книги / Насосы, компрессоры, вентиляторы

Полагаем параметры потока на входе постоянными по длине лопасти:

Поэтому

Сопоставив последнее уравнение с уравнением (8-31) и преобразовав алгебраически, получим:

Отсюда следуют два условия радиального равновесия:

Первое из них дает с2и= и, т. е. предполагает закручивание потока по закону твердого тела. В газовых и жидких потоках это не имеет места.

Во втором условии переменные легко разделяются, и интегрирова­ ние дает In (rc2u) = const и, следовательно,

Это соотношение имеет большое практическое значение, показывая, что отсутствие радиальных перетеканий возможно лишь при постоянст­

имеют широкое применение, в особенности в машинах о малым относительным диаметром

производится на основе уравнений Эйлера и неразрывности потока. При этом учитываются особенности работы ступеней и конструктивные соот­ ношения, принятые в практике.

Для расчета должны быть заданы: Н — напор, выраженный в мет­ рах столба среды, перемещаемой машиной; Q — производительность (м31сек) и физические константы среды.

Осевые машины часто соединяются с двигателем непосредственно; в таких случаях число оборотов машины принимают равным рабочему числу оборотов электродвигателя.

Числа оборотов осевых машин обычно заметно больше (в 1,5—2 ра­ за), чем числа оборотов центробежных машин при тех же параметрах работы. В связи с этим принято говорить, что осевые машины более бы­ строходны, чем центробежные.

Соответственно окружные скорости также оказываются значитель­ ными. Так, например, в случае насосов допускают окружные скорости до 60 м/сек; большие значения обычно не принимают из условий отсут­ ствия кавитации. В осевых вентиляторах обычно ограничиваются ско­ ростями до 100 м/сек во избежание появлении сильного шума. В осевых компрессорах приходится с целью уменьшения числа ступеней прини­ мать скорости от 200—300 до 400 м/сек. Большие значения ограничива­ ются как требованиями прочности, так и аэродинамическими соображе­

в настоящей книге не рассматриваются). Относительный диаметр втулки принимают равным

v = = °.4 °,8,

причем большие значения выбираются для высоконапорных машин. Коэффициент расхода <р принимают в пределах 0,4—0,8.

Диаметр рабочего колеса машины может быть определен из уравне­ ния неразрывности

где

Очевидно,

При выбранных v и ^ последнее равенство однозначно определяет диаметр колеса осевой машины. Обычно &в = 0,6-н1.

Далее определяется диаметр втулки Dar=vDH и находится длина лопасти

/ _Он — Овт

Как было указано выше, элементы лопасти, находящиеся На разных оасстояниях от центра колеса, работают с различной эффективностью. Поэтому допускается расчет лопастей по среднему диаметру £>С1)=

расчет каждого из них отдельно по среднему диаметру его, получая различные значения лопастных углов на входе и выходе; лопасть полу­ чается закрученной (винтовой).

Так как осевая составляющая са скорости для принятого значения Физвестна (са= фцн), то ПРИотсутствии закрутки на входе

Угол выхода потока из межлопаточных каналов

(32 = arctg -

Величина Сги определяется из основного уравнения машины:

с =

Ü2U — *0Лг“ср11 »

где Н — напор одной ступени машины; т]г— гидравлический к. п. д., лежащий в пределах 0,75—0,92. Лопастные углы на входе и выходе:

Pi л = pi + i = 2-r-7°;

Ргл= ^1л+ Арл.

i принимается по результатам экспериментальных продувок реше­ ток лопастей.

Количество рабочих лопастей осевых насосов выбирают от 3 до 6,

аосевых вентиляторов — до 40.

Вмногоступенчатых осевых машинах между венцами рабочих лопа­

стей двух соседних ступеней помещаются венцы неподвижных лопастей, направляющих поток, проходящий из одного рабочего колеса в другое

(см. рис. 8-8).

Q

Угол входа направляющих лопастей аг = arctg —£-, a угол выхода ^2u

а3 = 90°.

При известной величине относительного шага профиля т, лежащего

к. п.д. от производительности. Характеристики получают обычно путем испытания при постоянном числе оборотов и пересчитывают на раз­ личные числа обоортов по формулам пропорциональности.

Форма характеристик определяется конструкцией и аэродинамиче­ скими свойствами машины.

составляет 0,9 давления в точке Б характеристики. Допускаемое пони­ женное значение к. п. д. составляет до 0,9т]маКс. Указанные соображе­ ния позволяют определить рабочее поле характеристик осевой машины при различных углах рабочих лопа­ стей (рис. 8-12).

Характеристики осевых машин аналогично центробежным могут быть даны в безразмерных коорди­ натах.

Регулирование производитель­ ности осевых машин может произ­ водиться изменением числа оборо­ тов, поворотом рабочих лопаток и направляющим аппаратом на входе.

Поэтому расход энергии -на единицу объема перемещаемой среды при регулировании этим способом несколько увеличивается.

При регулировании осевых машин поворотом лопаток рабочего ко­ леса или направляющим аппаратом удобно пользоваться типовыми ре­ гулировочными характеристиками. Рабочая область характеристик^ ограничиваемая значениями допустимых к. п. д., выделяется на харак­ теристике (заштрихованная площадка на рис. 8-12).

Глава девятая

КОНСТРУКЦИИ ОСЕВЫХ НАСОСОВ и ВЕНТИЛЯТОРОВ

9-1. ОСЕВЫЕ НАСОСЫ

Осевые насосы обычно выполняются с вертикальным расположе­ нием вала.

Рассмотрим конструкцию насоса, представленного на рис. 9-L

К станине 2, опирающейся на раму из швеллеров 9, крепится корпус 1

снаправляющим аппаратом 4. На коническую заточку нижнего конца вала сажается ступица 3 рабо­

чего колеса, крепящаяся при помощи врезной шпонки и гайки.

Лобовая часть ступицы об­ работана в виде тела с малым сопротивлением при обтекании.

Лопасти направляющего ап­ парата 4 поддерживают своими внутренними концами криволи­ нейную втулку 10 (задний обте­ катель) на внутреннем фланце которой крепится нижний под­ шипник 8.

Ротор насоса, состоящий из вала с облицовкой 5, рабочего

ном в корпусе 7. Таким образом, вся осевая нагрузка передается напорному патрубку и станине насоса. В корпусе 7 расположен также и верхний подшипник. В тумбе 6 смонтирован сальник.

Смазка верхних подшипни­ ков производится густой конси­ стентной мазью при помощи пресс-масленок. Нижний подшип­ ник имеет водяную смазку.

В большинстве случаев все детали насоса, кроме вала и кре­ пежных частей (колец, втулок, болтов, гаек), выполняются из чугунного литья.

В насосах значительной про­ изводительности рабочее колесо

выполняется из стального литья. Лопасти могут изготовляться отдель­ но от втулки и крепиться к ней одним или несколькими болтами.

Применяются конструкции осевых насосов, выполненные в основ­ ном из листовой и фасонной -стали сварным способом.

лоы установки но высоте; последние проще в изготовлении, но имеют худший к. п. д. и меньший коэффициент давления;

д) типу крепления рабочих лопастей — с неповоротными лопастями, неподвижно закрепленными на втулке, и поворотными лопастями, за­ крепленными на стержнях (рис. 9-8);

в зависимости от числа рабочих ко­ лес, а также наличия направляющих и спрямляющих аппаратов.

Назначение спрямляющего аппарата в схеме Ki + CA (рис. 9-9,6) заключается в том, чтобы придать потоку за вентилятором осевое на­ правление и избежать потери энергии.

В схеме НА + К\ (рис. 9-9,в) направляющий аппарат перед рабочим колесом предназначен для закручивания потока в направлении, обрат­ ном вращению. При этом поток на выходе может быть осевым и сте­ пень реактивности в схеме будет больше единицы, так как

В схеме НА + К\ + СА (рис. 9-9,г) направляющий аппарат выпол­ няет функцию регулирования. Осевое направление потока за вентилято­ ром придается спрямляющим аппаратом.

Схема на рис. 9-9,д включает два рабочих колеса. Первый направ­ ляющий аппарат служит для регулирования, остальные — для придания потоку осевого направления.

Схема К\ + Кг (рис. 9-9,е) состоит из двух рабочих колес, вращаю­ щихся в противоположных направлениях (схема вентилятора встреч­ ного вращения). При изменении направления вращение значительно повышается скорость в относительном движении на втором рабочем

■колесе w"\ и вследствие этого могут быть получены давления, боль­ шие, чем в схеме обычного двухступенчатого вентилятора.

b

К — рабочее колесо; tf/l — направляющий аппарат; СА — спрямляющий аппарат.

При регулировании осевых машин поворотом лопаток рабочего ко­ леса или направляющими аппаратами удобно пользоваться типовыми регулировочными характеристиками. Рабочая область характеристик, ограничиваемая значениями допустимых к. п. д., выделяется на харак­ теристике (заштрихованные площадки на рис. 9-10 и 9-11).

Одноступенчатые вентиляторы без направляющих устройств имеют рабочие колеса в цилиндрической обечайке, вставляемые в трубопро-