Головна

Подоба лопатевих нагнітачів

  1.  Класифікація нагнітачів
  2.  Образ і подобу
  3.  Образ і подоба Божа в людині
  4.  Основні робочі параметри нагнітачів
  5.  Паралельне включення нагнітачів.
  6.  Подоба, моделювання, аналогія

Складність гідро- і аеродинамічних процесів, що відбуваються в робочому органі лопастного нагнітача унеможливлює розрахунок його характеристики. Тому вона будується тільки експериментально. Однак при проектуванні нового нагнітача необхідно мати таку характеристику для встановлення його експлуатаційних можливостей. Теорія подібності дозволяє, вибравши існуючий (модельний) нагнітач, отримати розміри робочого органу проектованого (натурного) нагнітача, відповідні необхідної характеристиці. Значно дешевше буває (особливо при проектуванні потужних нагнітачів) виготовити модель істотно менших розмірів і провести її випробування. Теорія подібності дозволяє, випробувавши модель проектованого нагнітача, передбачити робочі параметри натурного.

Як же позначається зміна частоти обертання приводу і геометричних розмірів нагнітача на його характеристиці? Відповідь на це питання можна отримати за допомогою теорії гідродинамічної подібності, яка стверджує, що дві машини будуть гидродинамически подібні, якщо для них виконуються три умови.

1. геометрична подібність, Згідно з яким необхідно існування пропорційності відповідних розмірів нагнітача. Нехай є натурний нагнітач, діаметр колеса якого D, Ширина колеса b і т. д., т. е. все параметри, що характеризують роботу натурної машини (на якій з тих чи інших причин ми не можемо провести експеримент), матимуть індекс «н». Параметри модельного нагнітача будемо позначати індексом «м». Тоді умова геометричної подоби запишеться у вигляді

.  (1.46)

Індекс «1» ставиться до входу в робоче колесо, а індекс «2» до виходу.

2. кинематическое подобу, Яке передбачає пропорційність швидкостей в подібних точках потоку. Це означає, що ми маємо право записати

.  (1.47)

де wo- Кутова швидкість обертання валу колеса нагнітача пов'язана з частотою обертання валу n співвідношенням wo= 2 p n і окружною швидкістю U2 = wo R2.

З кінематичного подоби слід рівність кутів установки лопаток на вході і виході з робочого колеса b = b и b = b.

3. динамічне подобу, Яке передбачає подобу сил в подібних точках потоку. Якщо процесі враховуються сили інерції F, сили тяжіння G, сили в'язкого тертя T і так далі, то:

 (1.48)

З динамічного подоби слід рівність ККД натури і моделі (?н = ?м).

Геометричне і кінематичне подоба здійснюється легко. Динамічне подобу здійснюється важче, а іноді зовсім не можливо. Наприклад, динамічне подобу сил інерції і в'язкості вимагає, щоб числа Рейнольдса були однакові для натури і моделі: Reн = Vн dн/ nн = Vм dм/ nм = Reм.

Якщо розміри моделі зменшити в десять разів, а швидкості в п'ять разів, то для динамічного подоби необхідно вибрати модельну рідину, в'язкість якої в п'ятдесят разів менше в'язкості натурної рідини. А таких рідин в природі немає, тому в цьому випадку динамічне подобу не можливо. Але в деяких випадках гідродинамічні процеси не залежать від деяких сил. Наприклад, при великих числах Рейнольдса втрати напору не залежить від сил в'язкості (на практиці це зустрічається при русі повітря в вентиляційних системах або при русі води в водопровідних трубах), тому динамічний подобу під силу в'язкості можна не вимагати. Але при русі рідин з великою в'язкістю, якщо не виконується динамічне подобу необхідно перераховувати ККД нагнітача.

Подача нагнітача визначається виразом: для вентилятора

 Q = w2 c2r = P D2 b2 c2r,  (1.49)

де w2 - Площа вихідного перетину колеса нагнітача;

D2 - Діаметр вихідного перерізу;

b2- Ширина вихідного перетину;

c2r - Радіальна складова швидкості.

Ставлення подач натурного і модельного нагнітачів складе для вентилятора з урахуванням першого (1) і другого (2) умовами гідродинамічної подібності:

 (1.50)

Для визначення формул перерахунку тисків скористаємося рівнянням Ейлера.

 (1.51)

У цьому випадку відношення тисків натурного і модельного нагнітачів одно відповідно до умовою (2):

 (1.52)

Для отримання формул перерахунку потужності скористаємося виразом:

 N = rgHнQ  (1.53)

Відносини подач і напорів визначені відомими виразами (7) і (8), тому формула перерахунку потужності набуде вигляду:

 (1.54)

Формули перерахунку подачі (1.50) тиску (напору) (1.52) І потужності (1.54), отримані на основі теорії подібності, дозволяють перераховувати параметри, що визначають роботу нагнітачів при зміні кутової швидкості обертання колеса нагнітача wo (Або по частоті обертання валу n), Діаметра робочого колеса і щільності переміщуваного середовища, а також характеристики натурних нагнітачів, отримані на модельних установках.

напір насоса H пов'язаний з повним тиском співвідношенням P = r g H. Подача насосів позначається Q. Тоді формули перерахунку візьмуть вигляд:

 (1.55)
 (1.56)
 (1.57)
 (1.58)

Коефіцієнт швидкохідності ns. В даний час широко застосовується метод проектування нових нагнітачів шляхом перерахунку за формулами подібності. Для користування цим методом необхідно розробити параметр, який служив би критерієм подібності, який не залежав би від діаметра колеса і був би однаковий для всіх подібних нагнітачів. Критерій подібності не має розмірності, тому з розмірних параметрів нагнітача тиску P, продуктивності L, Щільності рідини r і частоті обертання валу в оборотах на хвилину nм можна скласти наступну безрозмірну комбінацію, яку і можна назвати коефіцієнтом швидкохідності:

 (1.59)

де c - постійне безрозмірне число. Історично склалося так, що для насосів і вентиляторів це число вибиралося різним. Тому формула (1.59) для вентилятора при стандартних умовах (r = 1,2 кг / м3) Набуде вигляду

 (1.60)

для насосів P = r g H. Підставляючи чисельне значення g в (1.59) отримаємо

 (1.61)

У цих формулах частота обертання валу n підставляється в об / хв, а кутова швидкість обертання валу wo - Рад / сек. Іноді для насосів коефіцієнтом швидкохідності називають таку частоту обертання геометрично подібного насоса, який при напорі Н = 1 м має подачу Q = 0,075 м3/ с при максимальному ККД. Коефіцієнт швидкохідності для подібних нагнітачів однаковий і не залежить ні від діаметра колеса, ні від частоти обертання. Для відцентрових насосів ns <80, Для радіальних вентиляторів ns = 6 - 120 і для осьових вентиляторів ns = 120 - 300.

Користуватися повними характеристиками, незважаючи на їх простоту і наочність, не зовсім зручно, оскільки кожна повна характеристика відповідає тільки одній частоті обертання робочого колеса. Тому для підбору нагнітачів переважне поширення набули універсальні характеристики, Які можуть бути індивідуальними, суміщеними и безрозмірними.




 Схема і принцип дії радіально-поршневого насоса |  Схема і принцип дії струминного нагнітача. |  Основні робочі параметри нагнітачів |  Приклад 1.1. |  Приклад 1.2. |  Приклад 1.3. |  Розрахунок характеристики мережі |  Кінематика потоку в робочому колесі нагнітача |  Рівняння Ейлера для роботи лопатевого колеса |  Теотеріческая характеристики лопатевих нагнітачів |

© um.co.ua - учбові матеріали та реферати