Свободновихревые насосы (стр. 7 )

       Автор [14] утверждает, что в вихревых гидромашинах присутствует как вихревой, так и лопастной рабочий процесс, а удельный вес их может изменяться в зависимости от вида вихревой машины.

Контрольные вопросы

Преимущества и недостатки СВН. Основные конструктивные схемы СВН и области их применения. Основные параметры, характеризующие СВН. Схема движения жидкости в насосе. Особенности процесса передачи энергии в СВН. Чем вызвано многообразие взглядов на рабочий процесс СВН? На базе каких предпосылок, положенных в основу теории ра­бочего процесса, получено основное расчетное уравнение'?

8. Чем объясняется исключение из общего баланса  энергии СВН объемных потерь?

Потери вихревого рабочего процесса. 

РАЗДЕЛ 2

ВЛИЯНИЕ КОНСТРУКТИВНЫХ ПАРАМЕТРОВ НА ХАРАКТЕРИСТИКИ НАСОСА

Основные конструктивные параметры  СВН типа «Turo» (см. рис. 1.5), влияющие на характеристику насоса: число лопаток РК, ширина и толщина лопаток, угол установки лопатки РК на выходе, угол вы­хода лопатки колеса в плане, ширина свободной камеры и диаметр входного патрубка. Однако имеющиеся в литературе рекомендации по выбору оптимальных значений этих параметров отличают-

cя значительным разбросом. Исследования [63] и [28] показали, что подача насоса в основном определяется размерами отвода, напор – геометрическими соотношениями РК.

С целью получения оптимальных соотношений геометрических параметров СВН был проведен комплекс экспериментальных исследований. Схема проточной части экспериментального насоса приведена на рис. 2.1.

  Рисунок 2.1 –  Экспериментальный СВН

Было исследовано 28 рабочих колес, различавшихся  числом лопаток, толщиной и шириной лопаток, углом выхода лопатки в плане и установки  на выходе. Исследуемые РК сварной конструкции с наружным диаметром  D2 = 175 мм. При этом кольцевой отвод был одним и тем же, его размеры были рассчитаны по рекомендациям [28] и составляли:  B = 65 мм; D0 = 80 мм, DН = 65 мм. Конструкция экспериментального стенда позволяла выдвигать РК в свободную камеру.

2.1 Влияние числа лопаток рабочего колеса

Это влияние определялось при испытаниях пяти РК [6]. При ис­следованиях изменялось число лопаток РК ( Z = = 6, 8, 9, 10, 12) при неизменных остальных геометрических соотношениях: ; ; .         На рис. 2.2 изображено изменение подачи  , напо­ра  и КПД  в зави­симости от числа Z.

Опыты показали, что с увеличени­ем числа лопаток происходит повышение напора насоса. Оптимальное по

КПД  (= 1) число лопаток Z =10. Однако коэффициент напора при этом несколько ниже, чем при  Z =12. Ха­рактер изменения кривых (рис. 2.1) показывает, что дальнейшее увеличение числа лопаток РК приводит к  резкому снижению КПД и напора насоса. Следует отметить, что значение оптимальной подачи  в исследованном диапазоне числа ло­паток остается практически постоянным.

Рисунок 2.2 – Зависимость оптимальных параметров СВН от изменения числа

лопаток РК

При этом существование наи­выгоднейшего числа лопаток определяется в основном их влиянием на напор насоса.

2.2 Влияние ширины лопатки рабочего колеса 

При исследованиях относительная ширина лопатки РК изменялась в пределах  . На рис. 2.3 показаны зависимости относительных параметров насоса , и  от . Анализ про­веденных испытаний позволяет заключить, что с увеличением ширины лопа­ток до наблюдается увеличение КПД и напора насоса (, ). Увеличение КПД при этом составляет 1,3 %, а  напора – 10,7 %. При дальней­шем увеличении происходит снижение КПД и напора насоса ( при , , ). Таким образом, в иссле-

дованном диапазоне относительных ширин оптимальным следует считать .

Существование оптимального значения можно объяснить тем, что по мере увеличения ширины лопаток возрастает расход жидкости через колесо, т. е. увеличивается интенсивность продольного вихря, что ведет к увеличению напора насо­са.

Рисунок 2.3 – Зависимость оптимальных параметров

СВН от изменения ширины лопаток РК

Очевидно, что одновременно с этим повышается сопротивление продольному вихрю вследствие увеличения поверхности трения лопа­ток и появления обратных токов в межлопаточных каналах колеса, что ведет к снижению напора насоса. Следовательно, начиная с некоторой величины снижение напора и КПД насоса  из-за сопротивления продольному вихрю будет больше, чем его увеличение с возрастанием интенсивности продольного вихря. Эта ширина лопаток будет оптимальной.

Изменение относительной ширины лопаток РК не оказывает за­метного влияния на подачу насоса. При изменении от 0,114 до 0,2 оптимальный режим работы насоса сдвигается несколько вправо, увеличение подачи при этом составляет 9,3 %. Дальнейшее увеличение ширины лопаток практически не влияет на оптимальный режим работы насоса.

2.3 Влияние толщины лопатки рабочего колеса

Для установления влияния толщины лопатки на напор и КПД насоса исследовали четыре РК, отличающиеся различной толщиной лопаток. Исследуемый диапазон толщин . Ре­зультат исследований показан на рис. 2.4. Из анализа результатов следует, что стеснение потока лопатками оказывает существенное влияние на напор и КПД насоса. Так, уменьшение КПД при изменении тол­щин лопатки от до составляет  2,8 %, коэффициент напора 10 %. КПД и напор насоса увеличиваются с уменьшением ве­личины , при этом макси­мальные их значения получены в рабочем колесе с (; ).

Резкое увеличение напора и КПД насоса при уменьшении толщины лопатки можно объяснить сни­жением сопротивления продольно­му вихрю. В результате увеличивается его интенсивность и, как следствие, напор насоса. Оптимальная подача насоса остается практически неизменной в области толщин (). Резкое увеличение подачи при  следует, по-видимому, объяснить тем, что

Рисунок 2.4 – Зависимость оптимальных параметров СВН от изменения толщины лопатки РК

увеличение интенсивности продольного вихря приводит

к повыше­нию окружной составляющей скорости в свободной камере насоса. При этом уменьшается цикличность вращения жидкости в камере, в резуль­тате чего увеличивается подача насоса.

Результаты исследований позволяют заключить, что при относи­тельной толщине лопатки наблюдается увеличение опти­мальных параметров насоса. При выборе толщины лопатки РК необходи­мо учитывать как число лопаток, так и конкретные условия эксплуата­ции (абразивность перекачиваемой среды, состав твердого материала, материал РК и др.).