Л-9 Типы лопаток рабочих колес

1.

«УТВЕРЖДАЮ»
Заведующий кафедрой ПТУ
К.т.н., доцент
=Мирошниченко С.Т.
Лекция № 9
Тема: Насосы АС
План лекции
1. Типы рабочих лопаток
2. Действительный напор ЦН
3. Силы, действующие на ротор ЦН
4. Характеристики ЦН
5. Выводы по лекции

2.

Литература:
1. Горбачев Ю.Ф. и др. « Насосы» ч.1 стр.3 - 138,
ВМФ.1986.
2. Яценко В.П. и др. «Корабельные вспомогательные
механизмы и системы» ч.1 стр.9 – 144, Ленинград
1981.
3. Марцинковский В.А и др. «Насосы атомных
станций» гл.1,2.
Старший преподаватель
=Пантель В.О.=

3.

Типы лопаток рабочих колес
Лопатки рабочих колес ЦН по форме их поверхности делятся на цилиндрические и лопатки двоякой
кривизны.
Цилиндрические лопатки имеют кривизну только в
плоскости, перпендикулярной оси вращения колеса.
Образующая поверхность цилиндрической лопатки
по всей ее длине – прямая линия, параллельная оси
РК. У лопатки двоякой кривизны это условие не соблюдается. Лопатки двоякой кривизны искривлены в
радиальном и осевом направлении (Гребной винт,
вентилятор). Применяются они в центробежных насосах большой подачи с малыми напорами там, где
требуется обеспечить надежное всасывание (ГЦН195 М, осевой насос).

4.

Влияние угла β2 на напор Нт∞
В зависимости от величины выходного угла лопатки
β2 теоретически возможны следующие типы рабочих
колес:
w2
β2
c2
α2
w2 c2
c2m
u2
β2
c2m
u2
w2 c2
β2
c2m
u2
c2u
а)β2<90о б)β2=90о
в)β2>90о
В действительности изменение угла β2 имеет определенные пределы: βmin и β2max , выход за которые
приводит к тому, что ЦН прекращает пререкачивать
жидкость.

5.

В центробежных насосах применяют рабочие колеса с лопатками, загнутыми назад и β2 = 17 – 30о
ρ=
0,65 – 0,75.
Колеса с лопатками, загнутыми вперед, применяются в центробежных вентиляторах. 09.10.24 г

6.

Действительный напор ЦН
Основное уравнение ЦН не учитывает влияния
конечного числа рабочих лопаток и их конечной толщины, а также не учитывает влияния сил вязкости
перекачиваемой жидкости.
Влияние конечного числа лопаток на напор насоса
Влияние конечного числа лопаток на напор насоса
учитывается коэффициентом циркуляции (к), величина которого лежит в пределах К ≈ 0,6 – 0,8.
Влияние конечной толщины лопаток на напор насоса
Лопатки рабочих колес, имеют толщину δ=3 – 6 мм
и существенно влияют на характер течения жидкости
в проточных каналах РК.

7.

При входе жидкости в межлопаточные каналы из-за
стеснения входного сечения лопатками происхо-дит
сжатие потока, искривление линий тока, увеличивается скорость жидкости и возможен отрыв потока
от поверхности лопаток.
Чем больше толщина лопаток, тем большее
сжатие будет испытывать поток, тем большей будет
неравномерность распределения скоростей на входе
в колесо.
При выходе жидкости из колеса будут иметь место
явления обратного порядка, т.е. расширение потока и
связанное с этим уменьшение скорости жидкости.
Чем больше неравномерность распределения
скоростей на входе и выходе рабочего колеса, тем

8.

больше будут потери энергии и тем меньше будет
гидравлический КПД (ηг).
Для уменьшения потерь энергии толщину лопаток
выбирают минимально возможной, сообразуясь при
этом необходимостью обеспечить достаточную
механическую прочность их. С этой же целью выходные кромки лопаток заостряют, а входные утоняют и
закругляют.Для учета влияния
конечной толщины
лопаток на поток жидкости применятся коэффициент
стеснения
=1,05-1,25
Коэффициент стеснения на выходе РК =1,05-1,1.
Коэффициент стеснения на входе в РК
1
2
12.10.23 г

9.

Влияние реальных свойств жидкости на напор
насоса
До сих пор мы полагали, что перекачиваемая
жидкость идеальная, т.е. считали, что потери энергии
при движении жидкости в проточных каналах насоса
отсутствуют. В действительности же на всем пути
движения реальной (вязкой) жидкости в пределах
насоса возникают гидравлические потери, которые
складываются из потерь энергии на преодоление сил
трения и вихревых потерь, связанных с отрывом
потока при обтекании элементов проточной части
насоса.

10.

Влияние гидравлических потерь, обусловленных
вязкостью жидкости учитываются гидравлическим
КПД
Н
Г
НТ
0,80 – 0,95
Влияние объемных потерь, обусловленных протечками жидкости из
нагнетательной области во всасывающую через уплотнения рабочего
колеса, уплотнений секций в многоступенчатых насосах, протечки через
систему разгрузки насоса от осевых сил, расход жидкости на смазку и
охлаждение подшипников, а также через сальники наружу.
об
= 0, 90 – 0,95

11.

Механические потери, обусловленные непроизводительными затратами
энергии на механическое трение в подшипниках, сальниках, механического
трения наружных поверхностей дисков рабочего колеса о перекачиваемую
жидкость (дисковые потери).
м = 0,90 – 0,95
КПД центробежного насоса будет равен:
ЦН
= 0,60 – 0,95

12.

Силы, действующие на ротор центробежного насоса.
Радиальные силы.
1. Одноступенчатый насос
Радиальные силы возникают в ЦН со спиральными отводами
(одноступенчатых) при работе на нерасчетном режиме, т.е. когда
Q<Qн или когда Q>Qн.
При проектировании насоса размеры спирального отвода выбирают
таким образом, чтобы обеспечить постоянство скоростей Сср
перекачиваемой жидкости в любом сечении канала и, следовательно,
обеспечить постоянство давлений в нем при работе насоса на
расчетном режиме (Q=Qн). В этом случае результирующая
радиальная сила будет равна нулю (Р2 = 0).

13.

При уменьшении подачи насоса ниже расчетной , т.е. когда сечение
канала оказывается просторным вследствие чего скорость движения
жидкости от начального сечения к конечному будет уменьшаться, а
давление возрастать, что приведет к возникновению радиальной
силы. В этом случае спиральный отвод работает как диффузор. При
увеличении подачи т.е. когда Q>Qн сечения спирального отвода
оказываются тесными, в связи с чем скорость жидкости в направлении ее движения от начального сечения к коне-чному будет
возрастать, а давление – уменьшаться, т.е. отвод будет работать как
конфузор и в этом случае будет иметь место нессиметричное
распределение давления по окружности колеса. Что также приведет
к возникновению радиальной силы. Направление результирующей
радиальной силы определяется углом α (при Q<Qн угол α = 100о, при
Q>Qн угол α = 300о), а величина ее в зависимости от режима работы
насоса определяется по формуле …

14.

Рис. 1.Распределение давлений в спиральном отводе

15.

Формула радиальной силы: