Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Основное уравнение центробежных машин
Частицы жидкости в каналах рабочего колеса совершают сложное движение – они перемещаются вдоль лопаток и одновременно вращаются вместе с колесом. Соответственно различают: 1. окружную скорость вращения частиц,
где D – диаметр окружности вращения частицы; n – число оборотов колеса в минуту. 2. относительную скорость ω перемещения частицы по отношению к лопатке. Рисунок 1 – Движение жидкости в каналах колеса центробежного насоса
Абсолютная скорость с движения частицы равна геометрической сумме окружной и относительной скоростей и может быть определена из параллелограмма скоростей (рис. 1). Воспользовавшись уравнением Бернулли, определим полный напор, развиваемый в колесе насоса. Если принять за плоскость сравнения горизонтальную плоскость сечения колеса, то для точек на входе и выходе из него . Допустим, что колесо неподвижно и жидкость движется через него с теми же относительными скоростями, что и во вращающемся колесе. Тогда для невязкой жидкости баланс энергии выражается уравнением:
Во вращающемся колесе за счет работы центробежной силы жидкости сообщается дополнительная энергия А, и уравнение энергетического баланса приобретает вид:
Энергия, сообщаемая центробежной силой 1 кг жидкости
где ω – угловая скорость колеса; r1 и r 2 – радиусы вращения. Учитывая, что и , получим:
Вводя найденное значение А в левую часть уравнения (4), получим:
откуда
Согласно уравнению Бернулли, напор жидкости на входе в колесо и на выходе из него при составит:
и
Откуда теоретический напор, развиваемый лопатками колеса, равен:
Подставив значение из выражения (7), получим:
Примем, что жидкость движется через колесо с бесконечно большим числом лопаток, т. е. все частицы движутся по подобным траекториям. Тогда, согласно рис. 1, зависимость между скоростями частицы на входе в колесо и на выходе из него определится соотношениями:
Вычитая из одного равенства другое, получим:
Подставив в выражение (11) и произведя сокращения, находим окончательное выражение теоретического напора:
Уравнение (15), называемое основным уравнением центробежного насоса, было впервые выведено Л. Эйлером. Оно применимо ко всем центробежным машинам, в том числе к турбокомпрессорам, турбогазодувкам и вентиляторам.
Обычно жидкость поступает на лопатку колеса в радиальном направлении, под углом . Следовательно, и выражение (15) упрощается:
Из параллелограмма скоростей на выходе из колеса (рис. 1) видно, что , откуда
Фактический напор меньше теоретического, так как часть его теряется на преодоление гидравлических сопротивлений внутри насоса, а траектории частиц жидкости при конечном числе лопаток неодинаковы. Поэтому фактический напор насоса равен:
где - гидравлический к.п.д., равный 0,8 - 0,95; - поправочный коэффициент, учитывающий понижение напора при конечном числе лопаток (величина ). Из выражения (15) и (17) следует: чем меньше угол и больше угол , тем больше напор. При и теоретический напор имеет наибольшую величину. Однако с увеличение угла значительно возрастают гидравлические потери. Поэтому центробежные насосы изготовляют с загнутыми назад лопатками (). Если лопатки загнуты вперед, то , имеет положительное значение и
Если лопатки загнуты назад, то будет иметь отрицательное значение и
Наконец, если лопатки расположены радиально, то , и
Таким образом, теоретически наибольший напор может быть достигнут, если лопатки загнуты вперед, и наименьший – если загнуты назад. Производительность насоса, соответствующая расходу жидкости на выходе из колеса при ширине его b2 (рис. 1), составляет:
где - радиальная составляющая абсолютной скорости.
Высота всасывания Всасывание жидкости насосом происходит под действием разности внешнего давления р 0 в приёмном резервуаре и давления р 1 на входе в насос или разности напоров Согласно уравнению Бернулли, разность напоров затрачивается на подъём жидкости на высоту всасывания (см. рис. 2,а), на движение жидкости со скоростью , т.е. создание скоростного напора , и на преодоление гидравлических потерь во всасывающей трубе. Если жидкость засасывается из открытого бака, то внешнее давление равно атмосферному и можно записать равенство:
Чтобы происходило всасывание, давление р 1 должно быть больше давления р t насыщенных паров жидкости при данной температуре. Тогда с учётом приведённого выше равенства условие нормальной работы насоса выразится следующим образом:
откуда
Из выражения (15) следует, что высота всасывания насоса уменьшается со снижением барометрического давления р а и с увеличением давления паров р t. Величина р t возрастает с повышением температуры, поэтому при повышении температуры жидкости допустимая высота всасывания уменьшается. Когда давление р 1 становится равным р t, из жидкости начинают интенсивно выделяться пары и растворённые в ней газы. При этом под действием противодавления р t паров и газов высота всасывания снижается и может достигнуть нуля. Высота всасывания уменьшается также при увеличении скорости жидкости во всасывающей трубе и соответствующем возрастании потерь h вс. Обычно высота всасывания при перекачивании холодных жидкостей не превышает 5-6 м; при перемещении нагретых жидкостей она может быть значительно меньше. Поэтому горячие, а также вязкие жидкости подводят к насосу под некоторым избыточным давлением или с подпором на стороне всасывания (рис. 2,б). Зависимость (15) является общей для всех насосов, хотя процессы всасывания и нагнетания существенно отличаются для насосов различных типов.
Кавитация В случае местных падений давления в насосе ниже давления насыщенного пара жидкости при данной температуре из жидкости начинают выделяться пары и растворенные в ней газы. Пузырьки пара, увлекаемые жидкостью по каналам колеса в область более высоких давлений, быстро конденсируются. Жидкость мгновенно проникает в пустоты, образующиеся при конденсации пузырьков, что приводит к многочисленным мелким гидравлическим ударам, сопровождающимся шумом и сотрясениями насоса. Производительность, напор и к. п. д. насоса при этом резко падают. Описанное явление носит название кавитации и приводит к быстрому механическому и химическому (от действия выделяющихся газов) разрушению насоса. Чтобы избежать кавитации, повышают давление жидкости на входе в насос, уменьшая высоту всасывания или работая с подпором. Кроме того, для повышения стойкости к кавитации колеса насосов изготовляют из высокопрочных материалов.
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Последнее изменение этой страницы: 2021-04-20; просмотров: 119; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.21.34.0 (0.011 с.) |