Действительные характеристики
Слайд 2
ВИХРЕВЫЕ НАСОСЫ
Способ действия вихревого насоса
Конструктивная схема вихревого насоса показана на рис. 15.1.
|
| а – рабочее колесо; б – лопасти рабочего колеса; в – межлопастные каналы; г – отвод; д – всасывающий патрубок; ж – вал рабочего колеса; к – разделитель потока Рисунок 15.1. Конструктивная схема вихревого насоса |
Рабочее колесо а с плоскими радиальными лопастями б, образующими криволинейные каналы в, охватывается отводом г. Внутренний выступ к, входящий в отвод и охватывающий каналы в рабочего колеса, служит для разделения потоков всасывания д и подачи е.
В жидкости, заполняющей межлопастные каналы в, при вращении рабочего колеса развиваются центробежные силы. Они вызывают непрерывное движение жидкости из межлопастных каналов через цилиндрическое сечение 
в отвод г.
Ввиду неразрывности течения жидкость непрерывно втекает в межлопастные каналы из отвода г через плоское кольцевое сечение 
. Таким образом, в отводе образуется вихревое течение, показанное на левой проекции на рис. 15.1 штриховой стрелкой.
Кроме того, в отводе г возникает переносное тангенциальное течение, обусловленное тем, что массы жидкости, выбрасываемые из каналов в в отвод, обладают тангенциальной скоростью 
. Следовательно, принцип работы вихревого насоса состоит в том, что энергия жидкости, протекающей через межлопаточные каналы рабочего колеса, повышается за счет действия центробежных сил в ней; жидкость с повышенной энергией выносится вихревым потоком в отвод и вытесняется далее в напорный патрубок е.
|
|
|
Взамен вытесняемой жидкости происходит непрерывное всасывание ее через патрубок д.
Слайд 3
Основы теории
Теоретические (без учета потерь) значения основных параметров—давления и подачи вихревого насоса —могут быть получены из уравнения количества движения.
|
| Рисунок 15.2. К расчету давления, развиваемого вихревым насосом |
Если полагать приближенно ось отвода прямолинейной, то по схеме на рис. 15.2 уравнение количества движения для потока, выходящего из колеса в отвод,
где q – расход через межлопаточные каналы на единице длины отвода, м3/(с×м);
– среднее значение тангенциальной составляющей абсолютной скорости на выходе из межлопаточных каналов в отвод, м/с;
– средняя скорость потока в отводе, м/с.
Следовательно,[1]
Слайд 4
Из (15.1) видно, что давление в отводе нарастает в направлении движения пропорционально длине отвода.
Интегрирование (15.1) дает теоретическое повышение давления на длине 
отвода
Теоретическое повышение напора на длине отвода
|
|
|
Расход в сечении отвода 
, поэтому (15.2) приводит к следующему уравнению теоретической характеристики вихревого насоса
Вследствие постоянства q и по длине отвода уравнение (15.3) графически изображается прямой линией (рис. 15.3).
|
| Рисунок 15.3. Характеристики теоретического и действительного напоров вихревого насоса (к уравнению 15.3) |
Потери напора в проточной полости насоса пропорциональны квадрату подачи, поэтому, построив на графике на рис. 15.3 характеристики потерь напора 
, вычитанием ординат получаем характеристику действительного напора 
.
Слайд 5
Полезная теоретическая мощность вихревого насоса
или, учитывая (15.3),
|
| Рисунок 15.4. Характеристики мощностей и КПД вихревого насоса |
Это уравнение графически изображается квадратичной параболой с осью, параллельной оси ординат. Очевидно, что
Максимум 
находится дифференцированием по 
Отсюда получим значение , при котором достигается 
Максимальное значение по уравнению (15.4)
где 
— масса жидкости, проходящей в 1 с через межлопаточные каналы рабочего колеса.
Характеристика 
показана на рис. 15.4.
Слайд 6
Рабочее колесо вихревого насоса увеличивает тангенциальную составляющую скорости жидкости, проходящей через него, от до ; составляющая скорости вихревого течения в отводе и рабочем колесе по условию неразрывности сохраняется постоянной. Поэтому мощность, затрачиваемую рабочим колесом вихревого насоса, можно вычислить как разность секундных кинетических энергий потока на выходе и входе
|
|
|
Значения 
для характерных подач, использованных при построении графика ,
По этим данным построен график 
(рис. 15.4).
Ввиду того что — полезная теоретическая мощность, а — теоретическая мощность, затрачиваемая колесом, внутренний КПД вихревого насоса вычисляется как отношение к , определяемое по (15.4) и (15.5),
Окончательное выражение для 
получается подстановкой в последнее равенство
Величины для некоторых значений :
Характеристика внутреннего КПД показана на рис. 15.4 штриховой линией.
Внутренние потери энергии, обусловленные передачей энергии от рабочего колеса потоку жидкости в отводе, представляются отрезками ординат между кривыми и .
Из изложенного следует, что при постоянной частоте вращения рабочего колеса внутренние потери энергии в вихревом насосе тем больше, чем меньше подача. Следовательно, эксплуатация вихревого насоса в режиме значительного дросселирования нежелательна.
|
|
|
Слайд 7
Действительные характеристики
Кроме внутренних потерь, свойственных процессу передачи энергии от рабочего колеса потоку в отводе и оцениваемых внутренним КПД по (15.6), в вихревых насосах наблюдаются объемные, гидравлические и механические потери энергии.
Объемные потери энергии здесь значительны и составляют до 20 % энергии, подводимой к валу вихревого насоса. Они обусловлены перетеканием жидкости через зазоры между поверхностями разделителя к (см. рис. 15.1) и кромками лопастей б рабочего колеса из полости напорного патрубка в полость всасывания вследствие неравенства давлений (p2 > p1) .
Гидравлические потери энергии возникают вследствие трения и вихреобразования при поступательном и циркуляционном движениях жидкости в криволинейном отводе вихревого насоса. Ввиду того что скорости этих движений значительны, гидравлические потери энергии составляют до 30% энергии на валу.
Механические потери, как и в центробежных насосах, обусловлены трением в сальниках и подшипниках и трением нерабочих поверхностей колеса насоса о жидкость в осевых зазорах. Эти потери составляют до 10 % подводимой к насосу энергии.
|
| Рисунок 15.5. Характеристики вихревого насоса ЭВ-2,7 |
Столь значительные потери энергии приводят к тому, что при наиболее благоприятных для вихревых насосов режимах высокой подачи КПД, учитывающий все потери в лучших конструкциях, не превышает 0,5.
На рис. 15.5 показаны опытные характеристики вихревого насоса ЭВ-2,7. Максимум КПД для него составляет всего 32 %.
Дата добавления: 2022-12-03; просмотров: 20; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!