Зависимость пропускной способности от конструкции радиально-осевого рабочего колеса.

По мере увеличения высоты лопастей и расширения обода растут пропускная способность и быстроходность радиально-осевых колес и в то же время ухудшаются кавитационные качества, т. е. растет кавитационный коэффициент σ.

Наоборот, при при­менении радиально-осевых колес на высокие напоры приходит­ся снижать высоту лопастей, увеличивать их число и делать возможно малым проходное сечение между лопастями и на вы­ходе в ободе, уменьшая тем самым быстроходность. Так как при этом уменьшаются пропускная способность и скоростные коэффициенты, уменьшается также и σ.

Рисунок 1.4. Сечение каналов на выходных кромках лопастей.

Так же как в осевых колесах, пропускнаяспособность при заданном диаметре в радиально-осевых колесах прежде всего зависит от сечений в межлопастных каналах, которые имеют наименьшую величину между выходными кромками и тыльными поверхностями соседних лопаток и измеряются расстояниями в свету а₀ (рис. 1.4).

По длине выходной кромки а₀ не остается постоянным и поэтому задается в ряде точек. Промежуточные значения интерполируются по трапеции, у которой за основания принимают соседние значения а0.

Для низконапорных турбин увеличение пропускной способности при сохранении хоро­ших значений к. п. д. и σ в радиально-осевых турбинах можно получать варьируя конусностью нижнего обода и увеличением его относительных размеров (по отношению к ступице). В таких колесах стремятся сделать меридиональное сечение возможно расширенным в месте поворота потока, и лопасти получают наклонное положение. Естественно, что поток в этих условиях более свободно проходит через рабочее колесо и относительное значение расхода увеличивается.

Увеличение живых сечений в рабочем колесе вообще является положительным явлением, и, если при этом достигается равномерность течения, уменьша­ются значения пиковых скоростей в пределах колеса, что ведет к улучшению кавитационных качеств. При расширении внутрен­ней полости колеса нельзя допускать неплавных переходов и внезапных расширений, что может привести к образованию вихревого течения у обтекаемых поверхностей (т. е. набуханию пограничного слоя) и увеличению потерь.

Увеличение числа лопастей стесняет живое сечение в рабо­чем колесе и уменьшает его быстроходность так же, как в осе­вых гидротурбинах. Но наличие достаточно большого числа лопастей и образованной ими достаточно густой гидродинами­ческой решетки в радиально-осевой гидротурбине значительно сглаживает нестационарные явления. По этой же причине становятся меньше потери при негладком входе на лопасть при обтека­нии на нерасчетных режимах, и рабочая характеристика радиально-осевой турбины оказывается расположенной ближе к по­воротно-лопастной турбине, чем к пропеллерной, а также становится более широкой зона спокойной работы тур­бины, чем у той же пропеллерной. С этой точки зрения в ради­ально-осевых турбинах желательно всегда иметь максимальное число лопастей, допустимое по условиям быстроходности.

Однако, несмотря на густую решетку, зона неспокойной рабо­ты в радиально-осевых турбинах при мощностях (0,3 ÷ 0,6)N_НОМ существует и иногда, при высоких напорах, выражается очень резко.

В некоторых случаях для успокоения таких режи­мов м рабочее колесо подается атмосферный воздух, при этом вихри разрываются, явления нестационарного течения сглажи­ваются, но снижаются к. п. д. и мощность турбины. Особенно резко явления нестационарного течения выражаются при зна­чительном отклонении напора от его расчетного значения. Эксплуатация радиально-осевых гидротурбин при напорах, меньших 0,7Н_РАСЧ от расчетного, не рекомендуется. Наибольшие значения η_ОПТ имеют радиально-осевые колеса средней быстроходности, работающие при средних напорах.

При жестком закреплении лопастей в радиально-осевых колесах, так же как в пропеллерных, при нерасчетных режимах наблюдаются ударный вход потока и образование вихрей, вызывающие неспокойную работу, сопровождающуюся вибрациями и пульсациями давления. Однако эти нестационарные явления здесь выражаются в меньшей мере. Объясняется это большей густотой решетки, образованной лопастями.

Из гидродинамики известно, что влияние углов атаки, с которыми направленный поток встречает профиль лопасти или крыла, более сильно сказывается при их одиночном расположении, а сглаживающее влияние решетки сказывается тем сильнее, чем она гуще. В достаточно густой решетке поток преодолевает не одно местное, а ряд близко расположенных препятствий. Он вынужден, подчиняясь направлениям, диктуемым лопастями, проходить в образовавшиеся между ними каналы, и его возмущенные вихревые струи успокаиваются тем быстрее, чем гуще расположены эти каналы.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: