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

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 27.06.2024

Просмотров: 114

Скачиваний: 1

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

через зазоры вносит дезорганизацию в потоке, и создает добавочные потери энергии и изменение аэродинамиче­ ских сил, действующих на концевых элементах лопаток.

Все описанные здесь кратко явления приводят к за­ метным отступлениям от той кинематической схемы изо­ лированного и плоского движения по отдельным кольце­ вым элементам потока, на которой базируются обычные приемы расчета рабочего колеса лопастной машины. Скорости в отдельных точках пространства, занятого потоком, будут за счет этого отличными от тех, которые предполагались при расчете. Всю совокупность явлений, вызывающих отступления от расчетных скоростей, в те>

срии лопастных

машин поэтому называют

вторичными,

а связанные

с

этим

потерн

энергии — в т о р и ч н ы м и

п о т е р я м и ,

 

вторичными потому, что они ' считаются

добавочными

к

основным •— профильным

потерям, при

плоском обтекании

решеток

профилей.

 

Количественный

учет вторичных потерь

представляет

собой весьма сложную задачу, полностью на сегодня не­ разрешенную, несмотря на наличие целого ряда специ­

альных исследований,

связанных

с

этим

вопросом. Не

рассматривая

детально

результаты

 

этих

исследований,

с

которыми

можно

ознакомиться

в

специальной

лите­

ратуре, отметим, что учет вторичных потерь чаще

все­

го

проводят

путем

введения отдельных

поправочных

коэффициентов, учитывающих влияние двух основных факторов, определяющих вторичные потери в осевом колесе: конечной длины его лопастей / и наличия ради­ ального зазора s у их кромок.

При оценке числовых значений вторичных потерь и соответствующих им поправочных коэффициентов глав­ ное внимание приходится уделять возникновению сопро­ тивлений давления, т. е. сопротивлений, обусловленных неравномерностью поля давлений по поверхностям об­ текаемых тел — лопаток венца. Как показывает опыт,

.сопротивления трения в пограничном слое у втулки и у стенки корпуса мало ощутимы.

Некоторые простейшие сведения об оценке вторичл пых потерь приводятся в следующем параграфе,

§111—12. Гидравлический к.п.д. осевой машины в целом

Гидравлические к. п. д. отдельных

кольцевых эле­

ментов осевого колеса или систем

К + СА, Н А ' + К

и т. п., рассмотренные в § III—9, как там отмечалось, мо­ гут быть неодинаковыми. Чтобы получить осредненную величину гидравлического к.п.д. колеса или системы в целом, следует, очевидно, «взвешивать» потери в каж­ дом кольцевом элементе по массовому расходу проте­

кающей

по

нему

жидкости dm

кг/сек.

 

 

Считая,

как

обычно, что

в пределах

ступени

ло­

пастной

машины

р = const, „взвешивание"

потерь

мож­

но проводить и по объемным расходам в отдельных

кольцевых элементах dQ =ca2%rdr

м*]сек. В

соответ­

ствие с этим осредненный гидравлический

к . п . д . осе­

вой

машины по расходу всего потока Q,

протекающе­

го

через ометаемое лопастями

сечение

Fa,

следует

определять так:

я

 

Го

( Ш - 4 0 )

 

Л)

Предполагая, что осевая скорость са по сечению неизменна, и разбивая его на кольца конечных разме­ ров с площадями Fi при гидравлических к . п . д . в каж­ дом кольце f]rt, такое осреднение можно упростить:

^ г о с р

- ^ — — .

( Ш - 4 0

упр)

 

' а

 

 

Очевидно, что

приведенное

осреднение т|г не

учи­

тывает еще влияния вторичных потерь. Их следует учесть введением поправочных коэффициентов на влия­

ние

конечной длины лопастей и радиальных

зазоров —

ttt

м

KS соответственно. Если же числовые

значения

таких

коэффициентов условиться определять,

сопостав­

ляя действительную величину т]г всего колеса (с уче­ том вторичных потерь) не с его осредненным (без учета г.торичных потерь) значением, а с соответствующей его величиной на среднем кольцевом элементе, необходи-

10',

147

мость осреднения можно избежать. В этом случае дей­ ствительная величина гидравлического к. п. д. машины в целом будет

 

\

= 1 г с р « і * і .

(III—41)

где % с р должен

подсчитываться по одному

из

урав­

нений

§ III—9 для среднего диаметра рабочего

коле­

са. За

последний,

к которому обычно относят

все обоб­

щающие расчеты осевой машины, не получая значи­

тельных

расхождений

с действительностью, принимают

диаметр,

делящий

ометаемое лопастями сечение

между

втулкой (d0) и наружным диаметром

лопастей

(D) на

два кольца

равных

площадей

 

 

 

 

£ е

р =

| /

j(D*+dl)

.

 

Что касается коэффициентов KL и

K S , то их

следу­

ет оценивать на основе материалов,

относящихся к ре­

зультатам

исследований

конкретных

машин,

близких

по их типу к проектируемой. В порядке первого приб­

лижения для воздуходувных

машин можно

принимать,

что

 

 

 

 

 

 

 

 

 

к , =

1 - у .

 

 

( I I I — 4 2 )

где

I =

(D — dQ) — длина

лопасти,

а а — опытный

коэффициент, зависящий

от

густоты

решетки профи­

лей

і — b:t,

изгиба

профилей и угла

атаки,

под кото­

рым

они

обтекаются.

Ориентировочно

считают,

что

( 2 ^ 1

мл.

 

 

 

 

 

Влияние радиального зазора s в обычно допускае­ мых его пределах (1 —2 96 от /) ориентировочно оце­ нивают коэффициентом

Ks=\-b-j,

(Ш-43)

где b — опытный коэффициент, на расчетных режимах работы воздуходувных машин, выбираемый в пределах от 2 до 4.

Отрицательное влияние зазора по результатам

экспе­

риментальных

исследований резко

возрастает

при

s : / > 0,02. Этот

предел не следует

переходить.

 

Следует также учитывать, что радиальный

зазор

влияет не только па повышение потерь лопастной

маши­

ны; он сказывается и на создаваемом

машиной повыше­

нии давления. Вихревые нити, сбегающие за счет зазора

в межлопаточный

канал,

увеличивают

создающиеся

в нем сопротивления и соответствующий

им

коэффици­

ент Сл.р лобового

сопротивления

профилей в

решетке.

Согласно рис. III —10,

это уменьшает

осевую

проекцию

сил, действующих

на профиль в решетке, т. е. уменьша­

ет и создаваемый

решеткой

перепад давлений. С учетом

зазора

 

СХр

= Схо

-\-

Схзаз,

 

 

 

 

 

 

 

 

где Схо

— коэффициент

сопротивления

решетки при ну­

левом

зазоре.

 

 

 

 

 

 

 

 

По

результатам работ

А. В. Колесникова

[11] мож­

но считать,, что

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

г

 

~

х г

s

 

 

 

 

 

 

 

smp2

/

 

 

где коэффициент

к= 0,85 [1 —(т -h 0,1)-"], .

апараметр у определяется в зависимости от перепада

статического

давления,

создаваемого колесом, Д р С т . к

и осевой расходной скорости:

 

_

2Д/?ст.к

§ III—13. Методика расчета и профилирования

 

лопастей

осевого колеса

Задачей

расчета осевой машины является опреде­

ление основных размеров рабочего колеса и геометри­ ческой формы его лопастей по заданным объемной про­

изводительности машины

Q и создаваемому ею полному

повышению давления

Ар

H J M 2 ; кгс/м2.

Может

быть за­

данным и желательное

число оборотов

на валу

машины,

но удовлетворить этому

требованию

при произвольных-

значениях Q и Ар не всегда удается.

 

 

Смотрите также файлы