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

стіг диска, так и у неподвижных стенок корпуса, на что и расходуется энергия, затрачиваемая на вращение диска.

Если воспрепятствовать свободному развитию венти­ ляционных токов путем сокращения размера s — зазо­ ра между диском и корпусом, расход энергии на трение

Рис. III—36

диска, вращающегося в вязкой среде, заметно умень­ шается.

Экспериментально установлено, что момент сопро­ тивления при трении диска пропорционален квадрату угловой скорости вращения со и пятой степени внешнего

v Конкретная форма зависимостей Cf(Re) определяется режимом движения — ламинарным, переходным, турбу­ лентным.

Мощность, расходуемая на вращение диска при двух­ стороннем трении, будет очевидно

В некоторых случаях приходится учитывать и гидрав­ лическое трение па цилиндрических поверхностях вра­ щающихся элементов лопастной машины. Соответствую­ щий этому случаю момент сопротивления

от режима движения, т. е. от числа Re и относительной

пастной машины, имея в виду, что трение дисков, как и другие механические потери машины, увеличивает энер­ гию, затрачиваемую на ее валу, по сравнению с энер­ гией, снимаемой с лопаточного венца.

С о б с т в е н н о м е х а н и ч е с к п с п о т е р н в м с х лопастной машины определяются трением в подшипни­

ках, сальниках или в других системах уплотнения, если они создают механические сопротивления.

Количественная оц'еика механических потерь прово­ дится на основе закономерностей, известных из приклад­

му колесу, к энергии, затрачиваемой на вращение ее вала,

будет определяться произведением гидравлического объ­

Такая «разбивка» полного к.п.д. машины на произ­ ведение частных коэффициентов или, что по сути дела равнозначно, разбивка всех потерь на их отдельные со­ ставляющие, имеет определенный практический смысл.

П р и п р о е к т и р о в а н и и машины приходится оце­ нивать ее потери. Оценить их достаточно уверенно во всей совокупности, ориентируясь на конкретные особен­ ности машины данного типа, чрезвычайно трудно. Но сделать то же для каждого отдельного вида потерь зна­ чительно легче. При этом раздельно учитывают и кон­ кретные особенности проектируемой машины: по проте­ кающим в ней гидродинамическим процессам — гидрав­ лические потери и гидравлический к.п.д.; по конструк­ тивным формам уплотняющих узлов и деталей — объем-

иые потери и объемный к. п. д.; по системам с трением — механические потерн и механический к. п. д. Это позволя­ ет учитывать конкретные формы систем уплотнений, трущихся поверхностей рабочих колес (дисков), саль­ никовых и подшипниковых узлов. Подсчитав в результате общий к. п. д. по (III—61), получим более уверенную его оценку.

П р и п р о в е р к е к а ч е с т в а у ж е и з г о т о в л е н- н о й м а щ и н ы путем ее стендовых или производствен­ ных испытаний также целесообразно определять не толь­

Так, например, если ненормально низким оказался гидра­ влический к. п. д., неудовлетворительно протекает процесс передачи энергии потоку (возможно, в частности, что вследствие отступлений от расчетного режима резко возрасли «ударные» потери), если ненормально низок объ­ емный к. п. д., причины неисправностей надо искать в на­ рушении уплотнений и т. п.

В заключение обзора отдельных потерь и коэффици­ ентов полезного действия лопастных машин на рис. III—36 приводим схему диаграммы баланса расходуе­ мой его энергии, построенную по общепринятым прави­ лам: отдельные составляющие баланса изображаются полосами, ширина которых в принятом масштабе соот­ ветствует количеству энергии, а отвод или слияние та­ ких полос демонстрирует разделение или суммирование отдельных составляющих баланса. Такие диаграммы весьма наглядно показывают рассматриваемые процес­

Размерными стрелками на диаграмме условно пока­ заны и все к. п. д., рассматривавшиеся выше: размерные линии соединяют те виды энергии, отношением которых (меньшей к большей) определяется этот к. п. д.

Г Л А В А I V .

ПОДОБНЫЕ ЛОПАСТНЫЕ МАШИНЫ И ОСНОВНЫЕ ЗАКОНЫ ПОДОБИЯ

ляторам и компрессорам этот метод развивался не­ сколько по-разному, но за последние годы выработа­

лишь в терминологии, в количественной оценке величин, связанных с основными понятиями, и в методике приме­ нения законов подобия.

Особое значение приобрел метод подобия в связи с развитием моделирования при создании серий одно­ типных лопастных машин и при разработке новых их типов на основе анализа результатов широко поставлен­ ных исследований различных по форме моделей. Так были, например, созданы лучшие в свое время в мире образцы пропеллерных насосов огромной производитель­ ности (25 м3 /сек) для канала им. Москвы, так создались, создаются и доводятся до максимального совершенства практически все современные образцы новых типов пасооов, вентиляторов и турбокомпрессоров.

Метод подобия находит широкое применение и в про­ цессе современного развития теории лопастных машин, а особенно — при обобщающей обработке эксперимен­ тальных исследований гидроаэродинамических процес­ сов, протекающих в этих машинах. Теория этих машин, основы которой изложены выше, обеспечивает, в свою очередь, обоснованное развитие метода подобия в приме­ нении к лопастным машинам, .

рабочие процессы в лопастных машинах могут считаться подобными лишь при условии, что эти машины геомет­ рически подобны друг другу. Все сходственные линей­ ные размеры таких машин должны быть пропорциональ­

различные по конструктивной форме и размерам рабо­ чие колеса этих машин и их неподвижные проточные каналы. Такие машины, как очевидно, не могут считать­ ся геометрически подобными. Но каждой из них может соответствовать целая серия машин, ей подобных, со­ храняющих пропорциональность в изменении всех размеров.

Представим себе ряд рабочих колес лопастных ма­ шин (насосов, вентиляторов, компрессоров), предназна­ ченных для работы при различных повышениях полного давления («напорах») и различной производительности (рис. IV—1). Если колесо (тип А) должно развивать большое Др, т. е. передавать потоку относительно боль­ шую удельную энергию, но при небольшой производи­ тельности Q, его следует сделать центробежным с боль­ шим отношением наружного диаметра D2 к внутреннему D\. Проходные сечения в таком колесе, определяемые, например, шириной межлопаточного канала на выходе Ь2, следует сделать небольшими..

Если же требуется уменьшить Др, развиваемое ма­