Действительные характеристики центробежных нагнетателей.

При течении реальных вязких сред через проточную полость нагнет., всегда существует гидравлические потери.

∆H_пот~с²/2g

с=Q/F

∆H_пот~Q²

При увеличении подачи нагнетателя гидравлич. потери возрастают пропорционально её квадрату.H_дейст<H

В зависимости от угла β₂ сущ. 2-е типичные формы напорных хар-к:

1. Напорная характеристика с максимом

Зависимость H(Q) имеет неоднозначный характер и с этим связана неустойчивость работы нагнетателя в диапазоне от H_xx(холост. ход) до H_max

В этом диапазоне подача может самопроизвольно меняться. Такой тип характеристики нежелателен.

2. Падающая напорная характеристика

Данная хар-ка характерна для β₂<40

Здесь есть однозначное соответствие H и Q что всегда обеспеч. устойчив. работу.

 

 

19. Подобие нагнетателей. Два нагнетателя будут подобными, если выполн. 3 услов.:

1)геометр. подобие в соответствующие размеры нагнетателей пропорц. друг другу D₂’/D₂=b₂’/b₂=D₁’/D₁=δ_c. 2)кинематич. подобие предусм. пропорц. Скоростей в сходственных точках потока U₂’/U₂=c_2u’/c_2u=c_1r’/c_1r=δ_c α₁=α₁’, α₂=α₂’.

3)равенство углов установки лопаток на входе и выходе β₁=β₁’, β₂=β₂’

Q=πD₂b₂c_2rη_{объемное} ; Q’=πD₂’b₂’c_2r’η_об’.

Q’/Q=πD₂’b₂’c_2r’η_об’/ πD₂b₂c_2rη_об

Q’/Q=(D₂’/D₂)³ n’/n η_об’/η_об – соотношение потока для подачи. Для данного нагнетателя D₂’=D₂

Q’/Q= n’/n η_об’/η_об

H=u₂c_2u η_г/g; H’=u₂’c_2u’η_г’/g

H’/H=u₂’c_2u’η_г’/ u₂c_2u η_г

c_2u’/ c_2u=u₂’/u₂= πD₂’n’/ πD₂n

H’/H=(D₂’/D₂)² (n’/n) ²η_г’/η_г Для напора зависимость от частоты квадратичная D₂’=D₂

H’/H=(n’/n)² η_г’/ η_г

p’/p=ρ’/ρ(D₂’/D₂)² (n’/n) ²η_г’/η_г ; D₂’=D₂

p’/p=ρ’/ρ (n’/n) ²η_г’/η_г

N_n=pQ=ρQgH

N’/N=ρ’/ρ(D₂’/D₂)⁵ (n’/n) ³η_м’/η_м ; D₂’=D₂ ρ’=ρ

N’/N= (n’/n) ³η_м’/η_м

 

 

20.К-т быстроходности. Тип рабочих колес различной быстроходности. К-т быстр.(n_s)-такая частота вращен. геомтр-подобного нагнетателя, кот. При напоре (H_s=1м) и имеет подачу Q_s=0,075(м³/с). 1-ый нагнетат.: n,D₂,Q,H; 2-ой нагнетатель:n_s,D_2s,Q_s,H_s. Соотношение подобия H/H_s=(D₂/D_2s)²*(n/n_s)² (*) Q/Q_s=(D₂/D_2s)³*n/n_s. (**); (**)/(*)^3/2. Подставл., получ. n-частота вращ. [об/мин];H-напор[м];Q-подача[м³/с]. К-т быстроходности n_s явл. Критерием подобия, что означает, если 2 нагнетателя имеют различные параметры n,Q,H, но одинаковые значения n_s, то они явл. подобными, либо работают в одинаковых режимах. В зависимости от к-та n_s, все рабочие колеса лопостных машин подраздел. на 5 групп: (тихоходное, нормальной быстроходности, быстроходное, диагональное, осевое).Каждому из приведенного типа колеса соответствуют определенные форма колеса и соотношение D₂/D₀. При малых Q и больших H, соотв. Малым значениям n_s, колеса имеют узкую проточную полость и самое большое отношение D₂/D₀.

 

 

 

22. Универсальные характеристики нагнетателей. При подборе на­гнетателей наибольшие удобства и наглядность представляют ха­рактеристики, построенные для каждого нагнетателя при разной частоте вращения. Их строят в обычных координатах р—Q (рис.III.16), нанося кривые р—Q для различных частот вращения и кривые, соединяющие точки с одинаковыми значениями h (кривые h-Q).

Верхняя кривая р—Q обычно соответствует наибольшей допу­стимой частоте вращения по соображениям прочности, а нижняя кривая h —Q определяет условия работы нагнетателя без сети при Q = Q _mах, т. е. р = р _дин. Нами уже было выяснено, что в особых ус­ловиях работы при последова­тельном соединении возможна работа при режимах, которым соответствуют на диаграмме то­чки, лежащие ниже этой кри­вой. Но такая работа лишь в ред­ких случаях может оказаться целесообразной, так как в зоне режимов Q > Q _max значения КПД низки.

 

III. 16. Универсальная характерис­тика

 

 

25.Параллельное влючение нагнетателей производится в случае при необх. увеличения подачи,если при увеличении частоты вращ. раб. Колеса не достичь требуемый для потребителя расход.

Различают полностью параллельное включение (рис. 6.1, а) и полупараллельное включение (рис. 6.1, б и 6.1, в).

Давление, развиваемое при совместной работе, одинаково для обоих вентиляторов (р ₁ = р ₂ = р _Σ). Суммарная же подача при совместной работе двух нагнетателей равна сумме подач нагнетателей при давлении в трубопроводе р _Σ: Q _Σ = Q ₁ + Q ₂.

Таким образом, суммарная напорная характеристика двух и более параллельно включенных нагнетателей строится путем суммирования подач одновременно работающих нагнетателей при постоянном давлении.

На рис. 6.2 приведены напорные характеристики p ₁(Q) и p ₂(Q) двух вентиляторов и суммарная характеристика, построенная по указанному правилу. Здесь же приведены характеристики трех сетей p _с(Q), различающихся гидравлическим сопротивлением.

Рис. 6.2

Целесообразность параллельного включения вентиляторов определяется характеристикой сети, а именно, ее гидравлическим сопротивлением.

При совместной работе двух вентиляторов на сеть 1 точка А является рабочей точкой. Она определяет давление в сети р _S и суммарную производительность Q _S двух одновременно работающих вентиляторов. Суммарное давление, создаваемое двумя вентиляторами, равно давлению каждого из одновременно работающих вентиляторов р _S = р _1С = р _2С. Режим работы каждого из вентиляторов при совместной работе определяется точками В₁ и В₂. В соответствии с этим каждый из вентиляторов при совместной работе имеет производительность Q _1С и Q _2С. Потребляемая мощность и КПД каждого из вентиляторов при совместной работе определяются при данных производительностях по пересечению вертикальных линий, проходящих через точки В₁ и В₂, с индивидуальными характеристикам мощности и кпд (на рисунке не показано).

При отключении одного из вентиляторов рабочая точка из положения А вдоль характеристики сети сместится в т. А₁ либо т. А₂. Эти точки описывают режим работы каждого из вентиляторов при раздельной работе на сеть 1 и параметрами вентиляторов являются соответственно р _1Р, Q _1Р и р _2Р, Q _2Р.

Из графика видно, что параллельное включение двух вентиляторов приводит к увеличению производительности. Однако, чем больше гидравлическое сопротивление сети (т.е. чем круче характеристика сети), тем достигается меньшее увеличение производительности при параллельном включении. Следовательно, параллельное включение нескольких вентиляторов для работы на сеть с пологой характеристикой является целесообразным. Такой режим работы возможен на участке суммарной напорной характеристики правее точки С.

При работе на сеть 2 режим совместной работы определяется точкой С. Видно, что включение в параллельную работу вентилятора с характеристикой р ₂(Q) бесполезно, т.к. суммарная производительность равна производительности, которую имеет при индивидуальной работе на ту же сеть первый вентилятор.

При работе на сеть с крутой характеристикой 3 (область напорной характеристики левее точки С) совместная работа вентиляторов нецелесообразна и даже вредна. Точки К₁ и К₂ определяют режимы работы каждого из вентиляторов при их одновременной работе на сеть 3. Второй вентилятор имеет отрицательную производительность (т. К₂), и это означает, что воздух движется через этот вентилятор в отрицательном направлении. Производительность первого вентилятора имеет положительное значение. Таким образом, параллельное подключение второго вентилятора для работы на сеть 3 приводит к не увеличению, а к уменьшению производительности. Чтобы такого не происходило, для работы на сеть с крутой характеристикой целесообразно совместное параллельное включение вентиляторов с одинаковыми напорными характеристиками.При параллельном включении вентиляторов суммарный КПД определяется выражением

.

 

27.последовательное включение нагнетателей производится с целью увеличения давления. Иногда последовательное включение нагнетателей применяется из-за того, что для достижения необходимого давления требуются слишком высокие окружные скорости рабочего колеса, которые могут быть причиной разрушения колеса.

Схема последовательного включения нагнетателей приведена на рис. 7.1. При последовательным включении одно и то же количество среды последовательно перемещается всеми нагнетателями, а давление, необходимое для преодоления сопротивления всей сети, равно сумме давлений, создаваемых каждым нагнетателем.

Анализ совместной работы последовательно включенных центробежных нагнетателей не зависит от числа включенных машин, и поэтому ниже рассматривается работа двух нагнетателей.

Суммарная напорная характеристика при совместной работе получается путем алгебраического сложения давлений каждого нагнетателей при одной и той же производительности.

Суммарная работа в сети двух одинаковых последовательно включенных вентиляторов иллюстрируется на рис. 7.2. Общая подача и давление определяются по пересечению суммарной напорной характеристики с характеристикой сети (точка А).

Рис. 7.2

Давление каждого из совместно работающих вентиляторов определяется по пересечению их индивидуальных характеристик с ординатой, проведенной через точку А пересечения суммарной характеристики вентиляторов с характеристикой сети (рис. 7.2). На этом рисунке режим работы каждого из вентиляторов при одновременной работе на сеть характеризуется точкой В. Режимам работы каждого из вентиляторов при их раздельной работе на сеть соответствует точка А₁. Видно, что при одновременной работе двух последовательно включенных одинаковых вентиляторов давления каждого в два раза меньше общего давления. Подача же двух вентиляторов равна подаче каждого из них, но больше, чем у одного вентилятора при изолированной его работе.

28.При работе насоса иногда может нарушиться нормальный режим работы и возникнуть кавитация. Кавитацией называется образование пузырьков газа в объеме движущейся жидкости при снижении гидростатического давления и схлопывание этих пузырьков внутри жидкости в зоне, где давление повышается. В центробежных насосах кавитация может возникнуть на лопат-ках вблизи входных кромок, где пониженное давление и макси-мальная скорость потока жидкости.Чтобы не возникала кавитация, давление на входе в насос всегда должно быть больше давления парообразования р_t перекачиваемой жидкости при данной температуре. При несоблюдении этого усло-вия жидкость вскипает, и нарушается нормальная работа насоса.

Высота всасывания равна

H_BC=(p_атм-p_н)/ρg - c_н²/2g -∑H_пот

предельная высота всасывания определяется вы-ражением

Н_вс^пред=(p_атм-p_t)/ρg - c_н²/2g -∑H_пот - σH

атмосферное давление р _атм и давления на входе в насос р _н , динамического напора жидкости с _н²/2g и гидравлические сопротивления Δ H _пот во всасывающей трубе.

Высота всасывания зависит от давления на поверхности всасы-ваемой жидкости. Если резервуар открытый, то она зависит от атмосферного давления, и, как следствие, от высоты местности над уровнем моря.Предельная высота всасывания зависит от давления на поверх-ности всасываемой жидкости, от ее температуры, подачи и характе-ристик трубопровода на участке всасывания.

При некоторых условиях высота всасывания может стать отри-цательной, что требует установки насоса ниже уровня всасываемой жидкости.