Схема течения потока в рабочем колесе с конечным числом лопаток
Действительное распределение относительных скоростей в канале колеса конечных размеров не может быть осесимметричным. Силовое взаимодействие между лопаткой и потоком определяет конечную разность давлений (и других параметров) по обе стороны лопатки. На поток, протекающий через канал, помимо центробежных сил, вызывающих вращения колеса, действуют силы, вызванные кривизной канала, силы Кориолиса и другие. Кроме того, при течении вязкой жидкости к этим факторам прибавляется еще и влияние касательных сил трения о стенку канала, а также влияние не одинаковых условий в пограничном слое потока на рабочей и нерабочей сторонах лопатки.
Можно и несколько иным способом качественно установить распределение относительных скоростей в поперечном сечении канала рабочего колеса. Течение газа в каналах вращающегося рабочего колеса можно представить в виде потока, движущегося через неподвижные каналы ( = 0) (рис.7а), на который накладывается поток во вращающемся колесе с закрытым и входом и выходом (рис.7б). Циркуляционное (вращательное) течение такого рода в межлопаточном канале называется осевым вихрем. Появление такого движения связано с тем, что, как известно, в идеальной (не имеющей вязкости) жидкости вихри не могут возникать или исчезать. Поэтому вихрь, вызванный вращением рабочего колеса, должен быть компенсирован вихрем в жидкости с обратной угловой скоростью. В реальной жидкости (или газе), обладающей вязкостью, также возникает вихревое движение, но несколько замедленное из-за действия сил трения. Распределение скоростей в таком вихревом движении показано в правом канале на рис.7б. Результирующее распределение скоростей в канале вращающегося колеса, когда расходная составляющая скорости превышает максимальную скорость циркуляционного течения, показано на рис.7в. Относительная скорость как в канале, так и на выходе из колеса определяется как векторная сумма средней скорости движения жидкости, определяемой расходом, и скоростью циркуляционного движения, вызванного вращением массы жидкости, заполняющей колесо, с угловой скоростью . Таким образом, осевой вихрь и кривизна межлопаточного канала приводят к неравномерному распределению скоростей как в поперечном, так и в цилиндрическом сечениях канала. Эта неравномерность наблюдается и в выходном сечении канала (на наружном диаметре) по шагу между лопатками. Особенно важное значениеимеет то обстоятельство, что из-за действия осевого вихря вектор скорости в любой точке на выходе из колеса отклоняется от направления, соответствующего касательной к лопаткам, в сторону, противоположную направлению вращения колеса. Из изложенного следует, что напор лопастного колеса, рассчитанный по схеме бесконечного числа лопаток, не совпадает с опытным значением теоретического напора Нт. Однако различие между и Нт, когда лопатки расположены достаточно часто и можно говорить о наличии каналов между ними, может быть учтено специальной поправкой на несоответствие расчетной схемы реальному течению Нт , где – поправочный коэффициент на конечное число лопаток Рис. 8. Треугольники скоростей на выходе рабочего колеса ЦБК без и с учетом конечного числа лопаток На рис.8 треугольник скоростей на выходе из рабочего колеса при бесконечном числе лопаток показан пунктиром, а осредненный треугольник скоростей при конечном числе лопаток сплошными линиями. Как видно из рис.8, тангенциальная проекция абсолютной скорости в треугольнике скоростей при конечном числе лопаток меньше, чем при бесконечном их числе , причем , , и что является результатом изменения направления и величены относительной скорости (от до ), а значит, и величены и направления абсолютной скорости (от до с2). Следовательно, теоретический напор при бесконечном числе лопаток уменьшается до при конечном числе лопаток. Последний при , равном 0, может быть найден как Уменьшение работы (напора) по сравнению с можно определить, вводя коэффициент влияния конечного числа лопаток : , откуда HT = = Очевидно, что HT< , а следовательно, , поскольку Величина зависит от геометрических параметров колеса (z, и параметров потока. Влияние конечного числа лопаток (напора) было теоретически рассмотрено многими авторами - А. Стодола, К. Пфлейдерером, Б. Экком, Г.Ф. Проскура, Ц.К. Казанджаном и др. Следует заметить, что все формулы, предложенные для определения , имеют приближенный характер. Ни одна из них не учитывает влияние на коэффициент таких величин и условий, как относительная ширина колеса , тип диффузора, степень удаления лопаточного диффузора от колеса и др. Однако исключительная простота расчета по элементарной теории согласно схеме бесконечного числа лопаток с последующей поправкой на конечное число лопаток делает этот метод расчета и ныне наиболее распространенным применительно к густым решеткам лопаток. В ряде работ формула функции HT= устанавливается приближенно, теоретическим путем и затем корректируется по данным опыта. На практике наиболее часто пользуются приближенными формулами указанных авторов. С помощью этих формул находится коэффициент учета конечного числа лопаток (значок * относится к , определяемому теоретическим путем). По А. Стодола ,
где – коэффициент расхода комперсора.
По К. Пфлейдеру , где k=1,2. По Г.Ф. Проскуре , где . По П.К. Казанджану (для о) , где – средний диаметр входа в колесо. Таким образом, определив по одной из приближенных формул или из опыта, можно найти HT, и, использовав уравнение неразрывности для определения и зная частоту вращения колеса, построить треугольник скоростей на выходе из рабочего колеса. В практике отечественного компрессоростроения наиболее достоверные значения коэффициента конечного числа лопаток ,полученные по данным В.И. Дмитриевского, представлены в табл. 1.
Таблица 1 Значение коэффициента конечного числа лопаток рабочего колеса ЦБК
Популярное: Организация как механизм и форма жизни коллектива: Организация не сможет достичь поставленных целей без соответствующей внутренней... Личность ребенка как объект и субъект в образовательной технологии: В настоящее время в России идет становление новой системы образования, ориентированного на вхождение... Генезис конфликтологии как науки в древней Греции: Для уяснения предыстории конфликтологии существенное значение имеет обращение к античной... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (658)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |