Свободновихревые насосы (стр. 8 )

2.4 Влияние угла установки лопатки рабочего колеса на выходе

При исследованиях угол установки лопатки изменялся в пределах є. Испытания показали (рис. 2.5), что с увеличением напор насоса возростает с до , что составляет 11,3 %. Увеличение оптимальной подачи насоса менее значительно (8,5 %), причем увеличение ее наблюдается до є.

Максимальное значение КПД () имеет РК с є, при дальнейшем увеличении угла КПД снижается, достигая при є. Оптимальным по КПД является РК с углом выхода лопатки є (колесо с прямыми радиальными лопатками). Снижение КПД насоса при отклонении угла от 90° происходит вследствие отклоне­ния углов установки лопа­ток от углов  выхода потока из колеса.

Рисунок 2.5 – Зависимость оптимальных параметров СВН от угла установки лопатки РК на выходе

2.5  Влияние угла выхода лопатки рабочего  колеса в плане

Исследования были проведены на трех РК с . Результаты испытаний (рис. 2.6) позволяют сделать следующие выводы:

- оптимальное значение подачи насоса с уменьшением увеличивается незначительно (относительное увеличение состав­ляет менее 1 %); 

- напор насоса с уменьшением с 90° до 75° снижа­ется с 1,06 до 1,02, что составляет 3,8 %;

- максимальное значение КПД ( ) имеет РК с углом выхода лопатки є. Увеличение КПД насоса при уменьшении угла выхода можно  объяснить

уменьшением потерь на входе в РК вследствие согла­сованности углов входящего в колесо потока и угла установки ло­патки на входе. Вместе с этим уменьшение угла приводит к увеличению диффузорности каналов РК, что влечет за собой увели­чение гидравлических потерь, обусловленных отрывом потока и вих­реобразованием в каналах, имеющих больший угол расширения. Увеличенные потери  вызывают снижение напора насоса.

Рисунок 2.6 – Зависимость оптимальных параметров СВН от угла выхода  лопатки РК в плане

Необходимо отметить, что у РК с є увеличение абсолютного КПД составляет около 1 % в сравнении с колесом, имеющим прямые радиальные лопатки, которое является самым простым и наи­более технологичным в изготовлении.

2.6  Влияние ширины свободной камеры

Влияние ширины свободной камеры (корпуса) на характеристики СВН исследовалось Е. Рокитой [4]. Диапазон изменения относительных ши­рин свободной камеры составил . Анализ резуль­татов исследования (рис. 2.7) показывает, что величина суще­ственно влияет на оптимальные параметры СВН.

С увеличением шири­ны камеры напор насоса снижается с 0,98 до 0,71. Определяющее влияние ширина камеры оказывает на подачу насоса. Так, при , , а при оптимальная подача увеличивается до . Абсолютное увеличение ее со­ставляет 41,2 %. КПД насоса с увеличением ширинывозрастает : (), а затем резко падает. Существование оптимального значения ширины

Рисунок 2.7 – Зависимость оптимальных параметров СВН от ширины свободной камеры по данным  Е. Рокиты

свободной камеры можно объяс­нить увеличением гидравлических потерь при уменьшении ширины свободной камеры. При увеличенной ширине происходит уменьшение скорости жидкости в свободной камере, что ведет к росту количества циклов вращения жидкости в камере и увеличению гидравлических по­терь в насосе. Сходимость этих процессов обусловливает наличие оп­тимальной величины . В исследованном диапазоне ширин оптималь­ная величина .

В исследованиях [22] ширина камеры  изменялась в диапазоне 0,153 – 0,382, причем каждая серия экспериментов проводилась с различным диаметром всасывающего патрубка.  На рис. 2.8 показано  изменение оптимальных параметров СВН в зависимости от относительной  ширины камеры при относительном диаметре входа =  = 0,353. Эксперименты подтвердили существование оптимального значения ширины свободной камеры, которое находится в пределах . Наличие оптимума связано с перераспределением потерь.

Рисунок 2.8 – Зависимость оптимальных параметров СВН от ширины камеры (при = 0,353)

       В узких камерах эти потери вызваны высокими скоростями жидкости, в широких – скорости уменьшаются, но появляются  зоны дополнительного вихреобразования. 

Для  расчетов ширины свободной камеры В можно рекомендовать формулу  [42]:

  ,  (2.1)

где  D2 – наружный  диаметр рабочего колеса, м; 

  – относительная ширина лопатки РК;

  – относительный диаметр входа;

  – относительная толщина лопатки РК; 

  КВ  – коэффициент, учитывающий быстроходность насоса.

Величина КВ  может быть определена по зависимости [42]:

  ,  (2.2)

где  ns  – коэффициент быстроходности.

2.7  Влияние диаметра входа в насос

Результаты по исследованию формы и диаметра всасывающего патрубка изложены в работе К. Рючи [61]. Оптимальным по напору и КПД является обычный цилиндрический всасывающий патрубок, для которого =.

окиты [60] по исследованию влияния диаметра всасывающего пат­рубка показали, что величина практически не оказы­вает влияния на оптимальные параметры насоса. Выбор диаметра всасывающего патрубка наиболее целесообразно производить из условия равнопроходимости проточной части насоса.

Исследования [60] проводились в узком диапазоне изменения диаметров = 0,4 – 0,48. Поэтому для проверки сделанного вывода были выполнены дополнительные эксперименты [22], в которых  диаметр всасывающего патрубка изменялся в более широких пределах  = 0,135 – 0,473. На рис. 2.9 показаны графики изменения оптимальных значений  параметров насоса от относительного диаметра входа для узких камер ().