|
Каналы, подводящие жидкость с
определенной скоростью к рабочему колесу, именуют подводами. К ним
предъявляются специфические конструктивные и гидромеханические требования.
Конструкция подводов должна обеспечивать осесимметричный поток жидкости к
колесу с равномерным распределением скоростей с таким расчетом, чтобы
создавалось установившееся относительное движение в проточной части рабочего
колеса. Гидравлические потери на входе должны быть минимальными, поэтому
диаметр всасывающего трубопровода делают большего размера, чем напорного. Во
входном патрубке диаметр делают меньше, чем во всасывающем трубопроводе,
чтобы скорость «жидкости в нем возрастала на 15—20% и была равной или близкой
скорости относительного движения потока в рабочем колесе. Потери во
всасывающем трубопроводе при этом становятся минимальными. Часто к подводам
предъявляются требования предварительной закрутки потока при входе в колесо.
Подводы конструктивно выполняются следующих видов: конический прямой патрубок
(конфузор), применяемый в насосах консольной конструкции. Этот подвод
наиболее целесообразен с точки зрения формирования осесимметричного потока
при входе в рабочее колесо;
коленообразный входной патрубок. Хотя он и не обеспечивает
осесимме- тричного и равномерного потока, однако конструктивно прост и часто
применяется в насосах;
спиральный входной патрубок. Этот тип подвода имеет
наибольшее распространение. В кольцевой части патрубка при входе потока в
колесо целесообразна постановка радиального ребра, препятствующего созданию
осевого вихря на входе в колесо.
Конструктивно необходимо обеспечить минимальные размеры,
простоту изготовления. Внутренние поверхности каналов должны быть хорошо
обработаны.
Проведенные испытания центробежных насосов различных
конструкций показывают, что форма подводов мало влияет на кавитационные и
напорные характеристики. Изменение этих параметров для различных форм подвода
находится в пределах ±2,5—3%.
В многоступенчатых насосах с лопаточными отводами подвод
потока к колесу производится переводными каналами. Скорость в них принимается
равной 0,8—0,85 скорости входа в колесо.
Каналы в корпусе насоса, предназначенные для сбора
жидкости, выходящей из рабочего колеса и преобразования кинетической^энергии
потока в энергию давления, называют отводящими устройствами. Отводящие
устройства снижают скорости потока от 50—100 м/с на выходе из колеса до 6—12
м/с в напорном патрубке. Если не обеспечить плавности перехода скоростей иа
рабочего колеса в напорный патрубок, то при работе насоса могут возникнуть
большие гидравлические потери и гидравлические удары, опасные для напорных
трубопроводов.
Отводящие устройства должны осуществлять следующие
функции: преобразование кинетической энергии потока жидкости, выходящей из
рабочего колеса, в потенциальную в условиях уменьшения скоростей (течение в
диффу- зорном канале); \
сбор жидкости, выходящей нерабочего колеса, направление
ее- к выходному патрубку или колесу следующей ступени;
изменение момента скорости по контуру, охватывающему
колесо (циркуляцию по контуру.
Спиральные и кольцевые отводы, называемые боковыми (так
как отводят жидкость от оси в бок), выполняют только две первые функции
отводов. Спиральный отвод ( 2.11) выполняется в виде спирального канала,,
площадь сечения которого постепенно нарастает (сечения 1—8), и диффузора.
Отводы в виде направляющих аппаратов— осевые отводы,
отводяшие- жидкость от одного колеса и подводящие вдоль оси к следующему,
осуществляют все функции отводов.
На протяжении длительного времени рабочее колесо считалось
основным рабочим органом насоса, полностью определяющим все его
энергетические качества. Однако в последние годы во ВНИИГидромаш профессором
С. С. Рудневым совместно с сотрудниками проведены исследования, результаты
которых радикально изменили взгляд на отвод как на второстепенное устройство
насоса.. Ими показано, что отвод имеет не меньшее значение, чем рабочее
колесо. И если рабочее колесо определяет энергию, передаваемую жидкости от
привода, то отвод в значительной степени обусловливает гидравлические потери
и, стало* быть, гидравлический к. п. д. насоса и оптимальный режим его
работы. Для выяснения роли отвода в работе насоса профессором С. С. Рудневым
составлен баланс энергии центробежного насоса по экспериментальным данным с
подразделением потерь на гидравлические, возникающие при движении жидкости по
всей проточной части — подводу, рабочему колесу и отводу, объемные и ме
ханические. На основе баланса мощности показано, что механические
и объемные потери не имеют минимума, их относительное значение уменьшается с
увеличением подачи насоса. Гидравлические же потери в насосе имеют минимум в
онределенной зоне "подач. Следовательно, только гидравлический к. п. д.
имеет максимум. ,
В исследованиях показано, что потери напора в колесе и
подводе с увеличением подачи растут, не имея минимума; потери^ напора в
отводе при подаче,, близкой к оптимальной, имеют -минимум; при подачах,
отличных от оптимальных, потери в отводе быстро растут, зачастую превышая
потери в колесе. Зона минимальных потерь в отводе является зоной
максимального гидравлического к. п. д. насоса.
Таким образом, именно отвод определяет оптимальный режим
насоса.
Рассмотрим «свободный поток» в отводе (см. 2.11),
ограниченном только боковыми стенками в виде поверхности вращения. Выделим
меридианными сечениями ажЪ элемент струйки сечением А/. Применив к
выделенному объему уравнение моментов количества движения относительно оси
насоса, можно показать, что в свободном потоке момент внешних сил,
приложенных к поверхности струйки, равен нулю. На частицы жидкости не
действуют никакие силы, момент количества движения частиц и момент скорости
постоянны.
Лопаточные отводы нашли широкое применение в конструкциях
насосов высокого давления, в основном во многоступенчатых насосах. В насосе
5МС-7 х X 10 (см. 2.3) роль лопаточного отвода выполняет направляющий
аппарат. В лопаточных отводах происходит увеличение энергии давления из-за
снижения кинетической энергии вращательного движения частиц жидкости. Лопаточные
отводы рассчитывают по методу А. А. Ломакина или К. Пфлейдерера.
|