Файл: Соколов Ю.Н. Основы единой теории лопастных машин (насосов, вентиляторов, воздуходувок) [учеб. пособие для студентов втузов].pdf

Скачать файл (7,48Мб)

Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 27.06.2024

Просмотров: 117

Скачиваний: 1

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

вводя который получаем, что гидравлический к. п. д. оди ночного колеса определяется произведением

' І Г ( К ) = Т7прф7]кр.

(III —35

кол)

Профильный к. п. д.. определяется качеством решетки профилей и режимом ее обтекания, а коэффициент за крутки, как очевидно по (III—34), будет тем меньше, чем больше относительная величина энергии закрутки

		~	£ к р	Сн2
		е К р	—	-	.
			ЄТ	2<?т
Увеличение передаваемой осевым колесом энергии
требует	увеличения	циркуляции центрального				вихря Г"
и вместе	с тем — энергии		закрутки.		При этом	неизбеж
но понижается цкр,		а, следовательно,—.и гидравлический

к. п. д. одиночного колеса. Поэтому одиночные осевые ко леса целесообразно применять лишь при относительно

небольшой передаче	энергии	потоку — в	нпзконапорных
осевых вентиляторах.
2. С т у п е н ь К +	СА, т.	е. система	из осевого ко

леса с непосредственно за ним расположенным спрям ляющим аппаратом, позволяет в значительной мере

использовать энергию	закрутки.	Мы	называем такую
систему с т у п е н ь ю	в ориентации	на	многоступенчатые

осевые машины, в которых поток последовательно про ходит ряд осевых колес и устанавливаемых за ними спрямляющих аппаратов. Но система К + СА находит применение и в одноступенчатых осевых машинах — на сосах и вентиляторах.

Спрямляющий аппарат за рабочим колесом осевой машины представляет собой неподвижный лопаточный венец, назначением которого является выпрямление закрученного колесом потока с частичным превращени ем энергии закрутки в потенциальную энергию, опреде

ляемую соответствующим	повышением	статического
давления от р2 за колесом	до р3 за спрямляющим аппа
ратом. В кольцевом элементе системы К +		СА обтекают

ся две решетки профилей: перемещающаяся вдоль

фронта	решетка К и	неподвижная	решетка СА
(рис. III—25 б).
В теоретическом случае, когда СА полностью раскру
тил бы поток, сведя скорость с2 , имевшую			значительную
окружную	составляющую	си2, к чисто осевой скорости

136

с3 = с 0 ,	и не создавал	бы при	этом потерь энергии,
следует	считать, что
	Рзт —Рг_	с \ —°\	=cjn
	Р	2	2

За счет гидравлических сопротивлений или неполной раскрутки потока, когда ся > сп, действительное давле ние за СА будет Рз<Рзт, а превращенная им в потен циальную энергия

Поэтому коэффициент полезного действия спрямляюще го аппарата определяется отношением

	Г)СА=	Н ~ Р І	=	Р	З ~ Р *	•	( Ш - 3 6 )
	рзт — Рі				рекр
Очевидно, что полезной энергией, переданной							потоку
в кольцевом	элементе	ступени		К + СА,		следует	считать
	По — п.	п., — о,			-ІСА^кр = Є + 7\|САЄ„р,
бк+ СА =	— =	—	—	+	-ІСА^кр = Є + 7\|САЄ„р,

рр

всоответствии с чем гидравлический к.п.д. такой сту пени

- / ) г ( к + С А) =		Є р +	7 І С А * к р =		W K P	+ ^ І С А — р			ДШ - 35СТ)
т. е. этот к. п. д. больше,				чем	в одиночном			колесе, на от
носительную		величину		использований				в	СА	энергии
кручения.
3. С и с т е м а			НА +	К +	СА	находит		широкое при
менение	в о д н о с т у п е н ч а т ы х						о с е в ы х			маши
н а х 2 5 ) .	Здесь	неподвижный			лопаточный			венец		направ
ляющего аппарата			закручивает			поток	перед			рабочим

колесом машины,		чаще	всего	навстречу его вращению
(рис. III—25	в). В этом		случае	перед колесом	создается
обратная по	знаку	циркуляция		центрального	вихря Г',

s g ) В	многоступенчатых машинах СА предыдущей ступени слу
жит НА	для	последующей. Поэтому ступенью выше мы считали
систему	К +	СА.

вследствие чего, согласно (II—13), колесо может пере давать потоку заданную величину удельной энергии при


меньшей		за	ним	циркуляции		Г" или		при	меньшей
закрутке		потока		на выходе с		колеса	си2.	На долю СА
за	колесом		приходится		меньшее выпрямление				потока:
его	функции		как	бы частично примял			на	себя	НА. Это
позволяет		значительно			повышать'относительную				величи

ну передаваемой системой НА -4- КЛ -4- СА энергии е : (ш2 без заметного снижения полного к. п. д. машины.

Для оценки распределения закруток потока в систе мах К + СА и НА-f-К + СА вентиляторная лаборато рия ЦАГИ (1-І. В. Брусиловский) вводит параметры

/?, =	С»х	;	п, =		^ .			(Ш - 37)
	СиЧ. Сч\				с н 2		пг =
Очевидно, что	при	отсутствии			НА		пг =	0,	при
отсутствии СА, когда си3			= сц2,	я 2 = 1,		а	при полной
раскрутке потока	в СА,	когда		си3=	0,	п2	=	0.	Ана

лиз возможных потерь энергии в НА, К и СА и выра жений для полного к.п.д. той или иной, составленной из этих элементов, системы позволяет установить оп тимальные значения параметров пх и п> в каждом конкретном случае, которые и рекомендуются для

выбора	соотношений	между с и и сиЪ и с„3 при расчете
осевых	вентиляторов	[4,5].

§III—10. Встречное вращение пары осевых колес

игидравлический к. п. д. их кольцевого элемента

Стремление использовать энергию закрутки потока, создаваемую осевым колесом, приводит, как было по казано выше, к необходимости применять спрямляющие или направляющие аппараты. Этой необходимости однако можно избежать, обеспечивая в то же время полное отсутствие закрутки потока на выходе и на вхо де, если применять пару ївстречно вращающихся осевых колес (рис. III—26).

Возможные варианты организации рабочего процес са в паре встречно вращающихся осевых колес пронализированы в работе автора [28]. Наиболее целесо образным мы считаем такой, который обеспечивает возможность передачи одинаковой по величине теоре-

ти чес кой энергии как на первом из встречно вращаю щихся с одинаковыми окружными скоростями осевых колес (£т), так и на втором (е"т) при осевом входе на первое колесо (си\ — 0) и при осевом выходе со

р, Г- 1 \п ^ о •

її

Рис. Ill—26

второго (сиг = 0) . В этом случае не требуется приме нения ни НА, ни СА, так как функции НА для второго

Рис. III—27

колеса выполняет первое, а функции СА для первого — второе. Кинематика обтекания решеток профилей коль цевого элемента соответствующей пары колес и созда-

139

ющиеся при этом силы взаимодействия потока с про филями показаны схематично на рис. III—27, а на рис. III —28 приведены совмещенные треугольники ско ростей для того же случая.


Как	показали теоретические				и экспериментальные
исследования,			применение	встречно вращающихся осе
				вых	колес		обеспечивает
				более высокие				к. п. д.,		чем
				в системах			односторонне
				го	вращения			и	обладает
				некоторыми другими преи
				муществами — возможно
				стью/трехступенчатого						ре
				гулирования				путем		вы
				ключения			привода то од
	Рнс.	Ill—28		ного, то		другого			колеса,
				в частности. Так, в опытах
автора	с парой		встречно	вращающихся			колес		осевого
вентилятора		устойчиво достигался			его	общий			к. п. д. в
86 процентов,		а по сопоставительным опытам А. П. Ар-
иикова	[1] к. п. д. вентилятора встречного вращения									на
5—7 процентов			выше, чем	в двухступенчатом					вентиля

торе с соответствующими параметрами и типами рабо чих колес.

Рассмотрим вопрос о передаче энергии в кольцевом элементе пары встречно вращающихся осевых колес, счи тая, что скорости вращения их одинаковы (и' — и" = и), и предполагая, что рабочий процесс определяется тре угольниками скоростей по рис. III—28, что обеспечивает осевой вход на первое колесо при осевом выходе со второго.

Согласно уравнению Эйлера, полная теоретическая энергия, передаваемая потоку на кольцевом элементе первого и второго из таких колес, будет соответственно

е'т = ubc'u;

ет = иАси.

Так как изменения окружных проекций абсолютных скоростей в рассматриваемых случаях по абсолютному значению одинаковы (рис. III—28), то

Аса\

Сиг- О

Аса 1 = 0 — С„1 = Си