т. е. при коэффициентах срг2, больших чем расчетные. Увеличение густоты решетки несколько уменьшает нагрузку на лопатку, при чем изменение густоты может приводить к изменению качествен
ного характера зависимости М 0 (а3). При малой густоте увеличе ние а3 вызывает уменьшение М 0, и момент может изменять знак при некотором значении а3> а3л. Увеличение густоты приводит
к уменьшению М 0при і3 > 0, а значение а3, при котором М 0 — О, увеличивается. При большой густоте момент знакопостоянен и
возрастает при увеличении а . |
|
|
|
|
|
Число |
Мс3 |
может |
оказывать |
|
|
|
|
существенное |
влияние |
на характер |
|
|
|
|
зависимости |
М 0 (а3). |
При достиже |
|
|
|
|
нии некоторой |
критической |
вели |
|
|
|
|
чины |
Мс3кр |
коэффициент М 0 |
резко |
|
|
|
|
изменяется, |
при |
этом |
происходит |
|
|
|
|
изменение знака момента (рис. 8.15). |
|
|
|
|
Если в элементах приводного меха |
|
|
|
|
низма, |
служащего для |
поворота |
|
|
|
|
лопаток, есть люфты, то изменение |
|
|
|
|
знака момента может вызывать изме |
|
|
|
|
нение угла установки лопаток а3л |
|
|
|
|
при переходе режима работы ступени |
|
|
|
|
из области М >> 0 в область М <0. |
Рие. 8.13. Коэффициенты |
|
и |
В этом случае характеристики |
сту |
Р |
значении |
а3л, |
могут |
приобретать |
пени, полученные |
при «постоянном» |
М 0 |
при различных углах |
пово |
необычную форму — в правой ветви |
|
напорной |
характеристики увеличе |
рота диффузорных лопаток: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
/ — “ зл = із,б°: 2 - а з л = |
16,7°: |
ние напора может в определенной |
|
3 - “ зл = 22-5° |
|
|
области |
сопровождаться |
некоторым возрастанием расхода из-за |
изменения а3л |
вследствие люфтов. |
|
|
|
|
Изменение диффузорности канала или угла изгиба профиля лопатки при неизменной густоте решетки мало влияет на силовые газодинамические характеристики лопаточного диффузора. Уве личение относительной толщины лопатки, приводящее к увели чению густоты эквивалентной круговой решетки из отрезков ло гарифмических спиралей или прямой решетки пластин, так же
влияет наРиіИо, как увеличение числа диффузорных лопаток.
В работе [59] рассмотрен вопрос о выборе положения оси по ворота лопатки, обеспечивающего наименьшую величину крутя щего момента М при всех режимах работы ступени. Для полу чения возможно меньших значений М ось вращения лопатки целесообразно располагать в пределах первой четверти длины профиля.
Коэффициенты Ру и М 0 могут быть получены расчетным путем по теоретическому распределению давлений вдоль профиля
диффузорной лопатки, найденному методом, использованным в гл. 4 для расчета распределений скоростей по лопатке. Расчетные за
висимости М 0 (і3) и Ру (ід) приведены на рис. 8.14, б. Эти зави симости имеют такой же характер, как опытные, однако расчетные
величины М 0 превосходят опытные, а расчетные зависимости Ру оказываются смещенными в сторону больших углов а3. Расчетные
зависимости М 0 (і3) и Ру (г3) дают достаточно хорошее представ ление об уровне сил и моментов, действующих со стороны потока на лопатки диффузора. Поэтому результаты, получаемые при расчете течения в диффузоре как в круговой решетке, обтекаемой потенциальным потоком, позволяют судить о силовом воздействии потока на лопатки и рассчитывать приводные механизмы, служа щие для перестановки диффузорных лопаток.
8.5. М ОМ ЕНТЫ , Д ЕЙ СТВУЮ Щ И Е НА Л О П АТК И В. Р. А .
В центробежных компрессорных машинах применяются раз личные типы в. р. а. Для расчета механизма привода их лопаток и выбора сервомоторов необходимо знать величины моментов, дей ствующих на лопатки со стороны потока при различных углах открытия аппаратов. При небольших диаметрах колес и плот ностях газа вопрос об определении или оценке крутящего мо мента М, который требуется приложить к лопаткам в. р. а., в стационарном компрессоростроении практически не возникает. Однако при больших диаметрах колес или плотностях газа для создания работоспособных конструкций в. р. а. и приводных механизмов к ним необходимо располагать данными о величинах моментов, действующих на лопатки со стороны потока.
Моменты, действующие на лопатки при различных углах открытия аппарата Ѳл могут быть определены либо с помощью специальных устройств, позволяющих измерить момент на экс периментальной установке, либо тензометрированием осей по ворота лопаток, либо по распределениям давлений по поверхности лопаток.
При исследовании в. р. а. первой ступени, когда перед лопат ками расположена всасывающая камера, однозначно задающая поток перед в. р. а. при всех режимах работы ступени, измерения моментов достаточно произвести при одном каком-либо коэффи циенте расхода колеса. В этом случае безразмерные поля скоро
стей с1са и коэффициентов давлений р = (р — рн)/рнСн одина ковы при всех режимах работы колеса и данном положении ло паток в. р, а. Поэтому коэффициент момента
Рв^8L S
зависит только от угла Ѳл (S — площадь лопатки).
Если лопатки в. р. а. являются непосредственным продолжен нием лопаток о. н. а., расположенного за безлопаточным диффу зором, то режим работы ступени может влиять на поле скоростей
перед в. р. а., а следовательно, и на коэффициент момента М. Однако, судя по имеющимся экспериментальным данным, это влияние невелико и им можно пренебрегать.
При осевом всасывании, всасывании из свободного простран ства через радиальный в. р._ а. или в тех случаях, когда в. р. а. расположен непосредственно за о. н. а., все лопатки входного регулирующего аппарата находятся в одинаковых условиях и ко всем ним приложены одинаковые газодинамические моменты.
Поэтому для определения коэффициента момента 'М достаточно произвести измерения на одной какойлибо лопатке. Определение характерис
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
тики в. р. а. М (Ѳл) |
оказывается более |
|
|
|
сложным при расположении его |
внутри |
|
|
|
или за |
всасывающей |
камерой (рис. 7.22). |
|
|
|
В этом |
случае |
поток |
перед в. р. а. не |
|
|
|
осесимметричен |
и |
лопатки оказываются |
|
|
|
в различных условиях (различны на |
|
|
|
правления потока перед лопатками и рас |
|
|
|
ходы через межлопаточные |
каналы), |
|
|
|
результаты измерения момента на одной |
Рис. 8.16. Влияние |
угла |
какой-либо лопатке |
не могут уже дать |
представления о работе всех остальных. |
Схема приспособления для измерения |
поворота лопаток |
ради |
момента, действующего на лопатку в. р. а., |
|
М |
коэф |
расположенного за лопатками о. н. а., |
ального в. р. а. на |
фициент |
|
|
показана на рис. 7.24. Конструкция опыт |
ной ступени обеспечивала легкий доступ к |
осям лопаток, на |
концах которых располагались |
лимбы для определения |
угла Ѳл. |
Ось одной из лопаток свободно поворачивалась в шарикоподшип никах. К концу этой оси, выходящему наружу, прикреплялось коромысло, состоящее из двух стержней с нарезкой, на которые навинчивались два груза. Перемещая груз, лопатку можно было уравновешивать в желаемом положении. Конструкция этого приспособления предложена и разработана В. В. Архиповым.
Коэффициент момента в. р. а., лопатки которого являются про
должением лопаток о. н. а., М Ф 0 при Ѳл = 0, так как лопатки о. н. а. с радиальным выходом (авя = 90°) не раскручивают поток до радиального направления — в сечении перед в. р. а. всегда имеется небольшая закрутка потока в сторону вращения. Угол Ѳл,
при котором М = 0, близок к углу Ѳ6 выхода потока из о. н. а.
(§6 = 90 — â„) при отсутствии поворотных концов лопаток. При отсутствии свободного пространства, необходимого для
размещения измерительного устройства, основанного на уравно вешивании лопатки грузами, можно использовать либо тензоме
тры, измеряющие напряжения в осях лопаток, либо произвести дренирование лопаток с целью измерения распределений давле ний по их поверхности. В последнем случае определение момента оказывается более трудоемким. Если известно распределение дав лений по лопатке, то коэффициент момента
0,5 ьг
М = ф |
J (іVfdz) dl. |
(8.38) |
7 |
-0 .5 Ü , |
|
Такой метод определения момента М был использован В. Г. Со ловьевым при исследовании работы радиальных в. р. а., распо ложенных в сравнительно тесных всасывающих камерах, а также при определении моментов, действующих на лопатки осевых в. р. а. Для определения суммарного крутящего момента, необходимого для удержания в заданном положении всех лопаток радиального в. р. а., расположенного во всасывающей камере, потребовалось определять момент для каждой лопатки в отдельности. Дрени рованная лопатка последовательно передвигалась по окружности путем перестановки в. р. а. Средние значения коэффициента мо мента, определенные делением суммарного момента на число ло
паток z8, близки к величине М при осесимметричном подводе потока к тому же в. р. а. из безграничного пространства. Зави
симость среднего значения М от Ѳл, полученная при исследовании четырех в. р. а. с различной шириной лопаток, приведёна на рис. 8.16.
Для теоретического определения моментной характеристики
радиальных в. р. а. М (Ѳл) при осесимметричном подводе потока к лопаткам можно пользоваться результатами расчета потенциаль ного обтекания решетки в. р. а. Для радиальных в. р. а. хорошее
согласование между расчетной и опытной зависимостями М (Ѳл) сохранялось вплоть до Ѳл = 60°.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. А б р а м о в и ч Г. Н. , П о л и к о в с к и й В . И . Экспериментальная проверка основных допущений расчета спиральных кожухов центробежных
нагнетателей и вентиляторов. Труды Ц А ГИ . Вып. 328. М ., |
1937. 53 с. |
Физматгиз, |
2. |
А б р а м о в и ч |
Г. Н . Теория |
турбулентных струй. М ., |
1960. |
715 с. |
А ., Д е н Г. Н ., |
Ш е р ш н е в а |
А . Н . |
Вычисление |
3. |
Б у б н о в В . |
радиальных усилий в центробежных компрессорных ступенях с бездиффузор-
ными |
улитками |
трапециевидного |
сечения. Труды Ц К Т И . |
Вып. 74. |
1966, |
с. 66—73. |
В . А ., Д е н |
Г. Н ., Ш е р ш н е в а А . |
Н . Расчет |
потока |
4. |
Б у б н о в |
в зазоре между вращающимся и неподвижным дисками при наличии расходного радиального течения с целью определения осевых усилий в центробежных нагне
тателях. Труды Ц К Т И , вып. 89, 1968, |
с. |
14—24. |
И . Исследование канально |
5. Б у х а р и н |
Н. |
Н. , |
Р а с п у т и н е А . |
лопаточных диффузоров |
центробежных |
компрессоров. — «Энергомашинострое |
ние», 1965, № 8, с. 1—5. |
|
|
|
|
элементов малорасходных |
центро |
6. Г а л е р к и н |
Ю . Б . Исследование |
бежных компрессорных |
ступеней.— «Энергомашиностроение», |
1963, |
№ 1, |
с. 11— 14. |
Ю . Б ., |
С е р е г и н |
В. С. , |
Т у ч и н а |
И . А . Экспери |
7. Г а л е р к и н |
ментальное исследование безлопаточных диффузоров малорасходных ступеней
|
|
|
|
|
|
|
центробежных компрессоров. — В |
кн.: Энергомашиностроение. М .—Л ., |
Маш- |
гиз, 1963, с. 79—85 (Труды Л П И , |
№ 228). |
Ф. С. |
Методы исследования центро |
8. Г а л е р к и н |
Ю . Б ., |
Р е к с т и н |
бежных компрессорных машин. Л ., |
«Машиностроение», 1969. 302 с. ' |
Влия |
9. Г а л е р к и н |
Ю. Б. , |
Н у ж д и н |
А. С. , |
С е л е з н е в К - П . |
ние формы профиля безлопаточного диффузора на эффективность работы центро бежной компрессорной ступени. Труды II Всесоюзной научно-технической кон ференции по компрессоростроению. Киев, «Будівельник», 1970, с. 202—214.
10. Г у н б и н Б . Л . Структура потока на входе в колесо центробежного компрессора в относительном движении. — «Энергомашиностроение», 1964,
№10, с. 43—44.
11.Д е н Г. Н . Исследование лопаточных диффузоров центробежных ком прессорных машин. — «Энергомашиностроение», 1959, № 10, с. 3—7.
12.Д е н Г. Н . Влияние относительной ширины проточной части на работу центробежной ступени с безлопаточным диффузором. — «Энергомашинострое ние», 1960, № 11, с. 20—23.
13.Д е н Г. Н . Турбулентный пограничный слой на стенке безлопаточного диффузора центробежной компрессорной машины. — Изв. вузов Энергетика. 1961, № 5, с. 89—96.
