Овсянников Б.В., Боровский Б.И. - Теория и расчет агрегатов питания жидкостных ракетных двигателей (1049253), страница 28
Текст из файла (страница 28)
(3.13) 3.1.1лк Теоретический напор с учетом конечного числа лопаток Для определения теоретического напора насоса, или, иными словами, удельной энергии, переданной жидкости, берем граничные сечения на входе в шнек и на выходе из центробежного колеса. Тогда теоретический напор шнекоцентробежного насоса (при условии, что число лопаток бесконечно велико) подсчитывается в соответствии с формулой (2.106): Нт = (с2ц и2)ц — (сгци1)1ц Г!ри сип =- 0 формула упрощается: Н, = са„и,. Следовательно, теоретический напор шнекоцентробежного насоса определяется выходными параметрами центробежного колеса, т. е. так же, как и в случае, если имеется одно цектробежное колесо при условии с,„ц = О.
137 аб а,б б,т б,г б а,б бл аб дб аг бб чб и, О,г б б Гб !7 М гб Гб » Рис . 3 . 9 . Зависимость коэффициента Гг» от относительного диаметра »1» и р и различных числах поп зто к », р» д = = 60', с„„,'и, (0,2, Ргд -- 28'" Рис. 3.8. Зависимости коэффициента Гг» от числа лопаток» при различных углах Р»д, 8»д — — 20 ... 28', Ьйг —— =-1,8 ...1, 9 138 Жидкости не удается передать от колеса с конечным числом лопаток энергию, соответствующую Н,„. Передается энергия, отличная от Н, и равная Н, 1см.
разд. 2.9.2): Н,=к,Н, . Рассмотрим подробно влияние параметров насоса на д,. По данным А. П. Черняк влияние режима работы насоса па коэффициент й, несущественно при с»„с~и» ( 0,2. Число лопаток г значительно влияет на й,. С увеличением г коэффициент й, возрастает 1рис, 3.8).
С увеличением выходного угла лопаток р„коэффициент й, монотонно уменьшается. Это объясняется увеличением с уменьшением г и ростом 11»д перепада давлений на лопатке и большим влиянием выравнивания давления у концов лопаток. Наибольшее влияние 11»д проявляется в области его малых значений фхл ( 40"). Что касается относительного диаметра О„то его влияние сказывается только при малой густоте решетки колеса, начиная с густоты ЬИ, ( 1,8 1'Г, — шаг решетки на входе) 1рис.
3.9). При г == 6 ... 12 влияние О, проявляется в области О, ) 0,55. С ростом г значение О„ начиная с которого гс, падает, увеличивается. Поэтому при больших значениях Ох для повышения )с, надо увеличивать число лопаток. В пределе, когда относительный диаметр круговой решетки колеса О, — О, густота решетки становится настолько малой, что не оказывает отклоняющего воздействия на поток, и й,-+- О. Для увеличения коэффициента напора Й, необходимо увеличивать й,. Это может быть достигнуто увеличением числа лопаток 'г. Однако с увеличе- бб нием ) г растет загромождение проходных сечений коле- бб бб са, что ведет к увеличению гидравлических потерь, Обычно )г, 'находится в пределах 0,80 ...
0,85. Принимая я, = 0,82, получим следующее приближенное выражение для определения числа лопаток фв„~ 90', б, ( 0,8): (3.14) г = 4 (1,5 )- ()в.„/60)+ 130(0, — 0,6)'. Соотношение (3.14) позволяет определить число лопаток при известных значениях рд„, У, и при й, ж 0,82. При болыпом числе лопаток (з = 12 ... 18) целесообразно половину лопаток (через одну) выполнять укороченными и размещать их в выходной части колеса.
Это позволяет избежать загромождения на входе в колесо. 3.1.1.5. Отводы насоса Общие сведения. Огвод служит для сбора жидкости, выходящей из колеса, направления ее в систему питания и преобразования при этом кинетической энергии потока в энергию давления. Это необходимо потому, что поток на выходе нз колоса имеет скорость 150 ... 250 мыс, т. е.
обладает болыиой кинетической энергией, в то время как для системы питания требуются большие давления (~5,,50.ЛПд) и малая скорость жидкости на выходе из насоса (гвыв =- !0 ... 30 м,'с). Большие скорости течения в системе приводят к болыпим гидравлическим потерям. Кроме того, гидравлический удар прн действии элементов автоматики будет сильнее при большей начальной скорости. Удельная кинетическая энергия, преобразуемая в энергию давления в отводящем устройстве, равна разности сс1'2 — св„„/2. При обычных для насосов значениях,„, равных 4Д:..
60", она составляет на расчетном режиме 5 . 30 от всего теоретического напора. Отводы должны; а) преобразовывать кинетическую энергию потока жидкости в статический напор с минимальными потерями; б) обеспечивать равномерное поле скоростей и давлений на выходе колеса, создавая условия для установившегося относительного движения жидкости через него, уменьшения пульсаций и для снижения радиальных усилий; в) иметь минимально возможные размеры. Отвод одноступенчатого насоса (рис. 3,10) обычно состоит из одновиткового спирального сборника (участок 3 — г, радиус сечения 3 — 3 совпадает с радиусом сечения выхода из колеса 2 — 2), в который входит кольцевой безлопаточный днффузор (участок 3 — 4), и конического диффузора (г — вых).
Такой отвод называется одновитковым спиральным. Отвод (рнс. 3.!1), включающий в себя спиральную перегородку 2, образующую второй спиральный виток Б, называется двухвитковым спиральным. Два симметричных витка А и Б позволяют при соответствующем профилировании переводного канала В создать радиально-симметричное течение на выходе из 139 Рис. 3.10. Спиральный одновитковый отвод; а — разрез в плоскости вращения; б — возможные формы мерндиональиого сечения спирали; а — зависимости среднего радиуса И и площади сечения Р спирального сборника от угла ф, под которым расположено сечение; т — горло; 2 — язык Рис. 3.1!.
Спиральный двухвитковый отвод: а — разрез в плоскости вращения; б, а, з, д — сечения а — а соответственно овальное, прямоугольное, круглое, трапециевидное; 1 — центробежное колесо; г — спиральная перегородка; 3 — коническая диффузорг З вЂ” язык 140 зц Рис. 3.12. Спиральный отвод с кольцевым лопаточным диффгузором: 1 — колесо; у — безлонзточный кольцевой днффузор; а — лопзгочный кольцевой диффузор; з — сцирзльный сборник; 5 — конический двффузор колеса и исключить радиальное усилие на колесе.
Спиральная перегородка повышает прочность и жесткость корпуса. Еще большего улучшения прочностных характеристик корпуса можно добиться установкой кольцевого лопаточного диффузора (рис. 3.12). Отвод с кольцевым лопаточным диффузором называется лопаточным. В одноступенчатых насосах и в последних ступенях многоступенчатых насосов за кольцевым лопаточным диффузором 3 располагается спиральный сборник 4 с коническим диффузором 5. Соответствующим профилированием спирального сборника (см. равд. 5.5.2) можно обеспечить равномерное распределение расхода жидкости по каналам лопаточного диффузора и таким образом исключить действие на колесо гидродинамической радиальной силы.
Отводы ступеней многоступенчатых насосов, кроме последней, помимо лопаточного диффузора 1 (рис. 3.13), включают в себя обратный направляющий аппарат 2, который предназначен для подвода жидкости от одной ступени насоса к другой. Лопатки кольцевого лопаточного диффузора могут ие обеспечить достаточную прочность отвода. Тогда вместо кольцевого лопаточного используют кольцевой канальный диффузор (рис. 3.14). В канальном диффузоре 1 лопатки заменены профильными клиньями, имеющими большую площадь сечения. Потери в отводе с канальным диффузором больше, чем в других видах отводов из-за увеличенных скоростей потока и загромождения выхода диффузора. Безлопаточный диффузор играет вспомогательную роль в насосах ЖРД. Он отделяет колесо насоса от лопаток лопаточного диффузора или от языка спирального сборника.
В нем преобразуется в потенциальную энергию незначительная доля кинетической энер- 141 Рис. 3,13. двухступенчатый центробежный насос; т — кольцевой лопаточный днффуаор; у — обратный направляющий аппарат между пер- вой и второй ступенями Рис. 3.15. Схема длн определении линии тока жидкости в кольцевом безлопаточном днффузоре Рис.
3.14. Спиральный отвод с кольце- ным канальным диффузором (1) 142 гни потока в связи с его малой радиальной протяженностью. В компрессорах и вентиляторах безлопаточный диффузор имеет самостоятельное значение. В лопаточном и коническом диффузорах происходит преобразование в давление практически всей располагаемой кинетической энергии потока. Спиральный сборник предназначен для сбора жидкости, выходящей нз колеса нли из лопаточного диффузора и направления ее через конический днффузор в нагнетающую магистраль. Форма радиального сечения спирального сборника (прямоугольная, трапецеидальная, овальная, круглая, рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
