменьшается сепарационный эффект в газожидкостном потоке н поэтому затрудняется образование, рост и смещение гаэожндкостной каверны у нерабочей стороны лопатки. Поэтому срыв режима работы пасоса прн увеличении частоты вращения колеса происходит при бблыпем газосодержаиии в патоке на входе в насос.
Анализ результатов испытаний насосов показал, что сущест«сст оптимальная величина с~я, 0,06+0,08, прп которой бакар, .моет максимальное значение (рис. 4.15). Интересно отметить, по указанное значение со„совпадает с рекомендуемыми велишнами сьа для центробежных колес, обладающих максимальыми актикавитапионными свойствами прп работе на одиофазюй жидкости [25). йв ««« 0,М пис.
Фдв. График за»и«»к. и ста как»я»аско»о »ззо. а»ржавая В,„„к «о» и .каякого параметра с~я (4.43) 4.6.3. Влияние изменения геометрических параметров центробежного колеса на критическое газосодержаиие б„.,р,„ Исследования показали, что из геометрических параметров пиибозьшее влияние на критическое газосодержаипс в пороке казывает диффузорность межлопаточного канала центробежного колеса и густота его решетки. В качестве крпп рни дпффузорности межлопаточиых каналов колеса прпиималск угол квпвалеитного конического диффузора ок з«к»«ак В д«« «Я — = а ~до Роа„— максимальная площадь сечения капал»; Е,„— площадь сечения канала на входе; (.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
