2.1.2.Подводы и отводы центробежных машин
Центробежные машины содержат помимо корпуса и рабочего колеса, закрепленного на валу привода, еще два конструктивных элемента: подводы и отводы (рис. 2.3).
Подводом называют часть проточной полости машины, подводящую перемещаемую среду к входному отверстию рабочего колеса. Подвод правильной конструкции для сохранения высокого гидравлического КПД машины должен давать равномерное, осесимметричное распределение потока по входному сечению рабочего колеса. Потери в подводе должны быть минимальными, для этого скорости в его сечениях не должны быть высокими. Поэтому диаметр подводящего патрубка центробежных насосов обычно больше диаметра нагнетательного патрубка, а сам подвод выполняют либо спиральным (при поперечном потоке), либо в виде прямолинейного конфузора (при осевом потоке) — рис. 2.3.
Рис. 2.3. Схема центробежной машины: 1 — подвод конфузорного типа; 2 — рабочее колесо; 3 — спиральный отвод; 4 — приводной вал; А — зона возможной кавитации
Отводом называют часть проточной полости машины, принимающую перемещаемую среду из рабочего колеса и частично преобразующую кинетическую энергию этой среды в потенциальную.
Известны три типа отводов: кольцевой (цилиндрическое пространство постоянной ширины, охватывающее рабочее колесо), спиральный (представляет собой комбинацию криволинейного диффузора с кольцевым отводом — рис. 2.3) и лопаточный (обычно используется в многоступенчатых машинах и представляет собой систему нескольких диффузорных каналов, окружающих рабочее колесо — рис. 2.4).
Рис. 2.4. Лопаточный отвод центробежной машины
2.1.3. Подобие центробежных насосов. Коэффициент быстроходности
Движение жидкостей (газов) в проточной полости машин весьма сложно и не поддается точному теоретическому описанию. Поэтому для определения (или уточнения) характеристик гидравлических машин промышленных размеров нередко используют метод физического моделирования, т. е. по результатам испытаний модели (лабораторного образца либо действующей промышленной машины) рассчитывают характеристики аналогичных машин с другими размерами, частотой вращения и т. д. при соблюдении законов подобия между ними.
Основное уравнение реального центробежного насоса (2.5) можно выразить в безразмерном виде
=
kцг,
(2.8)
где
= gH/(nD2)2
— безразмерный напор насоса;
=
—
безразмерная производительность насоса;
= b2/D2
—
геометрический симплекс.
Для выполнения условий гидродинамического подобия необходимо, чтобы рабочие колеса подобных центробежных насосов удовлетворяли требованиям:
- геометрического
подобия, т. е.
=
const, β2
= const, k2 = const;
- кинематического подобия, т. е. должны быть подобны поля скоростей и об = const, kц = const;
- динамического подобия, т. е. должны быть одинаковыми режимы течения жидкости в проточной части подобных насосов: г = const.
Из этих условий
следует, что подобные насосы обладают
тождественными характеристиками, если
их представить в безразмерном виде
(2.8).
Ряд подобных насосов можно охарактеризовать
числом подобия — соотношением
оптимального напора Hопт
и оптимальной подачи
,
соответствующих оптимальному режиму
работы, при котором наблюдается безударный
вход жидкости на лопатки колеса, а
значит, и максимальный КПД. В практике
насосостроения в качестве такого числа
подобия принят коэффициент быстроходности
ns
=
(2.9)
где n — частота вращения рабочего колеса, с–1.
Коэффициентом быстроходности данной машины (насоса, компрессора, вентилятора) называют число, равное частоте вращения рабочего колеса машины, геометрически подобной данной, но имеющей подачу 0,075 м3/с и напор 1 м в режиме максимального КПД.
Значения коэффициента быстроходности для различных типов насосов следующие:
Центробежные |
40…300 |
Диагональные |
300…600 |
Осевые |
600…1200 |
Таким образом, по мере увеличения ns производительность насосов увеличивается, а напор снижается.
Коэффициент быстроходности практически однозначно связан с геометрическими размерами рабочего колеса (см. рис. 2.1):
ns |
60 |
100 |
180 |
|
3 |
2 |
1,5 |
|
0,05 |
0,1 |
0,2 |
