Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Исследование и разработка осевого насоса с регулируемым направляющим аппаратом на входе рабочего колеса Кхин Маунг Эй

Исследование и разработка осевого насоса с регулируемым направляющим аппаратом на входе рабочего колеса
<
Исследование и разработка осевого насоса с регулируемым направляющим аппаратом на входе рабочего колеса Исследование и разработка осевого насоса с регулируемым направляющим аппаратом на входе рабочего колеса Исследование и разработка осевого насоса с регулируемым направляющим аппаратом на входе рабочего колеса Исследование и разработка осевого насоса с регулируемым направляющим аппаратом на входе рабочего колеса Исследование и разработка осевого насоса с регулируемым направляющим аппаратом на входе рабочего колеса Исследование и разработка осевого насоса с регулируемым направляющим аппаратом на входе рабочего колеса Исследование и разработка осевого насоса с регулируемым направляющим аппаратом на входе рабочего колеса Исследование и разработка осевого насоса с регулируемым направляющим аппаратом на входе рабочего колеса Исследование и разработка осевого насоса с регулируемым направляющим аппаратом на входе рабочего колеса
>

Данный автореферат диссертации должен поступить в библиотеки в ближайшее время
Уведомить о поступлении

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - 240 руб., доставка 1-3 часа, с 10-19 (Московское время), кроме воскресенья

Кхин Маунг Эй. Исследование и разработка осевого насоса с регулируемым направляющим аппаратом на входе рабочего колеса : диссертация ... кандидата технических наук : 05.04.13.- Москва, 2006.- 111 с.: ил. РГБ ОД, 61 06-5/1267

Содержание к диссертации

Введение

Глава 1. Расчет прогнозной характеристики осевого насоса с регулируемым направляющим аппаратом на входе 12

1.1. Математическая модель осевого насоса 12

1.2. Расчет теоретической и действительной напорной характеристики осевого насоса в зависимости от угла лопасти направляющего аппарата 27

1.2.1. Напор при нулевом расходе Нто 27

1.2.2. Напорно-расходная характеристика 29

1.2.3. Определение расхода отрыва потока 38

1.3. Решение системы уравнений Навье-Стокса 40

1.4. Сравнение расчетных результатов, полученных по трем методикам 43

Глава 2. Экспериментальное исследование осевого насоса . 46

2.1. Объект экспериментального исследования насоса типа HP 46

2.2. Схема установки, описание экспериментального стенда и физическая картина течения 47

2.3. Средств измерения и оценка погрешности измерений 50

2.4. Оценка погрешности измерений 51

2.5. Сравнение результатов экспериментального и теоретического исследования 57

Глава 3. Методика расчета и профилирование осевого насоса с регулируемым направляющим аппаратом 59

3.1. Введение 59

3.1.1. Циркуляция 59

3.1.2. Подъемная сила профиля. 59

3.1.3. Форма потока в осевом насосе 60

3.2. Теоретические предпосылки для расчета осевого колеса... 63

3.2.1. Геометрические параметры профилей в решетке... 63

3.2.2. Гидродинамические параметры профилей в решетке 63

3.2.3. Энергетические характеристики решетки профилей 66

3.3. Определение основных размеров рабочего колеса 67

3.3.1. Гидравлический расчет 67

3.3.2. Расчет решетки профилей рабочего колеса 72

3.3.3. Выбор число лопастей 76

3.3.4. Построение профилей конечной толщины. 77

3.4. Упрощенный метод расчета прямых решеток профилей... 80

3.4.1 Профилирование лопасти 80

3.4.2. Расчет минимально допустимой густоты решеток профилей лопастей РК 83

3.4.3. Расчет тонких и эквивалентных дужек лопастей рабочего колеса 84

Глава 4. Кавитационные характеристики осевого насоса типа OFH и определение рабочей зоны 92

4.1. Определение кавитационного запаса 92

4.2. Кавитационые характеристики насоса при разных углах лопасти направляющего аппарата 96

4.3. Определение рабочей зоны. 99

Выводы 103

Литература 106

Введение к работе

Входной регулируемый направляющий аппарат в российской практике насостроения применяется для регулирования напорной и энергетической характеристик насосов типа 200 ВЦР-16/63 и 240 ВЦР-25/40 и гидротурбин. Область регулирования параметров насосов незначительна по расходу до 8%, по напору до 16%. Обычно при проектировании насосного оборудования принимается нулевой момент скорости на входе в насос. При этом считается, что закрутка потока на входе в сторону вращения рабочего колеса снижает напор насоса и увеличивает массогабаритные показатели, а при закрутке потока против вращения рабочего колеса имеет место большие относительные скорости, что приводит к увеличению потерь, снижению КПД и кавитационных качеств.

Расчета о-экспериментальные исследования, проведенные на кафедре прикладной гидроаэромеханики сумского государственного института (СумГУ) в 1989-2003г, показали, что не возникает проблем с улучшением энергетических и кавитационных качеств при положительных и отрицательных моментов скорости на входе осевых и центробежных насосах. При этом, следует отметить, что появляется возможность перекрывать одним типоразмером насоса большие поля подач и напоров с большими значениями КПД и положительно влиять на форму напорной характеристики осевых насосов.

Полученная зависимость позволяет расчитать оптимальную конструктивную схему проточной части осевого насоса с регулируемым входным направляющим аппаратом. Она удобна для сбора и систематики данных по конкретным конструктивным решениям рассмотриваемых насосов и технико-экономичных покозателей.

В работах кафедры гидрофэромеханика проанализированы влияние момента скорости потока перед РК на энерегетическую характеристику осевого насоса с проточной частью ОП5. Оценка этого влияния выполнена путем решения прямой задачи обтекания решетки профилей, расположенных на осесимметричных поверхностей тока в слое переменной толщины по методу Б. С. Раухмана. Полученная зависимость (1), (1) теоретического напора осевого насоса с лопастной системой HP от отрицательного момента скорости потока перед рабочим колесом характеризует влияние закрутки потока на режима обтекания решетки. Как показали расчеты при входном моменте скорости m = -0,345 наблюдается режим безударного входа, характеризующий равенство минимальных пиков относительной скорости на тыльной и лицевой стороне лопасти при значении KQ=0,637. Режим безударного входа на лопасти РК (без углов атаки) является оптимальным режимом, при котором кпд имеет наибольшее значение. При KQ=0,637 за рабочим колесом отсутствует закрутка потока [4], (2.); что обеспечивает отсутствие дополнительных гидравлических потерь в отводящем устройстве насоса, т.к. на этом режиме отпадает необходимость устанавливать за рабочим колесам выправляющий аппарат.

Уменьшение закрутки потока практически не сказывается на величине относительных профильных потерь. При уменьшении m на абсолютный уровень кпд осевого насоса оказывает влияние остаточная закрутка потока после РК. В связи с этим необходимы дополнительные теоретические и экспериментальные исследования для оценки влияния момента скорости потока перед РК на энергетическую характеристику в зависимости от угла натекания потока на лопастную систему рабочего колеса.

Соответствие полученного соотношение экспериментальным данным было осуществлено Щвиндиным А.И. в ВНИИ НЭН г. Сумы на модельном диагональном насосе с ns = 450. На стенде момент скорости менялся в приделах -0,3 mj 0,3 с помощью входного направляющего аппарата. На (рис.5.) представлено сравнение расчетных зависимостей и экспериментальных данных. Качественный характер зависимости по расчету и эксперименту хорошо совпадает для отрицательных значении »V Количественные расхождения в области положительных значений піь предположительно связаны с принятием гипотезы о непрозрачности лопастной системы рабочего колеса. Ив опыта известно, что полностью непрозрачные рабочие колеса отсутствуют и с ростом быстроходности прозрачность рабочих колес растет. Поэтому, полученную зависимость для относительного расхода от безразмерного коэффициента момента скорости нужно рассматривать как решение задачи в первом приближении.

На кафедре гидроаэромеханики СумГУ рассмотрены состояние и проблемы освоения производства осевых погруженных моноблочных насосов в СНГ. Основные выводы сводятся к следующему;

- отсутствует полноценное производство указанного вида оборудования на территории С.Н.Г.

- ощущается значительная потребность в этом виде оборудования

- разработанные типоразмеры осевых погруженных моноблочных насосов по своим конструктивным схемам не являются оптимальными.

- параметры осевых погруженных насосов выбраны без учета создания необходимого единого типоразмерного ряда.

Для решения поставленных задач необходимо провести специальный эксперимент по влиянию изменения уже установки лопаток направляющего аппарата на характеристику проточной гости насоса в целом. На основа изложенного следует вывод.

Постановке задачи создания типоразмерного ряда осевых погруженных моноблочных насосов по схеме проточной части и направляющий аппарат -рабочие колесо целесообразна и актуальна.

Для создания осевого насоса нового типа, конструкция которого была бы более надежной, менее сложной и дорогостоящей по сравнению с ныне существующими конструкциями; необходимо решить следующие задачи:

- выполнить теоретическое исследование расчета характеристики нового осевого насоса с углом лопаток направляющего аппарата аНд = -20°,-40°,-60°;

- разработать прогнозную характеристику исследуемого осевого насоса и математическую модель зависимости напора от угла лопасти PHA(H = f(ccl[A));

- провести, аналитический расчет теоретических характеристик на основе математической модели рабочего процесса осевого насоса;

- выполнить компьютерный расчет по программе CFX внешней характеристики кпд, мощности и кавитационных характеристик;

- разработать метод гидравлического расчета насоса по методу Вознесенского-Пекина и профилирование осевого насоса типа HP;

- разработать модель осевого насоса с регулирующим направляющим аппаратам на входе в насос;

рассчитать кавитационые характеристики по данным компьютерных программ; провести экспериментальное определение напорной характеристики осевого насоса, у которого входной поток регулируется направляющим аппаратом на входе, выходной поток имеет преимущественно осевое направление;

- провести экспериментальное и теоретическое исследования характеристик осевого насоса на параметрах ОП-5 с целью получения исходных данных для расчета и определения степени согласования экспериментальных и теоретических результатов при применении разработанной методики для расчета конструкции осевого насоса с регулируемым направляющим аппаратом (ОРН).  

Сравнение расчетных результатов, полученных по трем методикам

Для проведения экспериментального исследования был сконструирован модельный насос, проточная часть которого представлена на рис.(2.1). Проточная часть включала в себя направляющий аппарат, рабочее колесо и отводящий конический диффузор. Направляющий аппарат образован пятью цилиндрическими лопатками толщиной 4 мм с плоским начальным участком длиной 15 мм. Радиус цилиндрической поверхности, на которой рихтовалась лопатка - 60 мм, угол охвата - 84, т.е. входная кромка лопатки была установлена под нулевым углом к потоку, а выходная - почти перпендикулярно ему.

Диаметр рабочего колеса модельного насоса составлял 180 мм. Каждое из испытанных рабочих колес имело по 4 лопасти, спроектированные по методу Вознесенского - Пекина [15] на условия осевого выхода и постоянства момента скорости потока перед рабочим колесом. Рабочие колеса различались втулочным отношением dBT (отношением диаметра втулки колеса к наружному диаметру) -соответственно 0.5, 039 и 0.28.

Отводящий диффузор конической формы со степенью расширения 1.72 имел угол раскрытия 12. Согласно результатам работы [35], в исследуемом насосе именно при таком угле потери энергии в диффузоре минимальны.

Экспериментальные исследования отводящего устройства насоса с лопастной системой типа HP проводились на гидравлическом стенде кафедры прикладной гидроаэромеханики СумГУ. Стенд с заполнением от технического водопровода работает по замкнутой схеме циркуляции жидкости. Он включает в себя экспериментальный насос со специально разработанной водозаборной камерой, бак, вспомогательные насосы, измерительную аппаратуру, а также систему трубопроводов с запорно-регулирующей арматурой в своем составе. Привод насоса осуществлялся от балансирной машины постоянного тока MS 1713-4 мощностью 20 кВт с регулируемой частотой вращения 0 — 6000 об/мин.

Лопастная система насоса спроектирована таким образом, чтобы на номинальной подаче закрутка потока за рабочим колесом отсутствовала. Входной направляющий аппарат создает значительную отрицательную закрутку направленную против вращения рабочего колеса из расчета Cu г = const постоянного по сечению момента скорости. Если подача насоса больше номинальной, поток полностью не раскручивается в рабочем колесе и сохраняет направление закрутки навстречу вращению ротора. Если подача меньше номинальной, поток перекручивается в рабочем колесе в направлении вращения ротора.

Расходная скорость при проектировании принималась постоянной по сечению проточной части, однако экспериментальные данные свидетельствуют, что даже на номинальном режиме эпюра скорости за осевым рабочим колесом является несколько деформированной. По мере обтекания втулки окружная скорость жидкости повышается вследствие уменьшения радиуса линий тока. Кроме того, при вращении втулки вызывает закрутку соседних с ним слоев жидкости. При достижении определенного радиуса, зависящего от частоты вращения втулки, поток отрывается от ее поверхности. За втулкой образуется зона обратного течения.

Что касается других особенностей течения, можно сказать, что ему в той или иной мере присущи все факторы, о которых шла речь в предыдущем разделе. Поток за рабочим колесом на любом режиме работы насоса, строго говоря, представляет собой сложное трехмерное течение, которому к тому же свойственны следы от лопастей рабочего колеса, вращающиеся вместе с ним, и повышенный уровень турбулентных пульсаций. Возмущения вносятся в поток также от острых кромок деталей проточной части. Определенное влияние на структуру течения оказывает шероховатость стенок канала. Вместе с тем, следует отметить, что, в частности, в работе описываются результаты очень тщательных измерений за рабочим колесом осевого насоса, конструктивная схема которого близка к рассматриваемой в нашем исследовании. Учитывая эти результаты, течение в отводящем устройстве насоса с достаточно высокой точностью можно считать осесимметричным, а радиальной составляющей скорости можно пренебречь по сравнению с расходной и окружной скоростям. Это дает возможность провести экспериментальное исследование, выполняя зондирование потока лишь в одном радиальном направлении во входном и в выходном сечении рабочего колеса.

Измерительная аппаратура обеспечивала возможность проводить снятие энергетической характеристики насоса. В состав комплекта измерительных приборов входили: - дифференциальный масляный манометр типа ДМП класса точности 0.16 с пределом измерения 0 — 0.1 МПа для измерения разности давлений во входном и выходном мерных сечениях испытываемого насоса; - дифференциальный масляный манометр типа ДМП класса точности 0.4 с пределом измерения 0 — 0.1 МПа для измерения перепада давления на расходомерном устройстве; - гири общего назначения 4-го класса точности Г-4-1111Л0 для измерения усилия на плече балансирной машины; - тахометр электронный ТЭСА класса точности 0Л для измерения частоты вращения; - шкалы координатника для измерения радиальной координаты и угла поворота шарика зонда; - стеклянные U-образные манометры для измерения разницы давлений между каналами зонда; - термометр ртутный класса точности 0.4 с пределом измерения 0 - 50 для измерения температуры воды в системе; - беспружинный барометр-анероид для измерения барометрического давления. Приборы для измерения давления оснащены демпферными бачками с целью уменьшения пульсаций давления в импульсных трубках. Все измерительные приборы в установленном порядке прошли госпроверку.

Схема установки, описание экспериментального стенда и физическая картина течения

В результате выполнения теоретических и экспериментальных работ сделаны следующие выводы: 1. практически доказана возможность создания регулируемого осевого насоса нового типа ОРН, состоящего из регулируемого направляющего аппарата, установленного на входе в рабочее колесо осевого насоса с жестко закрепленными лопастями, вращающимися в обратную сторону навстречу потоку, выходящему из направляющего аппарата. При этом выходящий поток направляется по оси насоса без выправляющего аппарата с участком диффузора на выходе. 2. Предложенная конструкция нового осевого насоса характеризуется следующими преимуществами: - отсутствием поворотной лопастной системы рабочего колеса; - высоким гидравлическим КПД; - повышенной надежностью; - широкой областью применения; - отсутствием выправляющего аппарата на выходе; - меньшими габаритами и весом; - жестким установлением лопастей рабочего колеса; - более широким диапазоном регулирования; - простым управлением. 3. В обоснование указанных преимуществ проведены следующие теоретические и экспериментальное исследования: - для повышения эффективности разработки такого типа осевого насоса выполнен теоретический расчет прогнозной характеристики. По трем способам: «струйный» метод, метод дискретных вихрей и решение системы уравнений Навье-Стокса. Для расчета напорной характеристики использован программный пакет CFX. Полученные значения КПД не ниже 80%, и максимально достижимый КПД проточной части насоса в широком диапазоне углов установки направляющих лопаток составляет, согласно расчету, около 94%. Разработан математический аппарат расчета теоретического напора. Предложенный метод Джавура заключается в расчете потерь в рабочем колесе, диффузоре, кольцевом зазоре, радиальном зазоре, вторичных потерь, а также потерь вследствие циркуляции жидкости. - Расчет кавитационного исследования выполнен программному пакету CFX. Определен максимум кавитационого запаса 3 м при критическом значении кавитационого коэффициента быстроходности СКР = 1000. При этом условии насос может работать без кавитации при угле лопасти направляющего аппарата в диапазоне от 0 до -40. Теоретические расчеты подтверждены экспериментами и результатами компьютерного моделирования. В результате их проведения определена рабочая зона осевого насоса типа ОРН по параметром: - Расхождение по результатам вихревого дискретного метода и компьютерного пакета CFX, меньше чем 3% при угле установки лопатки РНА -20 а при угле установки лопатки РНА -40 отклонение показателей составляет 5%. - Сравнивание по расчетам метода профессора Джавура и CFX компьютерный пакет для установки РНА с углом -40 составляет меньше чем 5%. - Сравнение результаты характеристики по 3 указанным методам показало, что расхождение результатов при угле РНА -20. Для установки РНА с углом -20 составляет отклонение меньше чем 5%. В результате выполнения разработана методика расчета и проектирование осевого насоса нового типа ОРН с параметром ОП-5. Сравнение результатов, полученные экспериментальным путем напорные характеристики осевого насоса типа HP параметров ОП-5 с расчетными результатами по методу Джавура при частоте вращения (п) 730 об/мин и диаметре (D) рабочего колеса 470 мм, практически совпадают при угле лопасти направляющего аппарата -54. Результаты работы переданы на Калужский турбинный завод для разработки насосной установки с системой охлаждения аппаратом железнодорожного транспорта.

Гидродинамические параметры профилей в решетке

Квадратное уравнение может быть решено относительно Q0Tp для определения расхода, при котором происходит отрыв потока. Для расчета напора при отрыве потока Н на расходе Q, может быть использовано уравнение характеристики (1.70) путем постановки Qtyip вместо Q.

В зависимости от требований пользователя производительность насоса при его устойчивой работе меняется от расхода, при котором поток не отрывается от лопастей рабочего колеса, до максимальной расчетной величины. Таким образом, отличительная особенность осевых насосов заключается в том, что при определенной производительности, то есть при определенной скорости и, следовательно, определенном угле атаки потока на лопасти насоса, неизбежно возникает неустойчивость работы из-за отрыва потока.

В настоящей работе использован программный пакет CFX для проведения исследования по расчету напорной характеристики. Процедура подготовки исходных данных, выполнения расчета и анализа результатов описана ниже. CFX-BladeGen. Для построения твердотельной модели элементов проточной части был использован программный продукт CFX-BladeGen. Отдельно выполнялось построение модели направляющего аппарата, отдельно — рабочего колеса. Лопасть рабочего колеса задавалась по чертежам профилей, получаемых при сечении лопасти цилиндрическими поверхностями различного радиуса. Окно программного продукта CFX-BladeGen представлено на рис. 1.11. CFX-BIadeGenPlus. После построения твердотельных моделей направляющего аппарата и рабочего колеса в них был выполнен расчет течения с помощью программного продукта CFX-BIadeGenPlus. Мы использовали расчетную сетку, содержащую около 200 тыс. узлов. В качестве исходных данных задаются свойства жидкости, подача, частота вращения и профиль скорости на входе. При расчете течения в направляющем аппарате предполагается, что поток на входе -незакрученный, с постоянной по сечению скоростью. При расчете течения в рабочем колесе задаются на входе в рабочее колесо эпюры скоростей, полученные по результатам расчета течения на выходе из направляющего аппарата. Для проведения расчета в CFX-BIadeGenPlus используется алгебраическая модель турбулентной вязкости. В результате расчета были получали распределение скоростей и давления во всем пространстве внутри элемента проточной части, а также интегральные параметры течения: для направляющего аппарата - коэффициент потерь, для рабочего колеса - напор, потребляемую мощность и КПД. CFXurboGrid. Перед выполнением расчета течения выполнялось построение расчетной сетки в лопастных элементах проточной части с помощью программного продукта CFXurboGrid. Полученные расчетные сетки представлены на рис. 1.12. CFXASCflow. Для выполнения дальнейших действий был использован программный продукт CFXASCflow. Прежде всего, выполняется компоновка единой расчетной области из отдельных областей, соответствующих направляющему аппарату и рабочему колесу (до сечения перед началом поворотом потока в отводе). Соответствующие расчетные сетки, построенные в CFXurboGrid, склеиваются, образуя общую расчетную сетку. Таким образом, на этой поверхности параметры потока осреднялись в окружном направлении. В качестве исходных данных для выполнения расчета, так же как и в CFX-BladeGenPlus, задались свойства жидкости, подача и частота вращения. Течение на входе в направляющий аппарат предполагалось незакрученным, с постоянной по сечению скоростью. Шероховатость стенок проточной части была задана нулевой. Кроме того, для простоты принимаю нулевой зазор между лопастями рабочего колеса и статором. на рис.(І.ІЗ) представлены расчетные результаты характеристики исследуемого осевого насоса по CFX для угла направляющего аппарата 0,-20,-40 РНА. На рис. 1.14(а,б) приведены расчетные характеристики исследуемого осевого насоса в приведенных координаты К„ и KQ. При сравнении характеристик, полученных расчетом по методу Джавура, и характеристик, рассчитанных компьютерным пакетом, было установлено, что они совпадают для каждого угла установки направляющего аппарата с отклонениями порядка от 3% до 5% в зоне наибольшее КПД. Проведем сравнительный анализ расчетных характеристик исследуемого осевого насоса в координатах Кн, KQ полученным расчетом по методу дискретных вихрей и CFX . Рис.(1.14.в)

Кавитационые характеристики насоса при разных углах лопасти направляющего аппарата

На экспериментальной базе Сумского государственного университета, были получены результаты экспериментального исследования осевого насоса типа направляющий аппарат - рабочее колесо (HP). При проведении экспериментальных исследований ставились следующие задачи: 1. Определение характеристик осевых насосов типа HP. 2. Сравнение результатов экспериментального исследования с расчетными результатами. Для проведения экспериментального исследования был сконструирован модельный насос, проточная часть которого представлена на рис.(2.1). Проточная часть включала в себя направляющий аппарат, рабочее колесо и отводящий конический диффузор. Направляющий аппарат образован пятью цилиндрическими лопатками толщиной 4 мм с плоским начальным участком длиной 15 мм. Радиус цилиндрической поверхности, на которой рихтовалась лопатка - 60 мм, угол охвата - 84, т.е. входная кромка лопатки была установлена под нулевым углом к потоку, а выходная - почти перпендикулярно ему. Диаметр рабочего колеса модельного насоса составлял 180 мм. Каждое из испытанных рабочих колес имело по 4 лопасти, спроектированные по методу Вознесенского - Пекина [15] на условия осевого выхода и постоянства момента скорости потока перед рабочим колесом. Рабочие колеса различались втулочным отношением dBT (отношением диаметра втулки колеса к наружному диаметру) -соответственно 0.5, 039 и 0.28. Отводящий диффузор конической формы со степенью расширения 1.72 имел угол раскрытия 12. Согласно результатам работы [35], в исследуемом насосе именно при таком угле потери энергии в диффузоре минимальны.

Экспериментальные исследования отводящего устройства насоса с лопастной системой типа HP проводились на гидравлическом стенде кафедры прикладной гидроаэромеханики СумГУ. Стенд с заполнением от технического водопровода работает по замкнутой схеме циркуляции жидкости. Он включает в себя экспериментальный насос со специально разработанной водозаборной камерой, бак, вспомогательные насосы, измерительную аппаратуру, а также систему трубопроводов с запорно-регулирующей арматурой в своем составе. Привод насоса осуществлялся от балансирной машины постоянного тока MS 1713-4 мощностью 20 кВт с регулируемой частотой вращения 0 — 6000 об/мин.

Лопастная система насоса спроектирована таким образом, чтобы на номинальной подаче закрутка потока за рабочим колесом отсутствовала. Входной направляющий аппарат создает значительную отрицательную закрутку направленную против вращения рабочего колеса из расчета Cu г = const постоянного по сечению момента скорости. Если подача насоса больше номинальной, поток полностью не раскручивается в рабочем колесе и сохраняет направление закрутки навстречу вращению ротора. Если подача меньше номинальной, поток перекручивается в рабочем колесе в направлении вращения ротора.

Расходная скорость при проектировании принималась постоянной по сечению проточной части, однако экспериментальные данные свидетельствуют, что даже на номинальном режиме эпюра скорости за осевым рабочим колесом является несколько деформированной. По мере обтекания втулки окружная скорость жидкости повышается вследствие уменьшения радиуса линий тока. Кроме того, при вращении втулки вызывает закрутку соседних с ним слоев жидкости. При достижении определенного радиуса, зависящего от частоты вращения втулки, поток отрывается от ее поверхности. За втулкой образуется зона обратного течения.

Что касается других особенностей течения, можно сказать, что ему в той или иной мере присущи все факторы, о которых шла речь в предыдущем разделе. Поток за рабочим колесом на любом режиме работы насоса, строго говоря, представляет собой сложное трехмерное течение, которому к тому же свойственны следы от лопастей рабочего колеса, вращающиеся вместе с ним, и повышенный уровень турбулентных пульсаций. Возмущения вносятся в поток также от острых кромок деталей проточной части. Определенное влияние на структуру течения оказывает шероховатость стенок канала. Вместе с тем, следует отметить, что, в частности, в работе описываются результаты очень тщательных измерений за рабочим колесом осевого насоса, конструктивная схема которого близка к рассматриваемой в нашем исследовании. Учитывая эти результаты, течение в отводящем устройстве насоса с достаточно высокой точностью можно считать осесимметричным, а радиальной составляющей скорости можно пренебречь по сравнению с расходной и окружной скоростям. Это дает возможность провести экспериментальное исследование, выполняя зондирование потока лишь в одном радиальном направлении во входном и в выходном сечении рабочего колеса.

Измерительная аппаратура обеспечивала возможность проводить снятие энергетической характеристики насоса. В состав комплекта измерительных приборов входили: - дифференциальный масляный манометр типа ДМП класса точности 0.16 с пределом измерения 0 — 0.1 МПа для измерения разности давлений во входном и выходном мерных сечениях испытываемого насоса; - дифференциальный масляный манометр типа ДМП класса точности 0.4 с пределом измерения 0 — 0.1 МПа для измерения перепада давления на расходомерном устройстве; - гири общего назначения 4-го класса точности Г-4-1111Л0 для измерения усилия на плече балансирной машины; - тахометр электронный ТЭСА класса точности 0Л для измерения частоты вращения; - шкалы координатника для измерения радиальной координаты и угла поворота шарика зонда; - стеклянные U-образные манометры для измерения разницы давлений между каналами зонда; - термометр ртутный класса точности 0.4 с пределом измерения 0 - 50 для измерения температуры воды в системе; - беспружинный барометр-анероид для измерения барометрического давления. Приборы для измерения давления оснащены демпферными бачками с целью уменьшения пульсаций давления в импульсных трубках. Все измерительные приборы в установленном порядке прошли госпроверку.

Похожие диссертации на Исследование и разработка осевого насоса с регулируемым направляющим аппаратом на входе рабочего колеса