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

модинамической точки зрения это надо понимать как пре­ небрежение сжимаемостью рабочего тела, не ощутимой не только в применении к жидкостям, но и к газам при восьма малых повышениях давления.

На рис. 1—7 это пояснено изображением термодина­ мического цикла компрессора в р— v диаграмме. Когда Ар по сравнению с начальным давлением р\ незначитель­

*1

и

Ц= const

Рис.

ек как площади цикла 1—2—3—4 будет при этом определяться площадью криволинейного треугольника 1—2—2'. При Д / ? ^ 200 мм в. ст., т. е. в низконапорных и в средненапорных вентиляторах', такая ошибка не вы­ ходит за пределы точности обычных технических вычисле­ ний (1—2%).

обеспечить возможность неучета сжимаемости газа, здесь приходится, как было отмечено в § I—2, вести рас­

ошибка в вычислении площади, определяющей е к, будет составлять лишь площадь криволинейного сегмента

Г Л А В А II

ОСНОВЫ ТЕОРИИ ЛОПАСТНЫХ МАШИН

Передача .энергии от рабочего колеса лопастной ма­ шины к потоку жидкости или газа осуществляется в процессе обтекания этим потоком лопастей рабочего колеса, за счет возникающих при этом сил взаимодейст­ вия. Основной задачей теории лопастных машин следует поэтому считать определение величины переданной рабо­ чим колесом машины энергии в зависимости от гидроди­ намики потока жидкости или газа, протекающего по межлопастным каналам этого колеса.

Рассматривая процессы в лопастных насосах, венти­ ляторах и в отдельных ступенях воздуходувных машин при небольших повышениях давления, сжимаемостью ра­ бочего тела в соответствии с изложенным в главе I будем пренебрегать. Плотность жидкости или газа будем по­ этому считать неизменной на всем протяжении потока, проходящего через рабочее колесо машины и непосредст­ венно связанные с ним неподвижные проточные каналы.

§ II—1. Изменение скоростей и давлений в проточных каналах лопастной машины

Прежде чем приступить к рассмотрению явлений, не­ посредственно определяющих передачу энергии на рабо­ чем колесе лопастной машины, разберемся с изменением скоростей и давлений во всех проточных каналах маши­ ны, не ставя пока задачей количественную оценку этих изменений.

Такими проточными каналами лопастных машин мо­ гут быть:

а) в о д н о с т у п е н ч а т ы х ц е н т р о б е ж н ы х м а- ш и н а х — в насосах, вентиляторах-, воздуходувках (рис. О—1)—их всасывающий патрубок, подводящий поток к центральной части рабочего колеса, межлопаточпые каналы колеса п спиральная камера, переходя­

правляющий аппарат (НА) для предварительной закрут­

лопатками, раскручивающими закрученный колесом по­

В некоторых типах центробежных насосов и воздухо­ дувок и в центробежных компрессорах непосредственно за центробежным колесом размещается еще так называе­ мый «направляющий» аппарат или диффузор в форме двух дисков с лопатками между ними или без них. В мно­ гоступенчатых центробежных машинах имеются еще v обратные каналы, подводящие поток к центральной части рабочего колеса следующей ступени, после выхода его с предыдущего или с расположенного за ним «направ­ ляющего» аппарата.

Обобщая и систематизируя все рассмотренные здесь случаи, можно установить следующие т и п и ч и ы е э л е ­ м е н т ы п р о т о ч н о й ч а с т и л ю б о й л о п а с т н о й м а ш и н ы.

патрубок машины, .подводится к ее рабочему колесу. Для осевых машин в (ПК) входит и направляющий аппарат (НА) перед рабочим колесом, если этот аппарат суще­ ствует.

2. Р а б о ч е е к о л е с о (К) центробежного или осево­ го типа, по межлопаточным каналам которого протекает поток, воспринимая энергию за счет силового взаимодей­ ствия с перемещающимися при вращении колеса его лопастями.

3. О т в о д я щ и и к а н а л (ОК) — та часть проточных каналов за рабочим колесом машины, в которых не на­ блюдается заметного изменения средней скорости потока. В центробежных машинах сюда -следует относить спи­ ральную камеру, если она сконструирована так, что не создает заметных уменьшении скорости, пли «зазор» между рабочим колесом и дисковым «направляющим» аппаратом. В осевых машинах за ОК следует считать проточный канал между рабочим колесом и спрямляю­ щим аппаратом, «зазор» между ними.

4. Д и ф ф у з о р (Д), которым будем считать ту часть проточных каналов за рабочим колесом машины, в ко­ торой средняя скорость потока заметно уменьшается,- т. е. осуществляется диффузорный процесс превращения ки­ нетической энергии потока в потенциальную. Это целе­ сообразно обеспечивать в большинстве лопастных машин в связи с тем, что в потоке жидкости или газа на выходе с рабочего колеса создаются, как правило, весьма боль­ шие скорости, сохранять которые и в системе нагнета­ тельных трубопроводов за машиной не следует. В то же время, в большинстве практически встречающихся слу­ чаев желательно, чтобы машина создавала по возможно­ сти большое повышение давления, что и обеспечивает диффузор, развивая добавочное повышение давления в потоке за счет снижения его скорости.

Простейшим диффузором служит расширяющаяся часть нагнетательного патрубка, в которую обычно плав­ но переходит спиральная камера одноступенчатых цент­ робежных машин (рис. О—1). В некоторых типах центро­ бежных машин диффузорный процесс обеспечивается в дисковом «направляющем» аппарате за колесом с лопат­ ками или без них, а в большинстве современных центро­ бежных насосов, так называемого спирального типа, диффузором служит сама спиральная камера, сконструи­ рованная так, что в ней обеспечивается постепенное уменьшение средних скоростей потока, а не только соби­ рание в единый поток жидкости, вытекающей из отдель­ ных межлопаточных каналов колеса. В осевых машинах диффузором является спрямляющий аппарат (СА) за рабочим колесом (рис. II—1), скорость в котором умень­ шается за счет снижения ее окружной составляющей (раскрутка потока), и последующий кольцевой канал,

сечения которого увеличиваются за счет уменьшения по­ перечных размеров обтекателя. Хороший диффузорный

чего колеса 1 — 1, выхода из них 2—2, входа в диффузор 3—3 и выхода из него и из машины в целом К—К. Меж­ ду этими сечениями располагаются перечисленные выше

будем индексировать соответствующими буквами и циф­ рами: н, 1, 2, 3, к.

На рис. II—2 представлен примерный график измене­ ния скоростей и давлений в проточных каналах лопастной машины. Жидкость или газ входит во всасывающий пат­ рубок машины (сечение Н—Н) с некоторой скоростью с н при давлении р „. В зависимости от изменения проход­ ных сечений подводящего канала скорость и давление в нем будут изменяться в соответствии с законом Бернулли, т. е. при увеличении скорости потока давление снижается, и наоборот. Чаще всего имеет место первый случай, что и показано на рис. II—2.

При входе на рабочее колесо (сечение Г—1) созда­ ется некоторая скорость с\, определяемая объемной про­ изводительностью машины Q и площадью входного се­ чения колеса Fi. Здесь имеется и соответствующее дав­ ление р\.