Боровский Овсянников Чебаевский Шапиро Лопастные насосы_150dpi (1047810), страница 44
Текст из файла (страница 44)
На больших расходах (большие гв) закрутка ш(нп г нсзнвгчатсльную роль, а понижение давления вызывается изменением количества движения (член А). В уменьшении полной энергии активного потока прп возрастании интенсивности обратных токов также основную роль играет закрутка. Увеличение кинетической энергии (члены С и 1)) не в состоянии компенсировать уменьшения потенциальной энергии за счет падения давления в центре потока. По уравнению (5.28), переписанному в виде (Рг=а Рв) ~' вв ° .хв=в о можно определить разность давления на периферии потока перед шнеком н давлением на входе в насос в зоне невозму1ценного потока 100 О О,Г ОР О,Ю 04 0.5 Одг Рнс, о.13.
График сравнения расчетной величиям статического даа,м:пм: в центре активного потока с экспериментом /) 7 О й2 04 Од, 1'ис, 5.14. График сравнения расчетной величнцы статического давления нв периферии входного патрубка с экспериментом 281 На рис. 5.13 и 5.14 приведены сравнения расчета по формулам (5.31) н (5.36) с резу,пьтатами измерений давлений в центре активного потока перед шнеком и на периферии. На графиках отложены величины ар„ /ри-'„= $ы (1 — с(,„) Щ) .„г где -зР,= — Рэ Р 1 зР, = — Р,= — Рп Совпадение расчетных кривых с экспериментальнымп удовлетворительное.
Можно ожидать расхождения расчета с экспериментов в области больших о„х пз-за того, что, как было показано ранее (см. разд. 5.1), вблизи шнека обратные токи имеют существенно неосеспмметрнчный характер. Рсесимметрнчную кольцевую зо. иу обратные токи образуют только на расстоянии, примерно, одного калибра от входных кромок, ВД ВЛИЯНИЕ КАВИТАЦИИ НА ОБРАТНЫЕ ТОКИ На режимах с обратнымц токами кавнтационная каверна образуется по мере понижения входного давления, вначале в зоне обратных токов па периферии у самых входных кромок (рнс. 5.15, а), несмотря на то, что среднее давление, замсряемое через отверстия в неподвижном корпусе, н этой зощ нрсвьниает входнос давление. Зто обт,яснмгся гсм, чго, как указывалось, поток в этом сс гении су1нсственпо неоссснммстрпчеи и на ~ранпцах между прямым потоком и обратнымн течениями, выходящими из межлопаточиых каналов в анде отдельных струек, образуются локальные области с пониженным давлением, Прп развитии кавптацни в обратных токах возрастают потери, приводящие к уменьшению пх энсрюш.
Вследствие этого уменьшается длина обратных токов распределения и воздействие на активяый поток (рис. 5.16). В некоторых случаях при начальной стадии навигации наблюдается некоторое увеличение длины распространения зоны обратных токов, что, очевидно, объясняется уменыценнем потерь на границах между струями об)ьэтпых течений, вытекающих из межлопаточиыт каналов шпека и потоком, входящим в шнек. .с(альнсйшее снижение давления на входе приводит не толь. ко к росту кавитацноииых каверн В обратных токах !см, рнс. 5.15, б), но и к появлению кавитащишных зон в пряэюм потоке в межлопаточных каналах (см, рис.
5.15, а). Эта кави- тания изменяет характер течения в самом шнеке, вследствие чего исчезают условия, необходимые для воэнпкповешга обратного течения из шнека. Поэтому дальнейшее развитие кавита- О РО 4О бО АО,Л гэа Рнс, 5.16 График кзнененкв ванны обратных токов в зв нсачостн от кавк. таннонного запаса цип сопровождается уменьшением интенсивности обратных токов вплоть до полного пх исчезновения, после нию происходит полный срыв работы насоса.
Естествеииги что ири этом исчезает и каверна, сушествукнцая в зонг обратных токов, но одиовремгнно увели швается кавитациоии;ш зшш в каналах шпека гтскогорь;с исследователи, производившие визуальные набгиоденпя, при описании процесса развития кавптацпп также указывают иа перемещение кавитацноииой зоны пз входного патрубка непосредственно перед шнеком в проточную часть шнека. За счет сокращения зоны обратных токов увеличивается диаметр активного потова, что подтверждается уменьшением скорости в центре входного патрубка прн снятии кавитациониых характеристик ~бО). За. ВЛИЯНИЕ ОБРАТНЫХ ТОКОВ ИА ПОТРЕБЛЯЕМУЮ МОНТНОСТЬ И НАПОР ШНЕКА Крутящий момент, приложенный к валу рабочего колеса насоса, равен разности моментов количества движения жидкости выходящей пз колеса и входящей в него.
Рассмотрим баланс :Рнс. Ц!7. Схема к овределенню баланса моментов нолняествв движения живности дрн работе шнека с обрвтлммв тохвмя: ! — «о тур вове.~ моментов для шнека, работающего с обратными токами (рпс. 5.17~. Крутящий момент на валу шнека будет равен М,„= М, -~- М,, — М,, — М., =- Мв + М . — М .в * (5,37) -де Мв — момент количества движения жидкости на выходе из шнека; ̄— момент обратных токов; М,в — момент возвратного потока; М,„ — момент активного потока; М,л= М,,в+М,,„— момент прямого потока на входе в шнек. В свою очередь момент количества движения обратных токов передается прямому потоку, уменьшаясь на величину момента сил трения обратных токов о стенки входного патрубка.
Мв.в ™ол Мтр ~5.ЗМ где М,р — момент сил трения обратных токов. Из (5.37) и (5.38) получим М =Мз+М, . (5.39) Уравнение (5.39) показывает, что кру~ящий момент, прило. женный к валу шнека, увеличивается по сравнению с величиной Мь определяющей величину теоретического напора, на величину момента снл трения обратных токов М,р. Если Мгрч~М,,~Мь то постановка конической перегородки перед шнеком, которая ограничивает распределение обратных токов во входной патрубок не препятствуя их вращательному движению, практически не должен изменить потребной мощности насоса.
Это подтверждается экспериментами с конусами (см. рис. 5,22 — 6.24, где изображены кривые крутящих моментов насоса с конусами и без них). Если обратные токи отвести в сторону нлн ликвидировать их закрутку с помощью перепускной камеры (см. рнс. 5.!9). то буде~ М„=О и потребный момент, как следует нз (5.37), возрастет на величину момента количества движения обратных токов Мм = Мз+М,. (5.40) Возрастание момента Мм произойдет также при увеличении Л(,р 1см.
(5.39)] за счет установки ребер, спрямляющих решеток во входном патрубке, а также сложной конфигурации самого патрубка. Конечно, потребный момент не может возраст~ больше, чем на величину момента количества движения обратных токов ]см. (5.40)]. В работе [60] описаны эксперименты, когда экономичность насоса возросла на бтю когда вместо спрямляющей решетки перед шнеком была установлена коническая перегородка, Определим прирост мощности, который может вызвать подная ликвидация закрутки прямого потока прн работе шнекоцентробежного насоса с обратными токами на входе и 1 М, = эМ,, =- 2прм) гс„с,гг(г = 2п)7'мрсз, ]" с,с„гЧг. р о Подставляя в последнее уравнение значения с, н с„при "=О, получим * 'а ~ 1+ а 2 )Ум, = 2пр)хзвс,', дэ — '(ам ~ — ' — — 1, меа ах -~ ~ 3» р З р~' Теоретический напор шнека определяется, как уже говорилось, величиной момента Мь Действительно между входным сечением и сечением 2ш — 2ш (см.
рис. 5.17) момент количества движения жидкости увеличивается на Мм поэтому еМ~ 2жрм г Н, = — = — г) с сз,г Йг. а 0 Действительный напор шнека будет равен Ни! = Нт йНио— ЛНио,х — суммарные потери энерг ии активного потока, имеющие место между сечениями 2ш — 2ш и входным. Потери энергии в активном потоке между входным сечением и сечением 1 — 1 (см, рис. 5.!7), зависят от интенсивности обратных токов и их можно определить по формуле (5.35) (5,4!) 6 " и 2 где Изменение энергии между сечениями ! — ! и 2ш — 2ш можно определить так: Ет — Ет отвти тима. и — ЛНиотии =' Нт 6 6 6 та (5,42) ГДЕ ЛНиотот ГИДраВЛИЧЕСКИЕ ПотсрИ В ПРОТОЧНОЙ ЧаетИ.
Складывая уравнения (5.41) и (5,42), получим вт Последнее равенство показывает, что обратные токи уменьшают напор шнека не только за счет потерь энергии в активном потоке, но и за счет закругки .итого потока. Возникновение кавптации в обратных токах уменьшает интенсивность обратных токов, следовательно, кавитационные явления в них должны приводить к повышению напора шнека, С другой стороны, кавитация в проточной части шнека увеличивает гидравлические потери в проточной части, что вызывает снижение нано!а шнека, Изменение напора шнека по мере развития кавнтации во входной части шнека при достаточной густоте решетки, когда изменение характера течения иа входе не вызывает изменения поля скоростей на выходе, будет зависеть от соотношеикя этих двух противоположных воздействий на напор.
Напор шнека может уменьшаться, увеличиваться или оставаться неизменными при снижении давления на входе. На рнс. 5.!8 приведены срывные характеристики геометрически одинаковых шнеков, отличаюгцихся величиной шага. Эти хаоактеристнкн получены при одной и той же величине —. Там же показано изменение перепада ЛН= (где рт— Рт — Рвх Р давление, замеренное на стенке входного патрубка леносредственно перед входными кромками шнека). Положительные значения ЛН указывают иа наличие обратных токов перед шнеком, повышающих давление на периферии входного патрубка. Ве,тичнна ЛН характеризует интенсивность обратных токов.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
