Выходной угол и его влияние на напор
Выходной угол и его влияние на напор
Практика и теоретические исследования показывают, что высокий к. п д., а также устойчивую работу машины можно получить только в том случае, когда выдерживается оптимальное значение выходного угла. Именно этот угол имеет решающее значение для формы каналов рабочего колеса.
В зависимости от значений |32 в центробежных лопастных машинах (насосах и компрессорах) применяют рабочие колеса трех типов (рис. 2.13) — с лопастями, загнутыми назад (Р2 < 90°), радиальными лопастями (Р2 = 90°) и лопастями, загнутыми вперед (Р2 > 90°).
Для высокоэкономичных насосов применяются главным образом рабочие колеса с лопастями, загнутыми назад. Другие два типа применяются в некоторых компрессорных машинах. Чтобы сравнить рабочие колеса с различными лопастями, т. е. с различными углами Р2, рассмотрим все три типа, причем все они имеют одинаковые подачу Q, диаметр рабочего колеса О2, частоту вращения п и входной угол = 90°. Во всех случаях сх = сг — с2г-формула К. Пфлейдерера
Для определения коэффициента k существует формула Г. Ф. Проскуры
Исследуем выражение для напора, представленное в виде
1. Из выходного треугольника скоростей следует, что при некоторой величине Pamin вектор абсолютной скорости с2 станет равным Счг (рис. 2.14). В этом случае насос перестанет создавать напор, так как С2и — 0. Это произойдет, когда
Известно, что динамический напор равен
Сравнив уравнения (2.19) и (2.21) нетрудно убедиться, что динамический напор в этом случае равен половине полного. А это значит,
Таким образом, существует минимальный угол fhmin, когда Нтоо = 0.
2. Для лопастей, у которых |32 = 90°, из плана скоростей (рис. 2.13) видно, что С2и = и2; следовательно, выражение для напора примет вид
Следовательно,
что рабочие колеса с радиальными лопастями создают напор статический и динамический в равных частях, т. е.
3. Исследуем рабочее колесо с лопастями, у которых р2 > 90°. Из уравнения (2.18) видно, что с увеличением р2 напор растет. Однако существует максимально допустимый угол ргтах, при котором весь напор будет создаваться только в динамической форме. Угол Р2 имеет максимальное значение, если — 2и2 (рис. 2.15).
В этом случае выражение для полного напора будет
Таким образом, при р2 = Ргтах полный напор равен динамическому, а статический — нулю. Дальнейшее увеличение’ р2 было бы связано с появлением отрицательного статического напора //тоост < 0, что привело бы к разрыву потока. Следовательно, в насосах углы р2 > > р2тах практического смысла не имеют.
Пользуясь уравнением (2.18) можно построить графическую зависимость Нтх = f (Р2) (рис. 2.16). Кривая А характеризует изменение полного напора /7Т00, кривая В — изменение статической его части, выраженной как
Учитывая, что
уравнение для статического напора можно записать в виде
и динамического —
Из рис. 2.16 видно, что влево от линии С — С, когда р2 <90° статическая часть напора преобладает над динамической. Вправо от линии С—С при р2 > 90° динамический напор превалирует над статическим. Каналы, образованные лопастями с р2 < 90°, получаются более выгодными в гидравлическом отношении, а следовательно, и потери в них будут меньшими.
В каналах с лопастями, имеющими Р2 > 90°, абсолютные скорости течения будут большими. В этом случае при преобразовании кинетической энергии в потенциальную возникнут дополнительные потери. Однако рабочие колеса, у которых р2 > 90° (лопасти загнуты вперед), позволяют при одинаковых напорах и одинаковых частотах вращения иметь меньшие радиальные размеры. Рабочие колеса с лопастями, загнутыми вперед, находят применение в вентиляторах (вентиляторы «Сирокко»), Все вышеизложенное объясняет, почему в настоящее время в центробежных насосах применяют рабочие колеса с выходными углами лопастей р2 = 15—30°.
Отношение статического напора Дт.ст и полному Нт носит название коэффициента реактивности рт, который равен
Коэффициент реактивности определяется углом р2. Чем больше р, тем больше напор. Для насосов обычно р = 0,6—0,8.