Свободновихревые насосы (стр. 12 )

  наблюдается увеличение подачи, напора и КПД насоса.  Так, повышение напора составляет 5 %, КПД –  3 %. При дальнейшем увеличении порезки происходит снижение напора и КПД при резком увеличении подачи насоса. Следовательно, наклонную подрезку лопаток РК по внутреннему диаметру целесообразно проводить до , особенно для насосов, перекачивающих жидкости с длинноволокнистыми включениями, При этом  входная кромка лопаток РК располагается наклонно к оси вращения и исключает обволакивание лопаток.

       5  Для СВН типа “Seka”

исследовалось влияние угловой

Рисунок 3.12 – Изменение оптимальных параметров СВН типа “Turo”

от величины наклонной подрезки лопаток РК на входе

подрезки лопаток РК на выходе. Подрезка РК осуществлялась  от радиуса центра циркуляции до наружного радиуса колеса. Положение центра циркуляции определялось по формуле

  ,                 (3.17)

где         – внутренний радиус лопаток РК; – наружный радиус лопаток РК.

На рис. 3.13 представлены зависимости оптималь -

ных параметров СВН от величины отношения срезанного участка лопатки к полной ее ширине  .

  Анализ кривых изменения оптимальных параметров насоса в зависимости от величины отношения показал, что угловую подрезку лопаток РК на выходе целесообразно проводить в пределах . При дальнейшей подрезке происходит резкое снижение параметров насоса.

Рисунок 3.13 – Зависимость оптимальных параметров СВН типа “Seka”  от величины наклонной подрезки лопаток РК на выходе

Контрольные задания

       1. Оценить влияние числа лопаток РК на напор насоса. Принять z = 9 и z=12.

       2. Определить изменение наружного диаметра РК в диапазо­не изменения относительной ширины лопатки = = 0,14 – 0,2.

3.  При заданных исходных данных для расчета насоса  оценить значения ширины свободной камеры В, полученные по графику (рис. 3.11) и формуле (2.1).

4. Определить величину подрезки РК по наружному диаметру D2  для насоса конструктивной схемы  “Turo”, если полученный при испытаниях напор завышен на 10 %.

РАЗДЕЛ 4

ОСЕВАЯ И РАДИАЛЬНАЯ СИЛЫ В СВН

Осевая сила

Опыт эксплуатации СВН свидетельствует о том, что осевая сила в этих насосах  существенно больше, чем в центробежных насосах аналогичных размеров. Характер движения жидкости в проточной части и вспомо­гательных трактах СВН (подводе, свободной камере, отводе, РК, бо­ковых пазухах и др.) очень сложный и малоизученный, поэтому в настоящее время отсутствуют способы надежного аналитического опре­деления составляющих результирующей осевой силы. Расчет осевых сил в СВН основывается на результатах эксперимента.

На ротор СВН действует результирующая осевая сила, обычно на­правленная в сторону, противоположную направлению входа жидкости в РК. Величина этой силы равна алгебраической сумме осевых сил, действующих на отдельные элементы ротора насоса. На рис. 4.1 по­казана схема действия этих сил. Результирующая осевая сила

  ,  (4.1)

где  , , – силы давления, действующие соответственно со стороны пазухи S на наружную поверхность диска РК, со стороны свободной ка­меры на внутреннюю поверхность диска РК и на входе в РК; – сила, действующая на внутреннюю поверхность диска РК, обусловленная натеканием потока жидкости и изменением его направления  (так называемая динамическая составляющая).

Рисунок 4.1 –  Схема действия осевых сил в СВН

Силу можно получить по аналогии с центробежным насосом, в котором согласно [31] закон изменения удельной энергии (напора) жидкости в пазухе имеет вид

,         (4.2)

где – величина напора в пазухе на наружном радиусе РК;

  – угловая скорость вращения частиц жидкости в пазухе;

  ,– соответственно наружный и текущий радиусы  РК.

Силу определяют интегралом от функции распределения давления в пазухе по радиусу:

 

  ,  (4.3)

где Rвт – радиус втулки РК.

Угловая скорость вращения жидкости в пазухе зависит от наличия утечки жидкости в ней, величины, направления, а также геометрических размеров пазухи, ее формы, шероховатости поверх­ностей и др. Величина угловой скорости при нулевой утечке по данным  [31] может быть приближенно принята

  ,         (4.4)

где – угловая скорость вращения колеса.

По результатам иссле­дований Е. Грыховского и  З. Гонтарчука [54] :

,         (4.5)

где S – ширина пазухи.

Можно принять [33] напор  ,  где – статический напор насоса.

Сила обусловлена распределением давления на внутренней поверхности диска РК, которое зависит от многих факторов: режима работы насоса; геометрических размеров РК – диаметра , числа лопаток z, ширины ; ширины свободной камеры B, диаметров всасывающего и напорного патрубков. Исследование распределения скоростей и давлений в свободной камере насоса показало, что течение жидкости в СВН имеет чрезвычайно сложный характер. Этим объясняются значительные трудности при расчете силы . Для приближенных расчетов на нулевой подаче можно использовать зависимость

  ,  (4.6)

где 

  .  (4.7)

При этом числовое значение подставляется в формулу (4.7) в миллиметрах.

Динамическая  сила возникает за счет изменения осевого направления движения потока жидкости при входе в РК на радиальное. Сила действует в направлении входа жидкости в РК и может быть определена [31]:

  ,  (4.8)

где – количество жидкости, проходящей через РК; – ско­рость жидкости на входе в РК.