Взаємозв`язок форми меридіанної проекції робочого колеса лопатевого насоса і момента швидкості потоку перед ним

Abstract

Дисертація присвячена питанню вдосконалювання методики проектування меридіанної прое- кції робочого колеса при наявності перед ним довільного за знаком і значенням момента швидкості потоку для лопатевої системи осьового насоса типу НР. Розглянуто взаємозв`язок геометричних і осереднених гідродинамічних параметрів на вході в робоче колесо динамічного насоса за умови наявності перед колесом моменту швидкості потоку перекачуваної рідини: отримано співвідношення для визначення приведеного діаметра входу робо- чого колеса, режиму течії у вхідній воронці робочого колеса, втулкового відношення на вході в ро- боче колесо і на виході з нього. Викладено результати розрахункових і експериментальних дослі- джень осьових насосів з лопатевою системою типу НР, що підтвердили основні положення запропонованої методики проектування. // Русск. версия: Диссертация посвящена вопросу совершенствования методики проектирования меридианной проекции рабочего колеса при наличии перед ним произвольного по знаку и значению момента скоро- сти потока для лопастной системы осевого насоса типа «направляющий аппарат – рабочее колесо». Актуальность исследования - меридианные проекции рабочих колес типовых осевых систем проектируются из условия: момент скорости потока перед рабочим колесом равен нулю. В лопаст- ной системе типа НР перед рабочим колесом есть момент скорости потока. Известные подходы к проектированию меридианной проекции рабочих колес лопастной системы типа НР не учитывают взаимосвязь геометрических и гидродинамических параметров на входе рабочего колеса. Рекомен- дации по выбору втулочного отношения на выходе из рабочего колеса в широком диапазоне коэф- фициентов быстроходности экспериментально не проверено. Диссертация состоит из введения, 4 разделов, выводов, списка использованной литературы и приложения. Во введении обосновывается актуальность темы и рассматривается общая характеристика работы. В первом разделе приведен обзор существующих данных об использовании закрученных пото- ков в теории и практике конструирования динамических насосов. Сделаны выводы о необходимости совершенствования методики проектирования лопастной системы типа НР в части влияния на форму меридианной проекции рабочего колеса произвольного по знаку и значению момента скорости потока перед ним и отсутствии каких-либо негативных факторов препятствующих проектированию рабочих колес с наличием перед ними момента скорости потока. Во втором разделе описана постановка задачи исследования насоса, экспериментальная уста- новка, приборы и методика проведения эксперимента, приведена оценка погрешностей измерения величин. Для исследования структуры потока перед и за рабочим колесом было проведено зондирование потока на различных режимах работы насоса с целью получения во входном и выходном сечениях рабочего колеса эпюр расходной и окружной скоростей и сопоставление экспериментальных данных с расчетными. В третьем разделе рассмотрена взаимосвязь геометрических и осредненных гидродинамичес- ких параметров на входе в рабочее колесо динамического насоса при условии наличия перед коле- сом момента скорости потока перекачиваемой жидкости. Приведенный диаметр входа в рабочее колесо определен из условия получения максимального КПД, что обеспечивается минимальным значением относительной скорости на входе (гипотеза Г.Ф. Проскуры), но с учетом произвольного по знаку и значению момента скорости потока. Предложенная зависимость для определения критерия Рейнольдса во входной воронке рабо- чего колеса учитывает наличие закрутки потока перед ним. Нами введен коэффициент пропорцио- нальности, в состав которого входит вхm K – поправочный коэффициент, учитывающий влияние мо- мента скорости потока перед рабочим колесом. Обобщающие безразмерные эпюры распределения составляющих абсолютной скорости на входе в рабочее колесо с точностью до 5-8% аппроксимируют экспериментальные данные, полученные в том числе и автором, и служат исходными данными на стадии проектирования. С использованием программного продукта CHANNELLER расчетным путем определено ми- нимальное значение втулочного отношения на входе в рабочее колесо в зависимости от значения момента скорости потока, при котором еще сохраняется радиальное равновесие потока, которое характеризуется отсутствием в области втулки возвратного течения. Расчет произведен как для неподвижной, так и вращающейся втулки. Экспериментальным путем уточнена зависимость втулочного отношения на выходе из рабоче- го колеса от коэффициента быстроходности. Расчет произведен с учетом проектирования меридианной проекции рабочего колеса на произвольный момент скорости потока перед ним и предложена эмпирическая формула для определения втулочного отношения на выходе из рабочего колеса. В четвертом разделе изложены результаты расчетных и экспериментальных исследований осевых насосов с лопастной системой типа НР, подтвердившие основные положения предложенной методики проектирования. По результатам проведенного исследования обнаружено хорошее согласование резуль- татов, полученных с помощью программного пакета CFX, с экспериментальными результатами, за иск- лючением режимов с сильной закруткой потока. Было установлено: закрутка потока за рабочим колесом сильно зависит от подачи насоса: на подачах, превышающих оптимальную по КПД, за рабочим колесом сохраняется остаточная закрутка, созданная направляющим аппаратом, навстречу вращения ротора; на малых подачах рабочее колесо перекручивает поток в направлении вращению ротора; форма напорной и мощностной характеристик, полученных в данном осевом насосе с большой отрицательной закруткой на входе, является типичной для центробежных насосов; наиболее высокий КПД (эксперимент – 73%, рас- чет – 68%) зафиксирован при втулочном отношении рабочего колеса: эксперимент - 0.4; расчет – 0.5. При цитировании документа, используйте ссылку http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/889