Выбор угла установки лопатки на выходе

На выходе из рабочего колеса лопатки могут быть изогнуты по направлению вращения назад (β_2Л < 90°) или вперёд (β_2Л > 90°), либо оканчиваться радиально (β_2Л = 90°) (рис. 5.16).

Рис. 5.16. Формы лопаток центробежного насоса

На рис. 5.17. изображены треугольники скоростей на выходе из рабочего колеса с бесконечным числом лопаток, соответствующие этим трём формам лопаток. Из треугольников скоростей следует, что при увеличении угла β_2Л окружная составляющая абсолютной скорости υ_U2∞ увеличивается. Следовательно, согласно уравнению (5.27.), напор насоса при увеличении β_2Л повышается. Это делает, на первый взгляд, выгодным применение лопаток, изогнутых по ходу вперёд. Тем не менее, рабочие колёса центробежных насосов выполняют, как правило, с лопатками, изогнутыми по ходу назад. Причины этого следующие.

Рис. 5.17. Треугольники скоростей на выходе для лопаток различных форм

1. Из рис. 5.16. следует, что у рабочих колёс с радиальными и изогнутыми вперёд лопатками канал между последними получается коротким и с большим углом расширения, вследствие чего гидравлические потери в них значительно больше, чем в колёсах с лопатками, изогнутыми назад.

2. Найдём отношение потенциального напора Н_пот к теоретическому Н_Т. Согласно уравнениям (5.29), (5.28), (5.14),

Коэффициент ρ называется коэффициентом реакции. При бесконечном числе лопаток с учётом уравнения (5.31) получим

Из этого уравнения видно, что чем больше угол β_2Л, тем меньше коэффициент реакции. Таким образом, при увеличении угла β_2Л установки лопатки на выходе повышается доля скоростного напора, который должен быть преобразован в пьезометрический в диффузорной части отвода, что сопровождается большими гидравлическими потерями.

3. На рис. 5.18 изображены теоретические характеристики насоса с бесконечным числом лопаток при различных углах установки лопатки на выходе. Из уравнения (5.32) следует, что при β_2Л > 90°, и ctg β_2Л < 0 напор увеличивается при увеличении подачи; при β_2Л = 90° и ctg β_2Л = 0 напор не зависит от подачи; при β_2Л < 90° и ctg β_2Л > 0 напор уменьшается при увеличении подачи. Форма характеристики, получающейся при β_2Л 90°, приводит к неустойчивой работе насоса в установке (см. п. 5.15).

4. Из рис. 5.18 следует, что гидравлическая мощность N_г∞=Q_KρgH_T∞, а следовательно, и потребляемая мощность насосов с лопатками, изогнутыми назад, изменяется с изменением подачи сравнительно мало. Это создаёт благоприятные условия для работы приводного двигателя, который при изменении подачи насоса в довольно широких пределах работает почти в постоянном режиме. Круто поднимающаяся кривая мощности наосов, имеющих лопатки, изогнутые по ходу вперёд, приводит к тому, что незначительные изменения подачи ведут к большому изменению мощности и, следовательно, к необходимости выбирать двигатель повышенной мощности.

Рис. 5.18. Характеристики центробежного насоса различных форм лопаток

В современных насосах угол установки лопаток на выходе выбирают в пределах β_2Л = 16 ÷ 40°.

Осевые насосы

Рабочее колесо осевого насоса похоже на гребной винт корабля (рис. 5.19, стр. 231). Оно состоит из втулки 1, на которой закреплено несколько лопастей 2. Механизм передачи энергии от рабочего колеса жидкости тот же, что и у центробежного насоса. Отводом насоса служит осевой направляющий аппарат 3, с помощью которого устраняется закрутка жидкости и кинетическая энергия её преобразуется в энергию давления. Осевые насосы применяют при больших подачах и малых напорах.

В осевом насосе жидкость движется по цилиндрическим поверхностям, соосным с валом насоса. Следовательно, радиусы, на которых жидкость в ходит в колесо и выходит из него, одинаковы, скорости u₂ = u₁ = u и основное уравнение принимает вид

На рис. 5.20 изображена характеристика осевого насоса. Напор максимален при подаче Q = 0. При малых подачах кривая H = f (Q) круто падает вниз, имея характерный перегиб в точке А. В отличие от центробежных насосов, мощность осевых насосов понижается при увеличении подачи и имеет наибольшее значение при подаче, равной нулю.

Резкое возрастание напора и мощности осевого насоса при малых подачах обусловлено тем, что при нерасчётных подачах напор, сообщаемый колесом жидкости на разных радиусах, различен. Вследствие этого при малых подачах на части колеса возникает обратное движение жидкости из отвода в рабочее колесо. Многократное прохождение жидкости через колесо приводит к дополнительной передаче ей энергии от лопастей. Однако этот процесс сопровождается увеличенными гидравлическими потерями.

В осевом насосе можно расширить диапазон рабочих подач и напоров, в котором насос работает экономично, применив поворотные лопасти. С изменением угла установки лопасти характеристика насоса сильно изменяется при незначительном снижении оптимального КПД.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: