Конструктивні особливості і принцип дії осьового насосу. Аналіз рівняння роботи насосів і турбін. Особливості робочого процесу гідромуфт

ЕКЗАМЕНАЦІЙНИЙ БІЛЕТ № 3

1.Конструктивні особливості і принцип дії осьового насосу._

В  лопастной   системе   ОН   (рис. 3)  осевого насоса центр массы  жидкости двигается уздовж вехе машины.   Отсутствие  радиального  перемещения  жидкости исключает возможность работы центробежных сил, и прирост давления происходит исключительно за счет превращения кинетической энергии. Принцип работы ОН основан на использовании дифузорних течений.

Лопате 1 ОН двигаются в направлении и и жидкость стекает из исходных кромок, имея косое направление (двигаются по винтовым линиям). Лопасти 2 лопастных відвода снова обеспечивают движение жидкости в осевом направлении, которое уменьшает гидравлические потери и повышает напор насоса.

Рис. 3. Схема осьової лопатевої системи і розгортка її перерізів 1 і 2 РК і лопатевий відвод і відповідні гратки профіл

Напор и мощность имеют максимальные значения при подаче Q=0. Характеристики осевых насосов H=f(Q) и N=f(Q) в области малых подач имеют точки перегиба (рис.29), то есть напор и мощность при увеличении Q сначала зменьшуються, потом растут и опять зменьшуються. В области А-В характеристики H=f(Q) насос работает неустойчивый, потому эту область называют нерабочей. Рабочую область характеристик определяют по значению КПД насоса. Как правило, она находится в интервале .

Резкий рост напора и мощности осевого насоса при малых подачах обусловленно тем, что при нерасчетных подачах напор, который подается колесом жидкости на разных радиусах, разный. Вследствие этого при малых подачах на части колеса возникает обратное движение жидкости из відвода в рабочее колесо. Многоразовое прохождение жидкости через колесо приводит к дополнительной передаче ей энергии от лопастей. Однако этот процесс сопровождается повышенными гидравлическими потерями.

Рис.29. Характеристики осьових насосів

2. Аналіз рівняння роботи насосів і турбін.

Записаные в виде уравненя

   або       (22)

.

называют уравнениями Эйлера для гідромашин, имея в виду, что для гидравлических турбин знак момента нужно изменить на противоположный.

Для осевых лопастных машин и1=и2=и и уравнения Эйлера приобретает вид

.                                      (37)

Анализируя уравнение Эйлера, получим, что:

1) удельная энергия, передаваемая в РК, не зависит от рода рабочей жидкости, потому что ее физические параметры не содержит рівняня Эйлера, а зависит только от колових составляющих абсолютных скоростей и колових скоростей вращения колеса;

2) жидкость передает энергию колесу, когда Vu1и1> Vu2и2, а колесо жидкости - когда Vu1и1> Vu2и2, а в первом случае это двигатель, а во втором - насос;

3) удельная энергия тем большая, чем большая колова составляющая абсолютной скорости Vu и колова скорость РК и; следовательно, для насоса что больший угол β2, то большее значение Vu2; увеличение колової скорости определяют частота вращения и диаметр РК насоса;

4) удельная энергия РК очень зависит от второго члена в уравнении (22), влияние которого характеризует направление вектора Vu1 относительно и; когда направление Vu1 противоположно вращению колеса, его напор дужчатиме; в частном случае, когда считать, что на входе в колесо радиально подведена жидкость (то есть, что α1=90°),, то Vu1=0.

Тогда для напора центробежного колеса

                                                (38)

або

.                                            (39)

Отсюда выплывает, что теоретический напор колеса можно увеличивать за счет частоты вращения, исходного диаметра колеса и абсолютной скорости на его выходе.

Уравнение теоретического напора можно записать в виде (30):

.

Анализ этого уравнения удостоверяет, что с учетом поверхностных и массовых сил, которые действуют в относительном движении, напор насосу будет являть собой сумму статического НТст и динамического НТдин напоров. К тому же статический напор определяет прирост работы за счет сил инерции вращательного движения во время перемещения из участка низкого давления на участок высокого (и22-и12) /2g и за счет торможения потока в межлопастном канале (W12-W22) /2g, то есть

.                                 (40)

Динамічну складову визначає приріст кінетичної енергії в абсолютному русі: